裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)住宅戶(hù)型設(shè)計(jì)要點(diǎn)
——以上海浦東民樂(lè)大型居住區(qū)F02-02地塊為例

自2013年8月上海市發(fā)布《關(guān)于本市進(jìn)一步推進(jìn)裝配式建筑發(fā)展的若干意見(jiàn)》之后，上海市裝配式建筑建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)加速發(fā)展時(shí)期，在許多大型項(xiàng)目當(dāng)中，裝配式建筑得到了廣泛的應(yīng)用。

上海浦東民樂(lè)大型居住區(qū)是政府保障性住房大型項(xiàng)目，F(xiàn)02-02地塊為其中之一，為動(dòng)遷安置用房地塊，用地面積共45 580m2，容積率2.0（圖1、2）。根據(jù)該項(xiàng)目的土地規(guī)劃設(shè)計(jì)條件，地塊應(yīng)落實(shí)不少于住宅總建筑面積100%的裝配式住宅，且單體預(yù)制裝配率不低于40%。

該項(xiàng)目最終審批通過(guò)的規(guī)劃建筑方案總建筑面積約132 929.19m2，其中地上建筑面積94 666.26m2，住宅計(jì)容建筑面積88 963.55m2。小區(qū)共布置了12棟18層高層住宅，高層住宅樓中均采用了裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)，豎向承重墻大部分采用裝配構(gòu)件，部分樓板及梁采用預(yù)制疊合做法，其中預(yù)制構(gòu)件包括：3層以上剪力外墻、部分外圍護(hù)墻體、部分內(nèi)部剪力墻；2～17層疊合樓板；空調(diào)板、樓梯梯段、陽(yáng)臺(tái)等，單體預(yù)制率介于40%～41%之間。

1 裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

F02-02地塊項(xiàng)目在方案設(shè)計(jì)之前就開(kāi)展了技術(shù)策劃，主要內(nèi)容包括：套型的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件的初步考慮、對(duì)預(yù)制率的預(yù)控。方案設(shè)計(jì)階段根據(jù)技術(shù)策劃要點(diǎn)做好平面設(shè)計(jì)和立面設(shè)計(jì)。平面設(shè)計(jì)在保證使用功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)住宅套型設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化與系列化，遵循“少規(guī)格、多組合”的設(shè)計(jì)原則。

圖1 上海浦東民樂(lè)大型居住區(qū)F02-02地塊鳥(niǎo)瞰效果圖

圖2 F02-02地塊住宅建筑立面效果圖

為適應(yīng)裝配式混凝土剪力墻的結(jié)構(gòu)形式及生產(chǎn)建造方式，裝配式住宅的設(shè)計(jì)有一些需要特別注意的事項(xiàng)，主要體現(xiàn)在以下方面：①住宅盡量采用標(biāo)準(zhǔn)套型，提高重復(fù)利用率。該項(xiàng)目為政府保障性住房，住宅的套型種類(lèi)不多，主要有50 m2的一室戶(hù)、70 m2的二室戶(hù)以及90 m2的三室戶(hù)幾大類(lèi)，符合此項(xiàng)要求。②套型平面規(guī)整，沒(méi)有過(guò)大凹凸變化，承重墻上下貫通，符合結(jié)構(gòu)抗震安全要求。該項(xiàng)目的戶(hù)型平面設(shè)計(jì)按照此要點(diǎn)進(jìn)行了多輪優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終采用的套型基本符合此項(xiàng)要求。③構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，符合安全、經(jīng)濟(jì)、方便施工的要求。④控制預(yù)制構(gòu)件的種類(lèi)、數(shù)量及用量占比。通常來(lái)講：種類(lèi)越少、重復(fù)數(shù)量越多、重復(fù)占比越高越符合工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。⑤建筑部品設(shè)計(jì)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，主要包括：窗、廚房、衛(wèi)生間、陽(yáng)臺(tái)、空調(diào)板等。

2 戶(hù)型設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析

F02-02地塊項(xiàng)目的戶(hù)型設(shè)計(jì)首先考慮了政府保障性住房的耐久性、經(jīng)濟(jì)性和適用性等特征；其次，作為裝配式住宅，在前期技術(shù)策劃過(guò)程中，結(jié)合最終住戶(hù)的需求及裝配式技術(shù)的需要進(jìn)行了多輪次的優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終戶(hù)型的確定對(duì)整體建筑達(dá)到超過(guò)40%的高預(yù)制率起到了關(guān)鍵作用。

