装配式建筑的设计方法概述

张志全

湖南东方红住宅工业有限公司 湖南 长沙 410006

1 概述

伴随着1999年国务院发布72号文件《关于推进住宅产业现代化，提高住宅质量的若干意见》，各地推进装配式建筑的政策陆续发布，极大的促进各地装配式建筑的发展。尽管近年来国家的规范、图集陆续发布实施，但在项目实施过程中，因项目参与单位长期以来设计实施传统混凝土建筑形成的思维惯性，装配式建筑设计方法跟不上装配式建筑的发展，甚至最终设计结果不利于装配式建筑的生产与实施，本文将介绍装配式建筑的设计方法。

2 设计方法

装配式建筑与传统混凝土建筑不同，装配式建筑是工厂内生产预制墙板、预制楼板、预制楼梯、预制阳台等构件，然后运到项目现场拼装，浇捣混凝土，使预制构件与现浇部分形成整体建筑。装配式建筑设计有个明显的特征“技术前置”，相对于传统混凝土建筑的建造方式而言，约束条件更多、更复杂，对设计也提出了更高的要求，建筑设计需从策划阶段介入，必须考虑项目的造价和经济效益、预制构件厂的技术和生产规模、运输道路情况、项目施工组织和施工总平面布置情况。装配式建筑设计力求功能布局方便合理、结构规整受力简明，在适应预制构件的技术水平的基础上，应采用“一体化”、“标准化”、“模块化”、“通用化”、的设计方法，应遵循少规格、多组合的原则，在标准化设计的基础上实现系列化和多样化。减少预制构件种类，提高相对应模具的重复利用率，为构件工厂与项目现场的降耗提效提供便利[1]。

3 总图设计阶段

装配式建筑总图设计除了功能布局方面的考虑，还需考虑到项目施工组织和施工总平面图布置情况，譬如吊装机械的选择与布置，构件运输车辆的出入口与运输道路的设置，预制构件的存放场地等问题。正确处理好预制构件的吊装、运输和堆放的关系，有利于充分发挥吊装机械的效能。

设计中应考虑到项目选用的吊装机械选用的是塔吊，还是起重机；吊装机械的起吊重量预制构件的重量相匹配；吊装机械的工作半径是否覆盖建筑物与构件存放场地。塔吊的布置一般沿建筑纵向一侧布置。起重机的行进线路一般沿建筑纵向一侧或两侧布置[2]。

设计中需考虑到构件运输车辆的交通流线组织，构件存放场地的位置，一般考虑设置在吊装机械的工作半径内，尽量避免吊装机械的空驶，减少空转时间提高效率。项目现场宜设置环形车道，构件车装卸构件不应占用车道妨碍通行。构件车通行道路及构件存放场地应平整、坚实，设置适当防排水措施。构件车通行道路宜使用永久性道路节约施工便道的措施费，路幅应为4～6m，转弯半径宜为12m。

4 建筑单体设计阶段

如果说总图设计阶段只是关系到项目现场管理组织是否有利，是否便于提高施工效率的话，单体设计阶段则直接关系到项目关系到生产效率、建造成本是否可控，关系到是否能用装配式建造方式，而对时下开展比较多的EMPC项目来说，则关系到是否能成功拿下项目。

装配式建筑的单体设计除了应满足使用功能、审美的要求外，还应采用“一体化”、“标准化”、“模块化”、“通用化”的设计方法，应遵循少规格、多组合的原则，提高建设效率及控制建造成本。

“一体化”设计，在平面布局中应留有足够的灵活性，使平面布置能适应建筑全寿命周期的使用需求，满足使用者不同时期不同需求，同时满足建筑经营业态的调整；“一体化”设计，要求建筑设计师要有结构设计，工艺设计的意识，要充分考虑到结构布局和构件生产。

