建筑工業化的城鎮住宅建造設計分析

秦紅波 山西才智建筑設計研究院集團有限公司

1 前言

隨著國內建筑事業的不斷發展，工業化住宅已成為一種新型建筑形式并受到社會各界的廣泛認可。因此，為保證建筑工業化的城鎮住宅能夠充分發揮自身功能、高性價比等，應對其建造設計進行分析，提高工業化住宅建筑的建設質量。

2 建筑工業化相關概述

所謂建筑工業化，主要指的是使用現代化的生產方式替換傳統建筑行業中手工業生產方式，即將傳統建筑中效率低、水平低的生產方式替換為現代化運輸、制造等生產方式。為此，建筑工業化具有十分明顯的組織管理科學化、建筑設計標準化、施工機械化以及構配件生產工廠化的標志。通過將建筑工業化應用于城鎮住宅建造設計，能夠有效提高設計和施工生產率，加快建設速度[1]。

3 探討工業化住宅建筑設計的特點

3.1 建筑設計具有較高可控度和完成度

以往傳統建筑主要是在工程設計文件制定結束后開展雨篷、門窗以及欄桿等部品的設計。土建設計是建筑建造設計的基礎，在該情況下，若是兩方溝通較少，或是合作不足，就有可能影響建筑建造設計的推進，甚至干擾到后續施工。但工業化城鎮住宅建筑建造設計則是在設計階段完成前，建筑的構件和部品都已經完成深化設計，在設計過程中，還會對詳細報價和多種樣品進行比較，將二次深化內容進行前移到設計階段。為此，工業化住宅建筑設計的特點是完成度較高，且能夠實現對建筑施工階段和工程整體質量的控制，可控度較高。

3.2 建筑設計過程具有一體化和同步化的特點

不同于以往傳統建筑的建造設計，建筑工業化的城鎮住宅更注重專業間協作，專業設計往往同步進行，例如建筑室內裝修設計、土建各專業的設計以及二次部品的設計等，進而在提高建造設計效率的同時，實現各專業之間的相互制約，推動設計共同完善、深化。不僅如此，此類建筑的建造設計在注重部品設計、內裝設計的同時，對下游環節部品、運輸、構件等客觀條件也較為重視，會根據建筑工程實際情況對可能出現的問題進行分析與模擬，提前制定預防和解決方法。

3.3 建筑設計對項目成本的影響更為深遠

由于工業化建筑的城鎮住宅設計涉及建筑施工階段，為此，其設計內容對施工構件、相關模具的制作成本以及部品生產模具使用次數等具有直接影響，而模具作為構件成本的重要組成部分，建造設計直接關系到建筑工程的造價水平。

4 分析建筑工業化的城鎮住宅建造設計要點

4.1 以統一模數為基礎對建筑空間和部品尺寸進行多樣化設計

所謂建筑模數單位，主要指的是建筑物和組合件選定的標準尺寸單位中，作為尺寸協調的增值單位。在以往傳統建筑項目建造設計過程中，往往會對建筑的個性立面以及建筑空間尺度進行綜合考量，在滿足這兩項要求的基礎上進行設計，缺乏對建筑模數的統一應用。但與之不同的是，建筑工業化的城鎮住宅建造設計前提就是統一的建筑模數，通過該設計方法，能夠實現建筑部品種類、工廠生產構件以及構件生產模具種類最小化。

因此，在實際建造設計過程中，相關工作人員應對統一模數的應用進行綜合考慮，即統一建筑層高和門窗、樓梯等豎向構件的尺寸標準，在對建筑物戶型進行設計時，應分別對功能房間的開間尺寸進行模數統一，包括廚房、主臥、衛生間、次臥、陽臺等。值得注意的是，設計人員應對統一模數進行確定時，應建立在建筑部品安裝尺寸和內裝設計尺寸的基礎上[2]。

4.2 PC設計，充分發揮工業化優勢

對于工業化住宅而言，其標注的是住宅建筑設計標準化、施工機械化、構件生產工廠化以及組織管理科學化。為此，在開展建筑工業化的城鎮住宅建造設計工作時，大部分設計工作場景往往是工廠，極大地減少了施工現場的濕作業數量，在一定程度上，實現節能減排、綠色建設的同時，也增加了建筑施工的安全性。

在該情況下，部分業主方將重點落在了追求預制比例最大化這一方面，但是，對于建筑工業化的城鎮住宅建造設計而言，最忌諱的是為工業化而工業生產的模式。因此，為有效避免該情況的發生，設計人員應對建筑工程中標準統一、具有規模效應以及生產簡單的部位進行PC化設計；對于具有較高品質要求或是特殊設計和施工要求的部位落實PC化設計；針對難以生產、對施工現場環境影響較小的部位，則不采用PC設計，從而結合實際情況合理發揮預制構件的作用。

4.3 根據住宅效果圖采取差異化建造設計

4.3.1 多層住宅建筑

若建筑工業化的城鎮住宅工程主要打造多層住宅建筑，建造設計人員應使用模塊化設計方法開展設計工作，進而實現城鎮住宅的工業化建造。具體而言，如上所述，工業化建筑具有十分明顯的統一性和標準化特點，但隨著社會的發展，人們生活質量和水平的提高，更加追求事物的個性化和多元化，這使得建筑工業化的城鎮住宅建造設計與民眾需求之間存在矛盾。針對該問題，設計人員可以將建筑工業化的城鎮住宅建造設計為多層建筑和高層建筑混搭的形式，通過錯落有致的天際線，滿足民眾多元化需求以及單體建筑布局上的通風要求和采光要求。