F02-02地塊項(xiàng)目是民樂(lè)大型居住社區(qū)的四期工程，前幾期的住宅建設(shè)不是裝配式住宅。由于前幾期有些戶(hù)型在平面布局方面具有南北通透、動(dòng)靜分區(qū)、緊湊好用等特點(diǎn)受到住戶(hù)好評(píng)，因此四期的設(shè)計(jì)還需要延續(xù)之前戶(hù)型的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)又要符合裝配式住宅的技術(shù)要求。在對(duì)戶(hù)型進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整的過(guò)程中，主要采取的技術(shù)手段包括：①戶(hù)型的開(kāi)間及進(jìn)深尺寸采用模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，多數(shù)采用3M及2/3M模數(shù)，譬如居室開(kāi)間主要采用3 450mm、3 300mm、2 400mm等幾種尺寸。戶(hù)型的開(kāi)間尺寸減少尺寸類(lèi)型，提高預(yù)制構(gòu)件的重復(fù)使用率。②套型的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)及墻體盡量方正平直，在套型合理好用的前提下減少外墻的進(jìn)退、轉(zhuǎn)折、凹凸，這樣可以減少轉(zhuǎn)角必須要的結(jié)構(gòu)體，簡(jiǎn)化外墻的剪力墻部件類(lèi)型。③房、衛(wèi)生間采用模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，減少構(gòu)件種類(lèi)。④陽(yáng)臺(tái)、空調(diào)擱板采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高預(yù)制構(gòu)件的重復(fù)使用率。⑤相同功能及開(kāi)間的居室房間立面開(kāi)窗統(tǒng)一規(guī)格，采用模數(shù)化設(shè)計(jì)，提高預(yù)制構(gòu)件的重復(fù)使用率（圖3）。

圖3 優(yōu)化前戶(hù)型與優(yōu)化后戶(hù)型對(duì)比圖

在戶(hù)型設(shè)計(jì)中，針對(duì)規(guī)定面積標(biāo)準(zhǔn)的一室戶(hù)、二室戶(hù)、三室戶(hù)，分別進(jìn)行了戶(hù)內(nèi)空間的模塊化設(shè)計(jì)，使不同的戶(hù)型既方便進(jìn)行各種單元組合，又適合進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制（圖4）。套型模塊與公共交通核模塊組合成單元，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明、布局清晰。在樓棟公共空間集中管井管線(xiàn)，易于管理和維修，廚房和衛(wèi)生間等部分可作為獨(dú)立功能模塊置入不同套型中，為工業(yè)化建造創(chuàng)造條件（圖5、6）。

該項(xiàng)目戶(hù)型的套內(nèi)同時(shí)考慮了系列化、多樣化的適應(yīng)性設(shè)計(jì)，套型內(nèi)部空間部分采用可靈活分隔的輕質(zhì)隔墻，滿(mǎn)足不同居住者對(duì)于空間的多樣化需求，尤其是重點(diǎn)考慮了部分戶(hù)型在今后的適老化改造（圖7）。戶(hù)型在主要結(jié)構(gòu)體系不變、僅變動(dòng)隔墻的情況下，可以根據(jù)住戶(hù)改造成適合輪椅活動(dòng)的住宅，這為住宅的全生命周期使用提供了可能性。

