居住建筑產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)實(shí)踐研究

李 端 端

(北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100000)

居住建筑產(chǎn)業(yè)化是指用工業(yè)化生產(chǎn)方式來建造住宅。簡單來說就像生產(chǎn)汽車、家具或者手機(jī)等日用品一樣在工廠生產(chǎn)零部件，不同的只是在實(shí)地加以組裝就可以了。這是目前住宅發(fā)展的一個(gè)主要趨勢(shì)，因?yàn)閯趧?dòng)力成本越來越高，人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、工期及生產(chǎn)成本要求越來越高，對(duì)生產(chǎn)過程中環(huán)境、噪聲污染要求越來越高。這樣住宅產(chǎn)業(yè)化成為必然。

根據(jù)《北京市關(guān)于加快發(fā)展裝配式建筑施工意見要求》，項(xiàng)目采用裝配式。裝配式分為外部墻體結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化和內(nèi)部裝修產(chǎn)業(yè)化。外墻，包括結(jié)構(gòu)墻體+外保溫+外裝飾面一體化，一體化的外墻一次施工到位，待一些特殊線腳，細(xì)節(jié)裝飾完成之后，統(tǒng)一噴涂外墻涂料，達(dá)成立面設(shè)計(jì)效果。內(nèi)裝修，內(nèi)墻做好后，內(nèi)部裝修的墻面、地面、頂棚等飾面是產(chǎn)業(yè)化加工的一體化板材，可以模仿各種材質(zhì)的飾面效果，做好龍骨，在龍骨的空隙間可以走各種管線，將飾面板直接掛貼就好了。總體來講，施工方便快捷，效果良好。

1 項(xiàng)目介紹

本項(xiàng)目是北京城市副中心某住宅項(xiàng)目，項(xiàng)目包含ABC三個(gè)居住地塊、兩個(gè)幼兒園用地及兩個(gè)代征綠地。項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)由北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司、中國建筑設(shè)計(jì)院有限公司、北京市弘都城市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)院共同設(shè)計(jì)完成。北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司負(fù)責(zé)總控及C地塊的深化設(shè)計(jì)。全部住宅采用PC體系裝配式建筑，并滿足海綿城市及綠建三星的要求(見圖1)。

C地塊規(guī)劃總用地面積：22 hm2，總建筑面積：58萬m2，建筑主要功能：住房、配套商業(yè)、設(shè)備電氣用房、地下車庫、人防物資庫；套數(shù)：3 598套；建筑類別：高層住宅；建筑層數(shù)：地上26層(最高)，地下2層～3層；建筑高度：80 m(最高)；建筑耐火等級(jí)：地上一級(jí)，地下一級(jí)；建筑設(shè)計(jì)使用年限：本工程為3類；設(shè)計(jì)使用年限為50年；抗震設(shè)防烈度：8度。

2 本項(xiàng)目特點(diǎn)，也是重點(diǎn)難點(diǎn)

項(xiàng)目設(shè)計(jì)理念規(guī)劃采取“先營造環(huán)境，再營建住區(qū)”的設(shè)計(jì)策略，建設(shè)“開放的生態(tài)宜居住區(qū)”的目標(biāo)。重點(diǎn)關(guān)注如何將住區(qū)規(guī)劃融入到副中心整體規(guī)劃之中，并與周邊及南側(cè)濱河公園有效結(jié)合，形成綠色開放社區(qū)。在探索開放社區(qū)與住區(qū)私密性結(jié)合方式的同時(shí)，解決裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化與大住區(qū)豐富性產(chǎn)生的矛盾。

這是個(gè)復(fù)雜居住小區(qū)裝配式建筑實(shí)施項(xiàng)目。1)本項(xiàng)目規(guī)劃形態(tài)復(fù)雜，采用“綠谷浮島”的理念，規(guī)劃空間形態(tài)豐富，建筑高度(1層～27層)變化大。2)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模大，單體類型多。實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的建筑面積約66萬m2。實(shí)施裝配式的建筑涉及104棟多、高層住宅。3)為了滿足城市界面的豐富性，采用四種立面形態(tài)，單體類型豐富。