除此之外，設計人員還可以充分利用套型組合模塊化、標準化和系列化的特點，采用工業化集成裝配對住宅建筑的外墻裝飾、保溫節能、外墻滲透以及外墻隔聲等進行設計，以靈活組合的方式設計不同的外墻構造，進而形成極具工業化建筑結構特征的建造效果，在保證住宅建筑整體外在美感的同時最大化保留建筑整體性能。

另外，由于民眾對住宅建筑的需求處于波動狀態，所以，建造設計人員應開展規范的市場調研工作，掌握市場上主流的戶型面積，以此為基礎進行建筑工業化的城鎮住宅戶型的設計，進而滿足居民多種需要。值得注意的是，在對建筑承重墻體進行設計時應盡量減少其建筑內部空間的占用，一方面保證建筑戶型內部空間的充足性，滿足消費者購買和居住需求，另一方面為內部空間的靈活劃分與變動提供有利條件[3]。

4.3.2 單體高層建筑

在對單體高層建筑進行建造設計時，同樣為了解決建筑與民眾個性化空間需求的矛盾，從建造設計的角度保證建筑工業化的城鎮住宅空間的靈活性和兼容性，可以使用“分離體系”這一設計理念，分開設計住宅建筑的填充體系和結構體系。填充體系包括建筑設備系統和建筑維護系統兩部分，在對該體系進行設計時，可使用模塊化設計，即設備模塊設計、建筑部品模塊設計以及協同技術模塊設計等。而建筑結構體系則以受力情況進行系統的劃分，為此，其分為豎向承載分系統和水平承載分系統，無論是哪一系統，其基礎都是預制裝配式系統等系列技術體系的研發與生產。

其中，在開展模塊化設計方法開展建造設計工作時，設計人員應從三個視角對單體高層建筑進行解構，分別為部品理念、模塊化以及新能源利用，進而保證建筑模塊的多樣化與標準化，實現模塊間的協同設計，解決存在的邏輯和秩序。另外，分離系統的分系統都能夠進行模塊化系統的結構，其中，部品理念以當前國內建筑工業化的城鎮住宅發展優勢為基礎，依托于建筑部品產業規模和專業水平，預制生產建筑結構的柱、墻、梁、板、屋蓋等，甚至包括建筑內部整個廚房構配件、整個衛生間的構配件等，以工廠化預制生產增強建筑工業化的城鎮住宅建造設計的專業化水平和相關建筑部品的生產效率。在新能源利用視角來看，以模塊化設計為基礎的建筑工業化的城鎮住宅建造設計主要使用自然采光和自然通風的被動設計，對于主動設計，則是整合控制部分和設備部分模塊化，實現對新能源利用的有效管控，減少建筑工業化的城鎮住宅建筑的能源浪費。

4.4 充分發揮預制混凝土作用，并簡化連接構造節點設計

預制混凝土具有極強可塑性，通過靈活使用多種模具開展澆筑作業，能夠根據建筑工程建設需要成為任意形狀，之后，再對其進行涂料裝飾，能夠滿足建筑建設的色彩需求。在形狀和色彩的相互搭配下，預制混凝土能夠對多種常見飾面材料進行仿制，不同的是，預制混凝土具有較高的強度、平整度，且表面光潔，具有防滑和防水作用。因此，在開展建筑工業化的城鎮住宅建造設計工作時，設計人員應立足于預制混凝土可塑性和適用涂料的特點實現建筑工程設計需求，增強立面風格的現代簡潔性。

而構造節點作為建筑工業化的城鎮住宅建造設計的難點和關鍵內容，在實際設計中不僅對其具有性能要求，還需要綜合考慮施工構件生產、材料操作難易程度以及施工等內容，若是建筑構造節點較為復雜，則會影響到構件生產成本和施工難度。因此，在開展構造節點設計工作時，設計人員應以安全性能為主，切實落實防水性能和防火性能，其中，可使用防火膠滿足防火要求，根據建筑所在區域的氣象條件選擇合適的防水措施滿足建筑的防水要求。

4.5 結合施工、生產等因素設計構件尺寸和重量

對于建筑工業化的城鎮住宅建筑而言，其構件大小或拆分不僅要對建造設計工作的需求進行考慮，還應綜合考量建筑構件生產、構件運輸以及后續的構件施工等多個經濟因素和技術因素。因此，在實際設計工作中，設計人員應設計長度在6m以下、高度在3.6m以內、總重量小于6t的建筑構件，對于重量較大、尺寸較大的構件應盡量應用于低多層住宅建筑中。

5 結束語

綜上所述，建筑工業化的城鎮住宅建造設計對工程項目造價成本控制以及建筑業生產建造技術革新乃至國家戰略“節能減排、綠色低碳”都具有極強現實意義。因此，在開展建筑工業化的城鎮住宅建造設計工作時，應綜合考慮構件因素、建筑類型以及建筑空間等方面，從而提高建造設計質量和效率，推動建筑工業化的城鎮住宅更好發展。