裝配式建筑設(shè)計(jì)流程探討

倪 昕（1.AUBE—法國(guó)歐博建筑與城市規(guī)劃設(shè)計(jì)公司,廣東 深圳 518053；2.深圳市歐博工程設(shè)計(jì)顧問(wèn)有限公司,廣東深圳 518053)

近年來(lái)隨著住宅建筑的快速發(fā)展，對(duì)施工速度以及品質(zhì)要求越來(lái)越高，裝配式建筑的需求開(kāi)始提升。同時(shí)，相關(guān)政府部門(mén)大力推動(dòng)，也使得裝配式建筑在我國(guó)各地開(kāi)始大量涌現(xiàn)。本文試圖從流程和設(shè)計(jì)手法的一些相關(guān)點(diǎn)切入，探討裝配式建筑建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題。

現(xiàn)在我們常談?wù)摰难b配式建筑與早年推廣的預(yù)制板和模數(shù)設(shè)計(jì)實(shí)際上是一脈相承的，但無(wú)論從設(shè)計(jì)要求還是實(shí)際生產(chǎn)，再到施工安裝都更上一個(gè)臺(tái)階，更接近由傳統(tǒng)建造方式向現(xiàn)代工業(yè)化建造方式的轉(zhuǎn)變。現(xiàn)代裝配式建筑設(shè)計(jì)，在整個(gè)建造過(guò)程中以工業(yè)化生產(chǎn)方式為基礎(chǔ)，把建造從方案設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)安裝、后期管理全生命周期連接為一體的全產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計(jì)方式，進(jìn)而提升建造效率、施工質(zhì)量以及最終品質(zhì)。以實(shí)際使用為例，鑒于公共建筑尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)形式，目前還未進(jìn)行裝配式建筑，主要還是以住宅作為實(shí)例，通過(guò)對(duì)住宅建筑的結(jié)構(gòu)主體、圍護(hù)結(jié)構(gòu)及部品部件等進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件設(shè)計(jì)，并在工廠進(jìn)行批量生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)配以機(jī)械化的方式進(jìn)行裝配式施工，最后室內(nèi)裝修達(dá)成一體化設(shè)計(jì)。

作為一個(gè)系統(tǒng)工程，牽扯多個(gè)合作方，同時(shí)還有施工難度、制作工期等影響，因此需要從以下幾個(gè)方面分別推進(jìn)才能最終實(shí)現(xiàn)。

1 設(shè)計(jì)原因

裝配式建筑是一個(gè)系統(tǒng)工程，在進(jìn)行裝配式建筑之前首先要明確做裝配式建筑的原因，然后才能選擇相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。如：① 做試點(diǎn)，考察技術(shù)，為以后做準(zhǔn)備，就需要選擇一些較簡(jiǎn)單構(gòu)件做預(yù)制。② 政府強(qiáng)制要求，例如保障房設(shè)計(jì)，就需要滿足相關(guān)的強(qiáng)制性指標(biāo)。③ 有相關(guān)的利好措施，如容積率獎(jiǎng)勵(lì)等等。以深圳為例，這一點(diǎn)有明確的規(guī)定。根據(jù)深圳市住房和建設(shè)局及深圳市規(guī)劃和國(guó)土資源委員會(huì)及深圳市人居環(huán)境委員會(huì)《關(guān)于加快推進(jìn)深圳住宅產(chǎn)業(yè)化的指導(dǎo)意見(jiàn)（試行）》的通知[深人環(huán)（2014）193號(hào)文件]其中第 3 條規(guī)定：除了明確采用產(chǎn)業(yè)化方式建造的商品房項(xiàng)目外，對(duì)建設(shè)單位在自有土地（包括已規(guī)劃批復(fù)的城市更新項(xiàng)目）自愿采用產(chǎn)業(yè)化方式建造的，可申請(qǐng)建筑面積獎(jiǎng)勵(lì)。獎(jiǎng)勵(lì)的建筑面積為采用產(chǎn)業(yè)化方式建造的規(guī)定住宅建筑面積的 3%，功能仍為住宅。獎(jiǎng)勵(lì)建筑面積無(wú)須修改已有法定規(guī)劃，計(jì)收 50% 的評(píng)估市場(chǎng)地價(jià)，不納入預(yù)售范圍。因現(xiàn)有做裝配式建筑獲得的面積獎(jiǎng)勵(lì)本身不能超過(guò)地塊所在區(qū)域的最高容積率，故所獲的獎(jiǎng)勵(lì)空間有限。在實(shí)際項(xiàng)目中多采用部分樓棟做裝配式建筑，控制整體建造成本。這就需要在決定項(xiàng)目是否做裝配式建筑之前明確設(shè)計(jì)的原因，從而指導(dǎo)后續(xù)設(shè)計(jì)的思路，并把這一點(diǎn)作為重要的前置條件。

