淺析預(yù)制裝配式建筑設(shè)計特征流程及要點

趙曉旭

(北京中環(huán)世紀(jì)工程設(shè)計有限責(zé)任公司 北京 100089)

預(yù)制裝配式建筑，相較于傳統(tǒng)的建筑形式，在施工過程和實際使用上均具有較明顯的優(yōu)勢。在施工過程中受環(huán)境氣候影響較小、施工效率高、所需勞動力少；在實際使用上空間的劃分靈活多變、空間利用率高。雖然預(yù)制裝配式建筑具有諸多優(yōu)點，但是由于預(yù)制裝配式建筑需要先行生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件，然后將預(yù)制構(gòu)件運至施工現(xiàn)場，再經(jīng)過機械設(shè)備組裝而成。因而，在建筑設(shè)計中掌握預(yù)制裝配式建筑流程及要點具有重要的現(xiàn)實意義。

一、預(yù)制裝配式建筑設(shè)計特征

隨著預(yù)制裝配式建筑興起及發(fā)展，傳統(tǒng)意義上的建筑模式逐漸被改變和取代。由于預(yù)制裝配式建筑在實際施工中更易受到施工的管理水平和技術(shù)水平、生產(chǎn)工藝、建設(shè)周期及施工運輸?shù)葪l件的影響。因此需要建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位、生產(chǎn)廠家等相關(guān)單位密切協(xié)作配合。所以，與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計工作相比，預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計工作的特征主要表現(xiàn)為以下五個方面：

(一)精確化的成本。預(yù)制裝配式建筑構(gòu)配件的生產(chǎn)加工以設(shè)計成果為依據(jù)，同樣的裝配率條件下，對于不同預(yù)制構(gòu)件拆分方案的投入成本也存在明顯的差異。所以預(yù)制裝配式建筑設(shè)計方案越合理，成本控制就會越精確。

(二)一體化的配合。為實現(xiàn)施工組織與主體構(gòu)件、預(yù)制構(gòu)件、裝修部品及設(shè)備管線一體化的目標(biāo)，預(yù)制裝配式建筑設(shè)計需密切配合相關(guān)專業(yè)和構(gòu)配件廠家。

(三)模數(shù)化的設(shè)計。通過建筑模數(shù)的控制方式，實現(xiàn)建筑、構(gòu)件及部品之間的統(tǒng)一，使模數(shù)化控制進一步發(fā)展為模塊化組合，從而實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。

(四)精細化的流程。相較于傳統(tǒng)建筑設(shè)計流程，預(yù)制裝配式建筑設(shè)計增加了前期技術(shù)策劃與預(yù)制構(gòu)件加工圖兩項設(shè)計工作。所以，施工流程更加全面化，設(shè)計流程更加精細化。

(五)信息化的技術(shù)。BIM(建筑信息模型)技術(shù)是將功能信息、物理信息以及幾何信息通過數(shù)字信息技術(shù)呈現(xiàn)，用以支持建筑工程全生命周期內(nèi)的決策、建設(shè)、管理和運營。在預(yù)制裝配式建筑設(shè)計中運用BIM技術(shù)實現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件設(shè)計精確度的提升。

二、預(yù)制裝配式建筑設(shè)計流程

(一)技術(shù)策劃階段。為保證預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化程度及技術(shù)路線合理性，技術(shù)策劃階段，設(shè)計單位應(yīng)對建設(shè)項目的定位、規(guī)模、生產(chǎn)目標(biāo)、成本投入及外部施工環(huán)境進行全面考察，并與建設(shè)單位共同討論決定技術(shù)實施的具體方案，后續(xù)開展設(shè)計工作需以此技術(shù)方案作為依據(jù)。

(二)方案設(shè)計階段。以前期的技術(shù)策劃為依據(jù)開展平立剖面及造型設(shè)計方案。造型形式應(yīng)結(jié)合裝配式建造方式的特點并考慮構(gòu)件生產(chǎn)加工的經(jīng)濟性。平面設(shè)計方案應(yīng)密切結(jié)合建筑使用功能，并依據(jù)預(yù)制構(gòu)件設(shè)計“多組合、少規(guī)格”的原則，盡可能實現(xiàn)統(tǒng)一化和標(biāo)準(zhǔn)化，尤其是關(guān)于住宅套型設(shè)計。

(三)初步設(shè)計階段。協(xié)同設(shè)計在預(yù)制裝配式建筑的初步設(shè)計階段具有重要意義。協(xié)同設(shè)計不僅包括建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位、構(gòu)件生產(chǎn)廠家等外部協(xié)同設(shè)計，亦包括各設(shè)計單位之間及設(shè)計單位內(nèi)部各專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計。預(yù)制裝配式建筑底部現(xiàn)澆加強區(qū)層數(shù)應(yīng)結(jié)合底部干掛石材層數(shù)調(diào)整進行同步更正。

