建筑工业化的城镇住宅建造设计分析

2021-12-05秦红波山西才智建筑设计研究院集团有限公司

门窗 2021年6期

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1 前言

随着国内建筑事业的不断发展，工业化住宅已成为一种新型建筑形式并受到社会各界的广泛认可。因此，为保证建筑工业化的城镇住宅能够充分发挥自身功能、高性价比等，应对其建造设计进行分析，提高工业化住宅建筑的建设质量。

2 建筑工业化相关概述

所谓建筑工业化，主要指的是使用现代化的生产方式替换传统建筑行业中手工业生产方式，即将传统建筑中效率低、水平低的生产方式替换为现代化运输、制造等生产方式。为此，建筑工业化具有十分明显的组织管理科学化、建筑设计标准化、施工机械化以及构配件生产工厂化的标志。通过将建筑工业化应用于城镇住宅建造设计，能够有效提高设计和施工生产率，加快建设速度[1]。

3 探讨工业化住宅建筑设计的特点

3.1 建筑设计具有较高可控度和完成度

以往传统建筑主要是在工程设计文件制定结束后开展雨篷、门窗以及栏杆等部品的设计。土建设计是建筑建造设计的基础，在该情况下，若是两方沟通较少，或是合作不足，就有可能影响建筑建造设计的推进，甚至干扰到后续施工。但工业化城镇住宅建筑建造设计则是在设计阶段完成前，建筑的构件和部品都已经完成深化设计，在设计过程中，还会对详细报价和多种样品进行比较，将二次深化内容进行前移到设计阶段。为此，工业化住宅建筑设计的特点是完成度较高，且能够实现对建筑施工阶段和工程整体质量的控制，可控度较高。

3.2 建筑设计过程具有一体化和同步化的特点

不同于以往传统建筑的建造设计，建筑工业化的城镇住宅更注重专业间协作，专业设计往往同步进行，例如建筑室内装修设计、土建各专业的设计以及二次部品的设计等，进而在提高建造设计效率的同时，实现各专业之间的相互制约，推动设计共同完善、深化。不仅如此，此类建筑的建造设计在注重部品设计、内装设计的同时，对下游环节部品、运输、构件等客观条件也较为重视，会根据建筑工程实际情况对可能出现的问题进行分析与模拟，提前制定预防和解决方法。

3.3 建筑设计对项目成本的影响更为深远

由于工业化建筑的城镇住宅设计涉及建筑施工阶段，为此，其设计内容对施工构件、相关模具的制作成本以及部品生产模具使用次数等具有直接影响，而模具作为构件成本的重要组成部分，建造设计直接关系到建筑工程的造价水平。

4 分析建筑工业化的城镇住宅建造设计要点

4.1 以统一模数为基础对建筑空间和部品尺寸进行多样化设计

所谓建筑模数单位，主要指的是建筑物和组合件选定的标准尺寸单位中，作为尺寸协调的增值单位。在以往传统建筑项目建造设计过程中，往往会对建筑的个性立面以及建筑空间尺度进行综合考量，在满足这两项要求的基础上进行设计，缺乏对建筑模数的统一应用。但与之不同的是，建筑工业化的城镇住宅建造设计前提就是统一的建筑模数，通过该设计方法，能够实现建筑部品种类、工厂生产构件以及构件生产模具种类最小化。

因此，在实际建造设计过程中，相关工作人员应对统一模数的应用进行综合考虑，即统一建筑层高和门窗、楼梯等竖向构件的尺寸标准，在对建筑物户型进行设计时，应分别对功能房间的开间尺寸进行模数统一，包括厨房、主卧、卫生间、次卧、阳台等。值得注意的是，设计人员应对统一模数进行确定时，应建立在建筑部品安装尺寸和内装设计尺寸的基础上[2]。

4.2 PC设计，充分发挥工业化优势

对于工业化住宅而言，其标注的是住宅建筑设计标准化、施工机械化、构件生产工厂化以及组织管理科学化。为此，在开展建筑工业化的城镇住宅建造设计工作时，大部分设计工作场景往往是工厂，极大地减少了施工现场的湿作业数量，在一定程度上，实现节能减排、绿色建设的同时，也增加了建筑施工的安全性。

在该情况下，部分业主方将重点落在了追求预制比例最大化这一方面，但是，对于建筑工业化的城镇住宅建造设计而言，最忌讳的是为工业化而工业生产的模式。因此，为有效避免该情况的发生，设计人员应对建筑工程中标准统一、具有规模效应以及生产简单的部位进行PC化设计；对于具有较高品质要求或是特殊设计和施工要求的部位落实PC化设计；针对难以生产、对施工现场环境影响较小的部位，则不采用PC设计，从而结合实际情况合理发挥预制构件的作用。

