裝配式建筑與鋁模加現澆外墻建筑在設計中的應用

吳秀嫻

一、各自的優點

鋁合金模板屬于可再生資源，而采用全現澆混凝土外墻，實現一次澆筑，從而減少工序穿插，減少砌筑、抹灰、貼磚等濕作業，節約工期，提高施工效率。能有效避免建筑外墻開裂與滲漏，降低由于外墻滲漏而產生的維修成本。采用鋁模板建成的外墻，平整度高，可取消傳統的外墻抹灰工藝。樓地面平整度高，可直接鋪貼木地板或薄貼地磚，減免地面找平層。可采用結構混凝土自愈合防水方式，取消屋面、外墻面外加的防水層（需要與審圖機構確認）。

裝配式建筑具有設計標準化、生產工業化、施工信息化等特點，在設計、生產、施工、開發等方面形成完整的產業鏈。裝配式建筑在我國受到全國各地的政策及指導意見的支持，主要包括以下5個方面：

1.把裝配式建筑面積的比例標明在土地出讓條件上。

2.外墻預制部分不計入建筑面積或給予容積率獎勵。

3.提前辦理《房地產預售許可證》。

4.多方面的政府補貼。

5.在辦理報建、審批、預售、驗收相關手續時開辟綠色通道。

二、成本分析

裝配式建筑與傳統工法相比，成本根據不同的預制率，增量基本為10～40%。其中很關鍵的是PC的成本。PC費用的組成大約為80%的構件費和20%的安裝費。控制成本的關鍵點主要在構件的模具費。在項目內，如果不考慮施工的工期，重復樓棟越多，模具循環使用的次數越多，PC成本越低。若生產時間壓縮，就算一樣的構件也增加模具的數量。因此越早確定構件模具的設計及安排生產，就越節省造價。

鋁模加全現澆混凝土外墻的建筑成本，在我國南北方會有差異。南方地區，外墻兩側可全部免去抹灰和掛網，但由于鋼筋混凝土外墻節能性能比加氣混凝土砌塊要差，需要提高保溫材料的性能或者增厚保溫層，建筑成本單方造價比普通木模會節省。對于北方地區，由于需要進一步提高保溫層的性能，因此建筑成本與南方地區相比節省的較少一些。對于結構成本來說，由于結構剛度變大，導致造價增加，其中南方地區由于另外增加了基礎的造價，所以增加的更多。對于綜合成本來說，當模板周轉次數＞60次時，鋁模加全現澆混凝土外墻工法由持平轉為降低。

三、設計原則

1.總平面設計要點

（1）建筑高度

高層建筑標準層越多，標準化程度越高，模具重復利用次數就越多。因此在結構規范允許的高度范圍內，建筑層數越多，無論是對裝配式建筑還是鋁模工法來說，優勢均越明顯。

（2）單體種類

如項目100%單體采用裝配式建造，應運用模塊化、標準化的設計思路，少規格，多組合，戶型種類越少，理論單方成本越低。根據項目經驗，10～15萬m2的裝配式項目，裝配式戶型宜≤3種。若項目僅部分單體需要采用裝配式建造，應優先選擇同一種戶型或同一種單元模塊。盡量選用層數較多的戶型，且選取平面規整，體形系數小的戶型。對于鋁模工法來說也是單體種類越少越好。

（3）開發時序

由于裝配式建筑樓棟增加了構件深化設計周期和構件生產加工周期，因此需要為實施裝配式的樓棟預留充足的前置工作時間。若項目僅需要部分單體采用裝配式建造，實施樓棟不宜設置在示范區或首開區。對于鋁模工法來說，同樣存在生產模具的時間，不過相對于裝配式建筑來講，生產周期相對較短。

（4）構件運輸、堆場、塔吊

裝配式建筑的構件運輸車輛一般較長，可達12m，轉彎半徑≥16m；構件車輛滿荷載約30～40kN/m2。因此在規劃設計時，需考慮構件運輸車的長度及荷載要求，合理設計構件運輸路線及轉彎半徑，堆場及運輸路徑盡量避開地下室范圍，運輸路線應與消防車道重合。如無法避開地下室，應對路線范圍內的地下室頂板進行結構加強，或臨時加固至構件吊裝結束。塔吊布置是裝配式項目的一個既特殊又關鍵的環節，在方案階段就需要考慮塔吊布置的經濟性。可以以50m為半徑，布置塔吊的位置及構件堆場及施工道路的位置。