“标准化”、“模块化”的设计，则要求建筑设计师要意识到一个个空间单元组成的，这一个个的空间单元是可以做到标准化，模块化的，而标准化的空间单元则是由有限的几个构件拼接组合的。这样做将极大降低工艺设计的工作量及设计管理难度，降低工厂生产、管理的难度，减少模具种类，降低模具摊销，提升生产效率，降低成本，同时也减少了各环节出错的概率。如果“标准化”、“模块化”的空间单元，“标准化”的构件，能在不同的时间，不同项目的中运用，实现“通用化”，那些原来规模小不适宜采用装配式建造方式的建筑就能选用装配式建造方式了。常用框架结构的公共建筑像的宾馆、写字楼、医院护理单元，中小学教室的标准单元大部分是能“标准化”的，是能做到“通用化”的，而住宅类建筑虽说不想公建那样规整，但也是能做到能做好的，业内最优秀的房地产开发商甚至完成这一步了实际运用“标准化”、“通用化”的设计有些年头，而且因为户型平面布局功能合理，结构布置简明，当同样的平面在用装配式技术建造时，也相当适宜。

装配式建筑的立面造型设计是装配式建筑功能、建筑构造和建筑美学的统一体，同样需要“标准化”、“模块化”的设计方法，立面造型设计通常可以从“色彩、材质”、“平面形式构成”、“体块组合”三方面入手。“色彩、材质”可选用的做法很多，常见的有外墙涂料做法，瓷砖反打，石材反打，清水混凝土，塑性混凝土、硅胶摸反打仿石材等艺术混凝土做法。“平面形式构成”，通过不同色彩，不同材质，不同质感的材料拼接组合，配合GRC线脚或玻璃、钢构件材料等实现丰富的立面。“体块组合”则是通过建筑的体块穿插组合，实现粗犷有力的造型及丰富的光影效果[3]。

5 案例分析

5.1 某公租房项目

该项目位于湘西洲吉首市乾州街道，总建筑面积12wm2，由10栋住宅楼（其中7栋板楼，3栋塔楼），2栋商业裙房组成。该项目住宅楼为二类高层住宅，采用预制剪力墙体结构体系，商业裙房采用传统现浇结构。总图设计阶段，整个小区采用环形车道，兼顾消防车道、构件运输道路与施工便道的用途。平面设计阶段，我们秉承“人性化”、“高质量”的设计理念，采用“标准化”、“模块化”、“通用化”的设计方法。板楼户型，在60m2建筑面积的限定下做出结构规整、功能合理、户型人性的南北通透的两室两厅；塔楼户型，在采光面允许的情况下做出塔楼四角做出60m2两室两厅户型，只有单面采光的户型做成34-45m2的酒店式公寓户型。板楼的中间户型、山墙户型、楼电梯间各自成“模块”，在不同的地块中，中间户型“模块”可根据用地大小，住宅的摆放增减“模块”，根据用地容积率、限高要求的不同，可通过钢筋规格尺寸的调整实现不同的建筑高度。立面设计阶段，采用不同“色彩”的涂料及GRC线脚实现多变的立面造型。

图1 板式户型平面

图2 土家族风格效果图

图3 现代风格效果图

图4 徽派风格效果图

5.2 万科云城一期03地块（3级标题，小四号、黑体）

该项目位于深圳市留仙洞新兴产业总部基地，总建筑面积33.4wm2，由6栋高层写字楼（装配式建筑面积约28wm2），商业裙房组成。该项目为高层公共建筑，采用内浇外挂框架结构体系，商业裙房采用传统现浇结构。虽然6栋写字楼外形不一，但通过统一柱网开间、层高的标准化，使得外墙构件、外墙部分的粱尺寸得到统一。作为装配式建筑面积达数十万m2的项目外墙构件简化到只有柱网间的“标准构件”与“转角构件”，提高构件的重复率和模具的周转率，降低了构件的生产难度和成本，对预制构件厂、施工企业和开发商降低管理难度、提升生产效率的帮助无疑是巨大的。