3 配合產(chǎn)業(yè)化所采取的設(shè)計(jì)措施

3.1 平面盡量規(guī)整，凹凸盡量少，標(biāo)準(zhǔn)化的部分?jǐn)?shù)量大

項(xiàng)目依據(jù)戶型面積要求，在多類型單體中強(qiáng)調(diào)戶型設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)面積做了三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)戶型：80 m2，90 m2，100 m2。拆分構(gòu)件時(shí)將整個(gè)小區(qū)統(tǒng)一考慮，統(tǒng)一各戶型部品、部件做法，使之系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。80～90的主力戶型占比80%以上，規(guī)模效應(yīng)的優(yōu)勢(shì)很明顯。

3.2 項(xiàng)目在多類型單體中強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，模數(shù)化

1)通過橫向固定各戶型開間尺度，戶型開間進(jìn)深尺寸采用1M(即為100 mm的倍數(shù))，建筑門窗洞口窗單元及窗間墻尺寸均采用1M的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的設(shè)計(jì)。2)通過強(qiáng)化戶型固定模塊的設(shè)計(jì)，將廚房、衛(wèi)生間模塊固化，統(tǒng)一模數(shù)規(guī)格，減少內(nèi)裝材料浪費(fèi)，對(duì)內(nèi)裝設(shè)計(jì)節(jié)約造價(jià)起到了積極的作用(見圖2)。工業(yè)化內(nèi)裝在裝配式建筑的全生命周期使用中，重要性越來越凸顯，建筑設(shè)計(jì)的同時(shí)考慮內(nèi)裝部品的尺度，可大幅度提高建筑整體裝配率。3)標(biāo)準(zhǔn)樓座形成多樣化立面效果。項(xiàng)目為豐富城市空間，采用四種立面形態(tài)。項(xiàng)目通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)套型、標(biāo)準(zhǔn)樓座模塊的控制，結(jié)合陽臺(tái)、空調(diào)百葉、欄桿、外門、屋頂、顏色、質(zhì)感等元素進(jìn)行多樣組合，形成豐富的立面效果。大批量產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，不可避免的是品種單一，千篇一律，這就需要通過模塊組合，色彩搭配及不同樓棟之間高低及平面布局組合產(chǎn)生變化差異。

3.3 項(xiàng)目涵蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)件裝配式及裝配式裝修

項(xiàng)目涵蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)件裝配式及裝配式裝修見圖3。

主體結(jié)構(gòu)采用成熟的裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系，其中內(nèi)外墻板、樓梯、疊合板以及陽臺(tái)板、空調(diào)板均為預(yù)制構(gòu)件。

這里簡要介紹一下本項(xiàng)目的裝配率及具體拆分原則。三個(gè)地塊預(yù)制裝配率差不多(見表1)。

表1 C地塊預(yù)制裝配率 %

預(yù)制與現(xiàn)澆位置確定的影響因素：1)根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算要求；2)根據(jù)裝配率要求來確定；3)另外一個(gè)影響因素，是建筑周圍的構(gòu)筑物(比如坡道，豎井等)與主體建筑的連接需要做現(xiàn)澆。

現(xiàn)澆與預(yù)制具體位置劃分：1)墻體預(yù)制，連接部分現(xiàn)澆；2)樓板130厚，下部60預(yù)制，拿來這60厚的預(yù)制板架在墻上當(dāng)模板現(xiàn)澆上面70厚的部分。預(yù)埋管線在現(xiàn)澆層；3)樓梯間外墻預(yù)制(為了達(dá)到預(yù)制率)，樓梯預(yù)制，核心筒其他墻體現(xiàn)澆。