2 布局方式

住宅的規(guī)劃布局目前受高容積率的影響，限制條件較多。裝配式建筑因?yàn)椴皇菃我辉O(shè)計(jì)的問(wèn)題，還要考慮到工藝流程，要求在布局時(shí)期就充分考慮諸如：預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸車流線的設(shè)計(jì)，如何配合現(xiàn)場(chǎng)施工組織方案合理布局塔吊的位置（大噸位的塔吊和運(yùn)輸車都有較大的限制），預(yù)制構(gòu)件堆場(chǎng)等等問(wèn)題。最終選擇合適的樓棟進(jìn)行裝配式建筑設(shè)計(jì)，從而最大限度優(yōu)化流程，減少施工難度。

同時(shí)要針對(duì)布局情況，盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件多，易于裝配式建筑的樓棟進(jìn)行裝配式建筑設(shè)計(jì)。一并考慮套型的組合拼接方式、體型系數(shù)等相關(guān)因素，以便提高建造的效率，把對(duì)立面的影響降到最小，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑與功能性的統(tǒng)一。這需要在設(shè)計(jì)開(kāi)始之初就有所規(guī)劃，同時(shí)戶型設(shè)計(jì)也要有相關(guān)的針對(duì)性，種類和變化不要太多，整體配合后續(xù)施工需要。這個(gè)過(guò)程往往涉及多方協(xié)調(diào)。此外，最好在此階段就能對(duì)周邊裝配式建筑的工廠進(jìn)行初步的調(diào)研，明確產(chǎn)能，生產(chǎn)排期，以及相關(guān)生產(chǎn)周期，以便與整個(gè)項(xiàng)目的周期項(xiàng)目配合。這個(gè)階段的重要性往往沒(méi)有得到設(shè)計(jì)方和建設(shè)方的重視，導(dǎo)致后續(xù)周期難以配合，從而影響工程進(jìn)度。

3 標(biāo)準(zhǔn)化的類型

裝配式建筑換句話來(lái)說(shuō)其實(shí)就是相同標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件集中生產(chǎn)安裝的一個(gè)工藝流程設(shè)計(jì)。這里就要求在設(shè)計(jì)中盡可能達(dá)成更多的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，以便縮短生產(chǎn)時(shí)間，同時(shí)減少模板的使用量，最終控制成本。

目前受工藝所限，主要的承載構(gòu)件例如豎向構(gòu)件（包括柱子、剪力墻等）沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)裝配式建筑，同樣的梁也不能進(jìn)行裝配式建筑生產(chǎn)。目前所說(shuō)的裝配式建筑其實(shí)包含了現(xiàn)澆和裝配兩個(gè)部分，兩個(gè)部分需要預(yù)留胡須筋保證兩者的連接。故實(shí)際能進(jìn)行裝配式建筑的部件主要包含：凸窗、疊合樓板、預(yù)制樓梯、預(yù)制陽(yáng)臺(tái)，部分預(yù)制填充墻等次要構(gòu)件。但超高層住宅（超過(guò) 200 m）因豎向構(gòu)件混凝土所占比例較大，樓板所占比例較小，且凸窗數(shù)量不多，外加其樓板受力情況極其復(fù)雜，不太適合采用裝配式建筑設(shè)計(jì)。

裝配式建筑比較適合實(shí)體墻面較多的住宅項(xiàng)目，不太適合偏公建化立面的住宅塔樓，而選擇做裝配式建筑也一般是中間標(biāo)準(zhǔn)層區(qū)段的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，目的是使構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到最高。在設(shè)計(jì)中，平面應(yīng)該做到結(jié)構(gòu)空間規(guī)整，盡量通過(guò)多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元進(jìn)行拼合復(fù)制組成標(biāo)準(zhǔn)層平面，提升標(biāo)準(zhǔn)化的程度。門(mén)窗洞口最好上下對(duì)齊，避免采用轉(zhuǎn)角窗等不利于裝配式建筑的形式。平面內(nèi)有水房間盡量集中進(jìn)行布置，一并滿足標(biāo)準(zhǔn)化整體櫥柜、整體衛(wèi)浴的設(shè)計(jì)要求。針對(duì)外墻的裝配式建筑，必須重點(diǎn)考慮預(yù)制外墻接縫的防水處理。

4 平面模數(shù)化

模數(shù)的概念一直存在，以 300 為模數(shù)統(tǒng)一建筑的各個(gè)方面是延續(xù)多年的業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。隨著裝配式建筑的推行，模數(shù)具有更大的實(shí)際意義，相同構(gòu)件數(shù)量決定了模板的數(shù)量，模板的數(shù)量影響項(xiàng)目周期和整體投資，整個(gè)過(guò)程環(huán)環(huán)相扣。這就要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)中盡量采用相同的模數(shù)，統(tǒng)一預(yù)制構(gòu)件，提升模板重復(fù)利用率。這個(gè)模數(shù)不僅包含建筑，還要包含相關(guān)的各個(gè)專業(yè)。因?yàn)轭A(yù)制構(gòu)件需要提前預(yù)留管線的線槽，所以強(qiáng)弱電、水管等相關(guān)線路要與最后精裝的圖紙相配合并進(jìn)行定位，其中所有插座、設(shè)備開(kāi)口都需要配合到位，方便后續(xù)安裝。

