预制装配式建筑设计要点解析

周在春 南京融力置业投资有限公司

1 引言

近年来，随着社会进步与经济发展，以往建筑业存在的高能耗与绿色建筑、节能环保的理念相悖，对传统施工建造方式提出升级换代的要求，由此国家大力推广预制装配式技术，2016年国务院明确提出“我国要力争用十年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%”，表明装配式技术将成为建筑业可持续发展的重要手段，在建筑设计、构件制作、施工建造等方面提出更高层次的要求，是一种全新的生产和建造方式，并将对建筑业发展产生深刻的影响。

2 装配式建筑发展背景

为促进装配式技术的发展，政府陆续出台了一系列政策。其中，土地政策影响最大，主要是将装配率纳入土地出让条件和土拍评分项中；其次在金融政策方面也给予开发商优先放贷、贷款贴息等激励方式，房屋预售节点相比现浇混凝土结构也有所提前，体现出国家政策导向对装配式技术应用推广的正向激励作用。

房地产开发企业作为建设工程项目开发的总指挥，可以有效调动与整合各方资源，将政府规定和最新政策落实于工程建设中，对相关上下游行业的发展，对推动预制装配式建筑的发展起着强大的引导和推动作用。

3 装配式建筑系统组成及特点

装配式建筑系统及其子系统划分如下：

图1

基于以上装配式建筑系统划分原理，应该采用集成理念进行设计，核心环节在于建立一套通用化模数以及模数协调规则，实现生产工业化和设计标准化。充分发挥装配式建筑施工速度快、现场湿作业少、有效减少建筑垃圾、加快建设周期、节约劳动力等优点。

与传统现浇结构相比，装配式建筑主要有以下方面特点：（1）一体化配合。主体设计院水电气暖各专业应充分配合构配件厂家，施工组织方案前置，以实现主体结构、设备管线、装修部品与预制构件生产协作一体化；（2）模数化设计。通过控制建筑模数，实现模块化组合，从而使标准化设计成为可能；（3）精细化流程。与传统的施工图设计流程相比，预制装配式建筑的设计流程中增加了选定部品的前期技术策划及预制构件深化的图纸设计工作；（4）信息化技术。BIM（建筑信息模型）具有可视化、参数化特征，预制构件设计与生产加工的精确度可通过借助BIM 模型得以实现，提高设计质量和效率；（5）差异化成本。在相同装配率条件下，预制构件不同的拆分方案，成本差异较大，成本控制和拆分方案密切相关。

4 装配式建筑的设计阶段

4.1 前期策划阶段

前策阶段设计单位应提前介入，对建设项目的规模、定位、成本限额，以及施工环境进行充分考察和了解，以保证技术方案制定的合理性，比如，塔吊能够起吊的单块预制构件最大重量不要超过正常极限值，保证施工安全；此外，如有装配率要求，建设单位应和设计单位共同讨论构件选择，作为后续设计工作的依据。

4.2 方案设计阶段

立面是建筑设计的一项重要内容，为避免建筑立面过于单调，通常会设置线条凸显建筑外立面变化，增加展示效果。立面方案应结合装配式建筑特点，通过材质肌理、色彩、光影等变化，实现丰富多样的外立面效果。平面需首先满足建筑的使用功能，按照“组合多、规格少”的设计原则，尽可能实现标准化的住宅套型设计。

4.3 初步设计阶段

此阶段应结合不同专业的技术要点进行全面考虑，着重强调协同设计。例如，对结构专业来说，装配式建筑底部加强区的层数需满足相关规范；设备专业的管线预埋预留应结合预制构件配筋进行调整，对项目经济性做专项评估，分析影响成本投入的因素，制定科学合理的技术措施。

4.4 施工图设计阶段

以扩初阶段技术措施为基础和依据，施工图各专业以生产厂家提供的预制构件设计参数为依据，结合预留预埋方案，进行协同设计，此外，隔声，防火，防水，等事项需要建筑专业统筹考虑。

4.5 装配式图纸深化设计阶段

生产厂家与设计单位应配合完成装配式图纸深化设计，除了预留预埋临时固定需要的安装孔，生产运输和现场安装的吊钩外，还应精确定位构件中的门窗洞口和机电管线。

5 装配式建筑设计要点

5.1 平面设计要点

预制装配式建筑平面的设计原则是模数协调，平面设计应对套型模块的类型和尺寸进行优化，实现预制构件和内装部品的通用化、标准化、系列化。优先选用大空间布局，合理布置水电管井及剪力墙平面，实现灵活可变的住宅功能空间。尽量减少套内承重墙体数量，由于内隔墙为预制隔墙板，非受力构件，后期可根据业主需重新改造为不同朝向和大小的房间，满足灵活多变的需求。

5.2 立面设计要点

立面设计可以采用不同饰面材料的预制外墙板，表现出不同色彩和纹理的变化，通过不同尺寸规格的预制外墙板灵活组合实现住宅空间的可变性，呈现出不同的立面效果。装配式外墙构件主要包括混凝土预制外墙板，外装饰线脚、阳台和门窗、空调搁板，发挥预制装配式构件组合多样性的特点。外墙门窗以满足通风采光为基础，调整窗洞口大小、开窗比例、窗框形式等方法，使立面可变性更大。

5.3 构件设计要点

模数化、标准化是预制构件需遵循的原则，模数化可以提高预制构件的标准化设计程度，大幅降低工厂开模和生产成本，也降低建设项目总体成本，应注意构件大小与重量对运输条件的要求，做好成品保护。对于非承重内墙，可选择隔声效果良好、易于安装和移除的隔墙板，可以根据平面功能调整，重新与主体结构连接，满足室内空间的二次划分与利用。

5.4 专业协同设计要点

工业化生产特点决定了土建和安装要进行专业协同设计才能方便施工。墙、柱主要构件的连接应保证竖向在同一部位受力，门窗洞口要上下对齐，结构传力路径要清晰明确。不宜采用转角窗预制构件，属于抗震薄弱部位，在公共区域方便检修的地方设置竖向管道井，水平管线的设置则应集中平行布置，减少交叉，保证使用净高。使用分体空调的卧室和客厅，电气插座和氟管洞口需精准预留预埋，厨房和卫生间烟气风道应考虑叠合楼板加工预留出拼接位置，配电箱和暗藏的电气设备如果位于分户墙两侧时不应连接，并考虑有线电视、电话、网络、插座等接线盒在预制内墙板的预留洞定位精准。

5.5 室内装修设计要点

预制装配式室内部品应在满足国家装饰装修规范的前提下，符合节能环保的相关标准，通过对构件部品的接口技术和公差参数进行优化，满足集成化部品成套使用的通用性和兼容性，对于室内装修涉及到的设备、材料、设施的施工年限，设计中应考虑其在不同使用环境下的扩展性能，具有一定的适应性和可变性，便于安装使用和后期维护改造。

6 结束语

预制装配式建筑现处于发展和推广阶段，相关的研究与应用并未成熟，总的来说，需要加大政府支持力度，增强科研力量，明确装配式建筑的设计要点和实际应用中暴露出来的不足之处，使装配式建筑设计变得更加可行，提升经济性与安全性。