總的來說，總圖貨值的重復量越大，越有利于節省模具，對兩種工法都越有利。對于裝配式建筑來說，由于存在大型構件運輸及吊裝的問題，則更需提前在總圖設計階段考慮。

2.單體設計要點

平面設計宜整體方正，避免凹凸。對于裝配式建筑而言，由于戶型平面過多的凹凸，會形成長短不一的剪力墻及轉角，而轉角部位往往需要現澆，降低構件的標準化和現場安裝的效率。宜采用標準化模塊，可通過統一臥室、廚衛開間尺寸、門窗洞口尺寸及對核心筒、陽臺進行標準化設計等來實現。取消主次臥室間的梁，樓板加厚，適合疊合樓板應用，也滿足空間靈活性。方正的平面設計，標準化的模塊，同樣適合鋁模工法。

3.細部設計要點

（1）裝配式建筑

平面單個構件（凸窗、陽臺、預制墻板等）尺度、重量不宜過大。工地常用塔吊吊重約5t，若單個構件＞5t，可能會增加塔吊租賃費用和吊裝難度。若單個構件長度＞6m，生產、運輸、吊裝難度會增大，同時很難保證運輸安全。預制的轉角凸窗設計生產復雜、容易損壞，且轉角部位連接薄弱，運輸、安裝時需加固，增加加固成本。另外預制轉角凸窗吊裝時重心難以把握，吊裝難度大。

（2）鋁模加全現澆混凝土外墻

有些凸窗由于立面造型的原因在上下飄板之間砌墻，如使用全現澆混凝土，鋁模板在混凝土澆筑后沒法拆除。建議此處不砌墻，或不改為混凝土墻。為了簡化鋁模施工，短小的墻垛應改為混凝土。對于＜600mm的墻垛、＜300mm的門垛、距結構梁底高差＜180mm的門窗過梁，盡量與主體結構一起整體澆筑。內外墻不抹灰時，為確保外墻門窗的防水，結構洞口四周應預留企口。在陽臺、外窗的檐口均需要設置滴水線，一次澆筑成型。

4.立面設計要點

（1）裝配式建筑

由于立面線條多會增加模具成本，且構件脫模比較困難。立面設計應盡量簡潔，盡量避免弧形陽臺造型，立面標準段盡量不變化。高層住宅首層、頂層等非標準段復制率低，宜現澆。現澆部分可結合立面風格做造型變化。如果立面的線條寬度＜100mm、深度＞50mm，預制構件拆模及運輸的過程中容易破壞。相比陽臺上的線條，在墻體上設計線條生產難度更大，若一定要設計墻體線條，可采用二次外貼的做法，但容易脫落。相比之下，凹線條基本不需增加模具量，可根據立面造型要求使用。底層的線條應盡量避免與預制樓層過多相交，必要的相交可考慮采用GRC或其他輕質裝飾材料替代。預制墻板與現澆墻體直接交接時，完成面可達到無縫效果。當預制墻板間交接時無設現澆帶，一般會出現外露的縫。立面方案需結合預制構件縫隙考慮，讓拼接縫成為立面的元素，縫寬一般為20mm。

關于外墻裝飾材料，如果采用面磚、石材等，應在工廠中與預制外墻一體化生產，此時應有精細化的排磚圖，并與層高協調。出于成本及質量效果考慮，宜優先采用涂料外墻。

（2）鋁模加混凝土外墻

相對裝配式建筑來說，要求簡單一點。同樣要求立面宜簡潔，盡可能簡化及減少外墻裝飾線條，如有線條建議尺寸＞150mm，適應模板要求，拆模時亦不宜損壞。建筑層高盡可能≤3.8m，否則鋁模的支撐比較麻煩。當外墻面層為涂料時可免抹灰，從而減少成本。但對于外墻面層為外墻磚的南方項目，因混凝土墻體比較光滑，不宜直接貼磚，施工單位需要增加相應措施以滿足貼外墻磚的安全要求，比如增加水化拉毛工序。

四、結語

綜上所述，前期策劃很重要，需在項目及設計的開始即制定建造方式，并且在全設計周期中作全方位的考慮。不應為預制而預制，為鋁模而鋁模。一個合格的設計師應對全設計乃至項目的周期有系統性的認識，才能保證設計符合現代新型建造方式的需求。