(四)施工圖設(shè)計階段。初步設(shè)計階段制定的技術(shù)措施應(yīng)作為施工圖設(shè)計的基礎(chǔ)。各專業(yè)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)提供的預(yù)制構(gòu)件、設(shè)施設(shè)備、內(nèi)裝部品等設(shè)計參數(shù)開展施工圖設(shè)計，并充分設(shè)備管線預(yù)埋預(yù)留方案。此外，各專業(yè)應(yīng)特別注意建筑連接點處的保溫、隔聲、防火、防水等設(shè)計事項。

三、預(yù)制裝配式建筑設(shè)計要點

由于我國現(xiàn)階段預(yù)制裝配式建筑多用于住宅建筑，以下主要以住宅建筑為例簡述預(yù)制裝配式建筑設(shè)計要點。

(一)規(guī)劃設(shè)計要點。規(guī)劃設(shè)計應(yīng)滿足建筑退線、間隔距離、房間采光及通風(fēng)等要求，優(yōu)先選用住宅單元套型模塊進行組合。預(yù)制裝配式建筑施工應(yīng)提前考慮施工組織開展流程，有效鏈接各施工工序，保證施工效率。由于預(yù)制構(gòu)件的吊裝，需運至吊塔覆蓋的范圍內(nèi)，因此必須在總平面設(shè)計中充分考慮并合理規(guī)劃運輸通道。合理布置安排預(yù)制構(gòu)件堆放位置及面積，根據(jù)現(xiàn)場實際施工方案及現(xiàn)場情況選擇適宜的吊塔噸位及位置，從而精確控制構(gòu)件運輸環(huán)節(jié)，提升場地使用率。

(二)平面設(shè)計要點。以模數(shù)協(xié)調(diào)為基礎(chǔ)，裝配式建筑平面設(shè)計應(yīng)對套型模塊種類和尺寸進行優(yōu)化，預(yù)制構(gòu)件與住宅內(nèi)裝部品應(yīng)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，結(jié)合住宅產(chǎn)業(yè)化相配套的應(yīng)用型技術(shù)，在降低工程成本的同時提升施工效率。布局方式上，應(yīng)優(yōu)先選用大空間布局，并合理布置管井及承重墻，從而實現(xiàn)空間布局靈活自由。明確套內(nèi)各功能空間布局，結(jié)構(gòu)合理選型有效減少套內(nèi)承重墻體。

(三)立面設(shè)計要點。根據(jù)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的套型組合特點，通過不同外墻組件的靈活組合,不同的飾面材料表現(xiàn)出不同色彩和紋理的變換，呈現(xiàn)出工業(yè)化建筑立面效果的特點。預(yù)制裝配式建筑的混凝土預(yù)制組件、外裝飾組件、空調(diào)板、陽臺、門窗等預(yù)制外墻構(gòu)件靈活組合可以充分發(fā)揮預(yù)制混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的裝飾效果，使其外觀設(shè)計呈現(xiàn)預(yù)制裝配式建筑特點。外門窗以滿足通風(fēng)采光為基礎(chǔ)，調(diào)整窗口大小、比例以及窗框形式，調(diào)整空調(diào)、陽臺的形狀和位置,通過裝飾組件組合實現(xiàn)立面設(shè)計的自由多樣化。

(四)預(yù)制構(gòu)件設(shè)計要點。預(yù)制構(gòu)件設(shè)計依據(jù)模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化原則可提高構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化程度，減少構(gòu)件類型，進一步降低工程項目成本。預(yù)制構(gòu)件設(shè)計應(yīng)充分考慮構(gòu)件大小，項目區(qū)域構(gòu)件生產(chǎn)運輸能力，構(gòu)件耐火性及耐久性，成品保護的可行性、安全性及生產(chǎn)地便利性。預(yù)制外墻板應(yīng)按照不同地區(qū)氣候要求進行保溫隔熱防水設(shè)計，并選擇經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)類型。用于潮濕房間的墻體應(yīng)該滿足防水性能，衛(wèi)浴、設(shè)備等安裝及其他構(gòu)件連接應(yīng)安全可靠，與主體結(jié)構(gòu)及承重墻體進行連接的建筑構(gòu)件，應(yīng)滿足抗震要求。除開間較大或平面復(fù)雜的樓層應(yīng)采用現(xiàn)澆樓板外，應(yīng)選擇疊合樓板，樓板與墻體、樓板與樓板連接處應(yīng)保證結(jié)構(gòu)完整性。

(五)專業(yè)協(xié)同設(shè)計要點。預(yù)制裝配式建筑應(yīng)符合抗震設(shè)計要求。柱、承重墻、門窗洞口應(yīng)該從下到上對齊排成一列，不宜采用轉(zhuǎn)角窗。專業(yè)協(xié)同設(shè)計應(yīng)該考慮公共區(qū)域垂直管井位置、大小和共享實際性。住宅廚房和衛(wèi)生間排風(fēng)管道應(yīng)確定位置和大小，確定配電箱位置，住宅臥室、客廳需預(yù)留設(shè)備安裝位置并設(shè)置預(yù)埋件。