4.3 根据住宅效果图采取差异化建造设计

4.3.1 多层住宅建筑

若建筑工业化的城镇住宅工程主要打造多层住宅建筑，建造设计人员应使用模块化设计方法开展设计工作，进而实现城镇住宅的工业化建造。具体而言，如上所述，工业化建筑具有十分明显的统一性和标准化特点，但随着社会的发展，人们生活质量和水平的提高，更加追求事物的个性化和多元化，这使得建筑工业化的城镇住宅建造设计与民众需求之间存在矛盾。针对该问题，设计人员可以将建筑工业化的城镇住宅建造设计为多层建筑和高层建筑混搭的形式，通过错落有致的天际线，满足民众多元化需求以及单体建筑布局上的通风要求和采光要求。

除此之外，设计人员还可以充分利用套型组合模块化、标准化和系列化的特点，采用工业化集成装配对住宅建筑的外墙装饰、保温节能、外墙渗透以及外墙隔声等进行设计，以灵活组合的方式设计不同的外墙构造，进而形成极具工业化建筑结构特征的建造效果，在保证住宅建筑整体外在美感的同时最大化保留建筑整体性能。

另外，由于民众对住宅建筑的需求处于波动状态，所以，建造设计人员应开展规范的市场调研工作，掌握市场上主流的户型面积，以此为基础进行建筑工业化的城镇住宅户型的设计，进而满足居民多种需要。值得注意的是，在对建筑承重墙体进行设计时应尽量减少其建筑内部空间的占用，一方面保证建筑户型内部空间的充足性，满足消费者购买和居住需求，另一方面为内部空间的灵活划分与变动提供有利条件[3]。

4.3.2 单体高层建筑

在对单体高层建筑进行建造设计时，同样为了解决建筑与民众个性化空间需求的矛盾，从建造设计的角度保证建筑工业化的城镇住宅空间的灵活性和兼容性，可以使用“分离体系”这一设计理念，分开设计住宅建筑的填充体系和结构体系。填充体系包括建筑设备系统和建筑维护系统两部分，在对该体系进行设计时，可使用模块化设计，即设备模块设计、建筑部品模块设计以及协同技术模块设计等。而建筑结构体系则以受力情况进行系统的划分，为此，其分为竖向承载分系统和水平承载分系统，无论是哪一系统，其基础都是预制装配式系统等系列技术体系的研发与生产。

其中，在开展模块化设计方法开展建造设计工作时，设计人员应从三个视角对单体高层建筑进行解构，分别为部品理念、模块化以及新能源利用，进而保证建筑模块的多样化与标准化，实现模块间的协同设计，解决存在的逻辑和秩序。另外，分离系统的分系统都能够进行模块化系统的结构，其中，部品理念以当前国内建筑工业化的城镇住宅发展优势为基础，依托于建筑部品产业规模和专业水平，预制生产建筑结构的柱、墙、梁、板、屋盖等，甚至包括建筑内部整个厨房构配件、整个卫生间的构配件等，以工厂化预制生产增强建筑工业化的城镇住宅建造设计的专业化水平和相关建筑部品的生产效率。在新能源利用视角来看，以模块化设计为基础的建筑工业化的城镇住宅建造设计主要使用自然采光和自然通风的被动设计，对于主动设计，则是整合控制部分和设备部分模块化，实现对新能源利用的有效管控，减少建筑工业化的城镇住宅建筑的能源浪费。

4.4 充分发挥预制混凝土作用，并简化连接构造节点设计

预制混凝土具有极强可塑性，通过灵活使用多种模具开展浇筑作业，能够根据建筑工程建设需要成为任意形状，之后，再对其进行涂料装饰，能够满足建筑建设的色彩需求。在形状和色彩的相互搭配下，预制混凝土能够对多种常见饰面材料进行仿制，不同的是，预制混凝土具有较高的强度、平整度，且表面光洁，具有防滑和防水作用。因此，在开展建筑工业化的城镇住宅建造设计工作时，设计人员应立足于预制混凝土可塑性和适用涂料的特点实现建筑工程设计需求，增强立面风格的现代简洁性。

而构造节点作为建筑工业化的城镇住宅建造设计的难点和关键内容，在实际设计中不仅对其具有性能要求，还需要综合考虑施工构件生产、材料操作难易程度以及施工等内容，若是建筑构造节点较为复杂，则会影响到构件生产成本和施工难度。因此，在开展构造节点设计工作时，设计人员应以安全性能为主，切实落实防水性能和防火性能，其中，可使用防火胶满足防火要求，根据建筑所在区域的气象条件选择合适的防水措施满足建筑的防水要求。

4.5 结合施工、生产等因素设计构件尺寸和重量

对于建筑工业化的城镇住宅建筑而言，其构件大小或拆分不仅要对建造设计工作的需求进行考虑，还应综合考量建筑构件生产、构件运输以及后续的构件施工等多个经济因素和技术因素。因此，在实际设计工作中，设计人员应设计长度在6m以下、高度在3.6m以内、总重量小于6t的建筑构件，对于重量较大、尺寸较大的构件应尽量应用于低多层住宅建筑中。