装配式混凝土剪力墙结构住宅户型设计要点——以上海浦东民乐大型居住区F02-02地块为例

自2013年8月上海市发布《关于本市进一步推进装配式建筑发展的若干意见》之后，上海市装配式建筑建设进入了一个加速发展时期，在许多大型项目当中，装配式建筑得到了广泛的应用。

上海浦东民乐大型居住区是政府保障性住房大型项目，F02-02地块为其中之一，为动迁安置用房地块，用地面积共45 580m2，容积率2.0（图1、2）。根据该项目的土地规划设计条件，地块应落实不少于住宅总建筑面积100%的装配式住宅，且单体预制装配率不低于40%。

该项目最终审批通过的规划建筑方案总建筑面积约132 929.19m2，其中地上建筑面积94 666.26m2，住宅计容建筑面积88 963.55m2。小区共布置了12栋18层高层住宅，高层住宅楼中均采用了装配整体式剪力墙结构，竖向承重墙大部分采用装配构件，部分楼板及梁采用预制叠合做法，其中预制构件包括：3层以上剪力外墙、部分外围护墙体、部分内部剪力墙；2～17层叠合楼板；空调板、楼梯梯段、阳台等，单体预制率介于40%～41%之间。

1 装配式混凝土剪力墙结构住宅设计注意事项

F02-02地块项目在方案设计之前就开展了技术策划，主要内容包括：套型的标准化设计、预制构件的初步考虑、对预制率的预控。方案设计阶段根据技术策划要点做好平面设计和立面设计。平面设计在保证使用功能的基础上，实现住宅套型设计的标准化与系列化，遵循“少规格、多组合”的设计原则。

图1 上海浦东民乐大型居住区F02-02地块鸟瞰效果图

图2 F02-02地块住宅建筑立面效果图

为适应装配式混凝土剪力墙的结构形式及生产建造方式，装配式住宅的设计有一些需要特别注意的事项，主要体现在以下方面：①住宅尽量采用标准套型，提高重复利用率。该项目为政府保障性住房，住宅的套型种类不多，主要有50 m2的一室户、70 m2的二室户以及90 m2的三室户几大类，符合此项要求。②套型平面规整，没有过大凹凸变化，承重墙上下贯通，符合结构抗震安全要求。该项目的户型平面设计按照此要点进行了多轮优化设计，最终采用的套型基本符合此项要求。③构件连接节点采用标准化设计，符合安全、经济、方便施工的要求。④控制预制构件的种类、数量及用量占比。通常来讲：种类越少、重复数量越多、重复占比越高越符合工业化生产的特点。⑤建筑部品设计尽量采用标准化设计，主要包括：窗、厨房、卫生间、阳台、空调板等。

2 户型设计特点分析

F02-02地块项目的户型设计首先考虑了政府保障性住房的耐久性、经济性和适用性等特征；其次，作为装配式住宅，在前期技术策划过程中，结合最终住户的需求及装配式技术的需要进行了多轮次的优化设计，最终户型的确定对整体建筑达到超过40%的高预制率起到了关键作用。

F02-02地块项目是民乐大型居住社区的四期工程，前几期的住宅建设不是装配式住宅。由于前几期有些户型在平面布局方面具有南北通透、动静分区、紧凑好用等特点受到住户好评，因此四期的设计还需要延续之前户型的优点，但同时又要符合装配式住宅的技术要求。在对户型进行优化调整的过程中，主要采取的技术手段包括：①户型的开间及进深尺寸采用模数化、标准化设计，多数采用3M及2/3M模数，譬如居室开间主要采用3 450mm、3 300mm、2 400mm等几种尺寸。户型的开间尺寸减少尺寸类型，提高预制构件的重复使用率。②套型的外围护结构及墙体尽量方正平直，在套型合理好用的前提下减少外墙的进退、转折、凹凸，这样可以减少转角必须要的结构体，简化外墙的剪力墙部件类型。③房、卫生间采用模数化、标准化设计，减少构件种类。④阳台、空调搁板采用标准尺寸进行设计，提高预制构件的重复使用率。⑤相同功能及开间的居室房间立面开窗统一规格，采用模数化设计，提高预制构件的重复使用率（图3）。