裝配式建筑及裝配式裝修穿插施工，根據(jù)相關(guān)驗(yàn)收規(guī)范，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑主體可分層、分階段驗(yàn)收。在此基礎(chǔ)上，一次結(jié)構(gòu)分層驗(yàn)收完畢后可進(jìn)場實(shí)施裝配式裝修，施工環(huán)節(jié)更為簡化，裝修與建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備安裝同步穿插施工，提高整體項(xiàng)目進(jìn)度。

內(nèi)隔墻、地板、廚衛(wèi)空間采用干法施工、管線分離技術(shù)，大大提升了施工速度與精度，減少濕作業(yè)和大量的建筑垃圾。

3.4 BIM技術(shù)全過程參與

本項(xiàng)目全過程應(yīng)用BIM技術(shù)，保證項(xiàng)目高完成度開展，并嘗試與市規(guī)委進(jìn)行基于BIM模型的三維效果溝通匯報(bào)。

不同階段BIM所做的工作:1)初步設(shè)計(jì)階段，BIM進(jìn)行結(jié)構(gòu)拆分，構(gòu)件庫，構(gòu)建建模;2)施工圖設(shè)計(jì)，BIM進(jìn)行構(gòu)建詳圖庫，構(gòu)建建模，這一階段，通過建筑模型和管線綜合，提前在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行各專業(yè)及各管線之間的碰撞檢查，提前修改各種錯(cuò)漏碰缺，減少施工過程中的拆改；3)詳圖設(shè)計(jì)，施工配合，BIM進(jìn)行構(gòu)件加工配合，材料統(tǒng)計(jì)庫，構(gòu)件級(jí)材料統(tǒng)計(jì)；4)竣工驗(yàn)收，BIM進(jìn)行安裝配合，安裝工藝模擬及竣工模型。

實(shí)施BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)和建造各環(huán)節(jié)間的相互傳遞并及時(shí)修正，對(duì)質(zhì)量、成本的實(shí)時(shí)監(jiān)控，預(yù)制裝配的可視化模擬，優(yōu)化生產(chǎn)和工序，穿插對(duì)構(gòu)件、部品部件的全生命周期的質(zhì)量追溯。植入BIM技術(shù)，提高工作效率及工業(yè)化項(xiàng)目的管理。

4 本項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化技術(shù)設(shè)計(jì)措施

1)全裝配式設(shè)計(jì)。在裝配式建筑評(píng)分表中，主體結(jié)構(gòu)占分達(dá)到50%，圍護(hù)墻和內(nèi)隔墻占分達(dá)到20%，裝修和設(shè)備管線占分達(dá)到30%，因此本項(xiàng)目在綜合造價(jià)可控等因素的情況下，同時(shí)采用結(jié)構(gòu)構(gòu)件裝配式及裝配式裝修，盡量提高本項(xiàng)目裝配率。根據(jù)本項(xiàng)目具體情況進(jìn)行具體分析，對(duì)比了不同結(jié)構(gòu)類型的造價(jià)情況，得出結(jié)論：預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)最適合本項(xiàng)目，并將預(yù)制率控制在40%～45%范圍內(nèi)。而且可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)，達(dá)到綜合經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)。2)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計(jì)手法，為部品部件和構(gòu)件尺寸協(xié)調(diào)、互換通用和工廠化生產(chǎn)、裝配化施工創(chuàng)造條件。提高部品部件的標(biāo)準(zhǔn)化，集成工業(yè)化住宅的成套技術(shù)，達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的綜合裝配率。3)成本優(yōu)化要點(diǎn)：a.總包單位提前介入構(gòu)件深化設(shè)計(jì)工作有利于優(yōu)化組織。b.增加技術(shù)策劃是保證各個(gè)環(huán)節(jié)有效銜接的手段之一。產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目前期需要建設(shè)單位、施工圖設(shè)計(jì)單位及深化設(shè)計(jì)單位共同參與、相互協(xié)調(diào)，結(jié)合項(xiàng)目定位、產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)、成本限額以及預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)運(yùn)輸條件，安排好實(shí)施技術(shù)路線，考慮施工組織流程，保證各施工工序的有效銜接，提高效率，縮短施工周期。