3 戶(hù)型的預(yù)制構(gòu)件拆分

圖4 套型模塊圖

圖5 公共交通核模塊圖

F02-02地塊項(xiàng)目用地指標(biāo)中規(guī)定，單體預(yù)制率應(yīng)≥40%；根據(jù)上海市政府文件規(guī)定，外墻預(yù)制面積應(yīng)≥50%。結(jié)合市場(chǎng)情況及以往經(jīng)驗(yàn)，外墻預(yù)制較內(nèi)墻預(yù)制更有成本優(yōu)勢(shì)（外墻預(yù)制可免搭設(shè)外腳手架，減少成本投入；內(nèi)墻現(xiàn)澆可通過(guò)定型模板施工，保證施工質(zhì)量和效率，預(yù)制并無(wú)太大優(yōu)勢(shì)）。因此，優(yōu)先選擇外墻預(yù)制，并選擇部分內(nèi)墻，同時(shí)做疊合樓板、預(yù)制樓梯、預(yù)制空調(diào)板等水平構(gòu)件，按單體預(yù)制率進(jìn)行控制設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目住宅為18層剪力墻高層，地下1層。結(jié)構(gòu)平面布置主要根據(jù)建筑房間布置，剪力墻布置均勻周邊，力求結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心重合。外墻結(jié)合裝配式建筑要求基本全部為剪力墻或預(yù)制維護(hù)墻體，設(shè)置預(yù)制構(gòu)件如下：①預(yù)制剪力墻，為3～18層，大部分圍墻及部分內(nèi)部剪力墻。②疊合板，采用130mm方案，預(yù)制部分厚度60mm，現(xiàn)澆部分70mm；其中廚房、衛(wèi)生間、公共走道等考慮到防水的可靠性采用現(xiàn)澆混凝土樓板。③樓梯，0.00標(biāo)高以上全部梯段采用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)。④所有陽(yáng)臺(tái)采用預(yù)制陽(yáng)臺(tái)或疊合板形式。⑤空調(diào)隔板采用預(yù)制構(gòu)件。⑥部分樓層梁采用預(yù)制構(gòu)件。預(yù)制構(gòu)件拆分及布置詳見(jiàn)圖8。

預(yù)制構(gòu)件選取，遵循重復(fù)率高和模數(shù)協(xié)調(diào)的原則，在方案階段，協(xié)調(diào)考慮預(yù)制構(gòu)件的大小和開(kāi)洞尺寸，盡量減少預(yù)制構(gòu)件的種類(lèi)。例如預(yù)制陽(yáng)臺(tái)、空調(diào)板、設(shè)備平臺(tái)、制作簡(jiǎn)單復(fù)制率高；預(yù)制剪力墻，對(duì)提高預(yù)制率和預(yù)制外墻面積有較大作用；預(yù)制樓梯，若存在多個(gè)單元相同樓梯，樓梯宜設(shè)計(jì)為復(fù)制關(guān)系，而非鏡像關(guān)系。

圖6 套型組合示例圖

圖7 套內(nèi)的適應(yīng)性設(shè)計(jì)及戶(hù)型的適老化改造圖

圖8 戶(hù)型預(yù)制構(gòu)件平面分布圖

設(shè)計(jì)階段考慮到吊裝、運(yùn)輸條件和成本，通過(guò)比較，構(gòu)件為3～4T時(shí)運(yùn)輸、吊裝相對(duì)順利，成本相對(duì)較低。

以外墻、樓梯、建筑部品為主要預(yù)制構(gòu)件的選擇既滿(mǎn)足了項(xiàng)目高預(yù)制率的要求，同時(shí)又為戶(hù)內(nèi)空間的靈活性提供了可能性。在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑設(shè)計(jì)師與結(jié)構(gòu)工程師協(xié)同工作、確定戶(hù)型、共同選擇預(yù)制構(gòu)件的拆分，這是一項(xiàng)很重要的工作程序，也是區(qū)別于非裝配式住宅設(shè)計(jì)的一個(gè)特別環(huán)節(jié)。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)社會(huì)總能耗中，建筑能耗超過(guò)30%，發(fā)達(dá)國(guó)家的長(zhǎng)期實(shí)踐表明，發(fā)展建筑產(chǎn)業(yè)化、推廣裝配整體式建筑是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能減排的最有效途徑之一。

裝配式建筑的發(fā)展需要在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及建造中局部調(diào)整設(shè)計(jì)思維方式。尤其是建筑師的方案設(shè)計(jì)階段，特別需要先行進(jìn)行比較全面的衡量。對(duì)于住宅戶(hù)型的設(shè)計(jì)除了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮居住的各項(xiàng)功能及規(guī)范的各項(xiàng)要求之外，裝配式的建造方式需要進(jìn)行前置考量。F02-02地塊項(xiàng)目是一次全面的裝配式項(xiàng)目實(shí)踐，我們也期待通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目能不斷總結(jié)出更多的經(jīng)驗(yàn)，以對(duì)今后裝配式技術(shù)不斷提升發(fā)展出一份綿薄之力。