图3 优化前户型与优化后户型对比图

在户型设计中，针对规定面积标准的一室户、二室户、三室户，分别进行了户内空间的模块化设计，使不同的户型既方便进行各种单元组合，又适合进行标准化预制（图4）。套型模块与公共交通核模块组合成单元，结构简明、布局清晰。在楼栋公共空间集中管井管线，易于管理和维修，厨房和卫生间等部分可作为独立功能模块置入不同套型中，为工业化建造创造条件（图5、6）。

该项目户型的套内同时考虑了系列化、多样化的适应性设计，套型内部空间部分采用可灵活分隔的轻质隔墙，满足不同居住者对于空间的多样化需求，尤其是重点考虑了部分户型在今后的适老化改造（图7）。户型在主要结构体系不变、仅变动隔墙的情况下，可以根据住户改造成适合轮椅活动的住宅，这为住宅的全生命周期使用提供了可能性。

3 户型的预制构件拆分

图4 套型模块图

图5 公共交通核模块图

F02-02地块项目用地指标中规定，单体预制率应≥40%；根据上海市政府文件规定，外墙预制面积应≥50%。结合市场情况及以往经验，外墙预制较内墙预制更有成本优势（外墙预制可免搭设外脚手架，减少成本投入；内墙现浇可通过定型模板施工，保证施工质量和效率，预制并无太大优势）。因此，优先选择外墙预制，并选择部分内墙，同时做叠合楼板、预制楼梯、预制空调板等水平构件，按单体预制率进行控制设计。该项目住宅为18层剪力墙高层，地下1层。结构平面布置主要根据建筑房间布置，剪力墙布置均匀周边，力求结构刚心与质心重合。外墙结合装配式建筑要求基本全部为剪力墙或预制维护墙体，设置预制构件如下：①预制剪力墙，为3～18层，大部分围墙及部分内部剪力墙。②叠合板，采用130mm方案，预制部分厚度60mm，现浇部分70mm；其中厨房、卫生间、公共走道等考虑到防水的可靠性采用现浇混凝土楼板。③楼梯，0.00标高以上全部梯段采用预制混凝土结构。④所有阳台采用预制阳台或叠合板形式。⑤空调隔板采用预制构件。⑥部分楼层梁采用预制构件。预制构件拆分及布置详见图8。

预制构件选取，遵循重复率高和模数协调的原则，在方案阶段，协调考虑预制构件的大小和开洞尺寸，尽量减少预制构件的种类。例如预制阳台、空调板、设备平台、制作简单复制率高；预制剪力墙，对提高预制率和预制外墙面积有较大作用；预制楼梯，若存在多个单元相同楼梯，楼梯宜设计为复制关系，而非镜像关系。

图6 套型组合示例图

图7 套内的适应性设计及户型的适老化改造图

图8 户型预制构件平面分布图

设计阶段考虑到吊装、运输条件和成本，通过比较，构件为3～4T时运输、吊装相对顺利，成本相对较低。

以外墙、楼梯、建筑部品为主要预制构件的选择既满足了项目高预制率的要求，同时又为户内空间的灵活性提供了可能性。在方案设计过程中，建筑设计师与结构工程师协同工作、确定户型、共同选择预制构件的拆分，这是一项很重要的工作程序，也是区别于非装配式住宅设计的一个特别环节。

4 结语

当前我国社会总能耗中，建筑能耗超过30%，发达国家的长期实践表明，发展建筑产业化、推广装配整体式建筑是实现建筑节能减排的最有效途径之一。

装配式建筑的发展需要在项目的设计及建造中局部调整设计思维方式。尤其是建筑师的方案设计阶段，特别需要先行进行比较全面的衡量。对于住宅户型的设计除了传统设计考虑居住的各项功能及规范的各项要求之外，装配式的建造方式需要进行前置考量。F02-02地块项目是一次全面的装配式项目实践，我们也期待通过实际项目能不断总结出更多的经验，以对今后装配式技术不断提升发展出一份绵薄之力。