5 產(chǎn)業(yè)化對(duì)設(shè)計(jì)的影響

對(duì)專業(yè)的影響,整體來講，設(shè)計(jì)原則沒有大變化，只是需要增加產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。

建筑專業(yè):1)開間符合產(chǎn)業(yè)化模數(shù)，一般情況，以100或200為模數(shù)；2)圖上把所有的洞口、尺寸位置標(biāo)清楚；3)預(yù)制和現(xiàn)澆的位置標(biāo)清楚；4)有專門的圖紙來表達(dá)預(yù)制部分的詳細(xì)做法，平面位置、尺寸、立剖面詳圖，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的大樣。構(gòu)件廠家拿了這個(gè)圖紙去深化配筋、配料等生產(chǎn)工藝準(zhǔn)備，最后拿去構(gòu)件廠加工生產(chǎn)；5)室內(nèi)，精裝修公司設(shè)計(jì)的室內(nèi)布局，與設(shè)備電氣碰好點(diǎn)位，與各專業(yè)對(duì)好圖，沒問題之后，送去廠家加工制作。

結(jié)構(gòu)專業(yè)，此項(xiàng)目是裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)，目前設(shè)計(jì)大原則是按等同現(xiàn)澆設(shè)計(jì)來計(jì)算的，主要不同之處就是連接節(jié)點(diǎn)。內(nèi)墻除了主要骨架方向?yàn)轭A(yù)制現(xiàn)澆墻體，其余的輕隔墻均為輕鋼龍骨硅酸鈣板二次墻體，這個(gè)主要是施工方便，而且方便走管線。

設(shè)備專業(yè)，本項(xiàng)目衛(wèi)生間120厚建筑地面做法，同層排水，衛(wèi)生間不降板。衛(wèi)生間地面采用整體地面，一次成型，工廠做好拿來直接安裝，地面上所有接口都是與圖紙核對(duì)準(zhǔn)確無誤的。這個(gè)地面做法是專門為產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造的技術(shù)，因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)化不好降板。防水方面，衛(wèi)生間樓板先做一層防水(做閉水試驗(yàn))，整體地面又是一道防水，墻面水匯集到地面上，然后排走。

電氣，對(duì)于設(shè)計(jì)來說影響不大，但是工作量加大很多，原因在于：因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)化，工廠加工，所有預(yù)埋管線，電氣點(diǎn)位，都需要確定好，以便于加工。設(shè)計(jì)過程是，首先設(shè)計(jì)完成，然后廠家根據(jù)圖紙返圖，最后電氣專業(yè)進(jìn)行點(diǎn)位確認(rèn)。

6 結(jié)語

項(xiàng)目目前在緊鑼密鼓的施工進(jìn)行中，計(jì)劃2019年9月30日結(jié)構(gòu)全部封頂，2019年年底完成裝修80%左右。現(xiàn)在，因?yàn)榧夹g(shù)水平因素造價(jià)比之前現(xiàn)澆高20%～30%，施工工期差不多，隨著技術(shù)的進(jìn)步，以后一定會(huì)越來越好。住宅產(chǎn)業(yè)化是未來發(fā)展趨勢(shì)，生產(chǎn)和施工技術(shù)的提高促進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。現(xiàn)在有個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，就是抗震，產(chǎn)業(yè)化的預(yù)制構(gòu)件之間的連接有些相對(duì)單薄，不利于抗震，也未采取加強(qiáng)抗震的技術(shù)措施，這是我們需要提高的地方。有一些先進(jìn)抗震技術(shù)經(jīng)驗(yàn)我們可以參考一下，比如：框架結(jié)構(gòu)與減震柱的使用等等。不過即使如此，此項(xiàng)目已達(dá)到目前的最高水平，已經(jīng)是很好了。期待未來更多更好的先進(jìn)技術(shù)能應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)化住宅中，使產(chǎn)業(yè)化技術(shù)更成熟，使產(chǎn)業(yè)化住宅更快的發(fā)展成為人們心目中的理想住宅。