5 成本控制

裝配式建筑的成本控制貫穿全過(guò)程，從設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，到構(gòu)件生產(chǎn)的簡(jiǎn)單化，再到安裝的簡(jiǎn)易性都與成本控制密切相關(guān)。隨著預(yù)制率的提升，裝配式建筑的成本逐步降低。從深圳項(xiàng)目來(lái)看，按照目前階段預(yù)制率的不同，裝配式建筑的住宅土建成本是要比傳統(tǒng)建造方式有一定的提升，增加200～ 600 元/m2不等。這要求我們?cè)O(shè)計(jì)單位，要對(duì)整個(gè)流程有一個(gè)總體的認(rèn)識(shí)，通過(guò)對(duì)冗余流程的優(yōu)化，同時(shí)避免構(gòu)件的返工等來(lái)達(dá)到控制成本的目標(biāo)。

6 施工方式

裝配式建筑并非是設(shè)計(jì)公司單一的設(shè)計(jì)過(guò)程，而是涉及多產(chǎn)業(yè)共同協(xié)作完成的系統(tǒng)化工程。作為設(shè)計(jì)方，不能只是關(guān)注自身，而要關(guān)注全產(chǎn)業(yè)鏈的上下游。特別是生產(chǎn)階段和安裝階段，不能僅僅是把構(gòu)件設(shè)計(jì)出來(lái)提供給工廠，這樣可能會(huì)導(dǎo)致大量的浪費(fèi)，還需要在可方便生產(chǎn)和安裝的基礎(chǔ)之上考慮整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先要介入總包選擇，需要關(guān)注施工總包的能力，是否具有裝配式建筑住宅的施工經(jīng)驗(yàn)；其次是甲方的分包單位，需要考慮工序的前置，比如預(yù)制構(gòu)件上預(yù)埋的窗框，其供貨廠商及構(gòu)件都需要提前招標(biāo)并提供給設(shè)計(jì)及預(yù)制構(gòu)件廠。在施工過(guò)程也與傳統(tǒng)建造方式有一定區(qū)別，需要關(guān)注塔吊的吊裝能力，因?yàn)?PC （預(yù)制混凝土）構(gòu)件的重量較大，塔吊需要合理布局，減少租借的費(fèi)用；此外堆放場(chǎng)地也必須提前加以考慮。

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)層的施工，要關(guān)注 PC 構(gòu)件的挑架、腳手架等的拉結(jié)方式，并注意構(gòu)件的支撐以及調(diào)位。此外，還有一個(gè)連接方式的考慮，因?yàn)?PC 構(gòu)件需要與主要支撐構(gòu)件相互連接。所有的這一切都需要有相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)的總包統(tǒng)籌考慮現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件和現(xiàn)澆構(gòu)件的施工順序問(wèn)題，如若弄反施工順序，會(huì)大大降低效率，進(jìn)而影響整體的進(jìn)度。

7 結(jié) 語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)裝配式建筑還處于較初級(jí)階段，建設(shè)周期、建設(shè)成本相比傳統(tǒng)施工方式并沒(méi)有太大的優(yōu)勢(shì)，還需要相關(guān)部門(mén)能給予新生事物更多的支撐，才能逐漸形成完善的系統(tǒng)，并降低整體的成本，提升速度，真正實(shí)現(xiàn)裝配式建筑本身的高效高質(zhì)的特征。

在整個(gè)工程實(shí)施過(guò)程中，裝配式建筑涉及的專業(yè)極多，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)公司不能僅僅只是作為設(shè)計(jì)方存在，而需要借助不同專業(yè)設(shè)計(jì)公司的力量，以一個(gè)統(tǒng)籌者的方式進(jìn)場(chǎng)。除了功能和美觀之外，還要考慮到如何實(shí)施，因?yàn)橥粋€(gè)項(xiàng)目存在施工先后，一部分裝配式建筑一部分傳統(tǒng)施工，不同施工人員如何進(jìn)行組織都需要與總包及甲方進(jìn)行協(xié)調(diào)。從另外一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，裝配式建筑拓展了建筑師的視野，使我們能夠從更多角度了解建造與設(shè)計(jì)過(guò)程的關(guān)聯(lián)性，而不僅僅只是是否按圖施工的問(wèn)題。推進(jìn)裝配式建筑設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，不僅僅是設(shè)計(jì)公司，還需要生產(chǎn)廠商、施工團(tuán)隊(duì)的配合，從而使我國(guó)建造水平更上一個(gè)臺(tái)階。