装配式绿色住宅建筑设计研究

文／周焕 北京维拓时代建筑设计股份有限公司 北京 100000

引言：

为了改造传统的住宅产业，使住宅建筑工业在技术和生产上满足时代的发展需求，装配式建筑构件应运而生，装配式建筑构件利用了先进的管理方法，现代的科学技术和工业化的生产方式。简单说就是以建筑业的标准化为基础，将住宅工厂化生产的各个部件运用技术方案进行整合与装配，达到现代化的系统组织目标，以便住宅构件的工厂生产、现场装配、土建装修结合等多方面趋近完善，把提升品质、效率与减低能耗、成本作为目标，同时有条不紊的实现流水化工厂作业。

装配式建筑构件是住宅产业的现代化结构调整和转型，是一种变革的住宅建造方式，在低碳化、工业化和信息化的基础上，形成一个全新的集合住宅构件的设计、开发、生产、施工、管理和服务等多环节于一体的新型住宅构件生态联合体，以多样式的标准化基础、装配式的工业化生产基础、构件通用式的模数化基础以及低碳式的土建装修一体化基础相结合的建设特点，提高住宅性能和质量，促进资源循环利用，建设低碳节能环保型住宅。

住宅工业化之所以能够在欧洲乃至全球发达国家成功运行的关键因素就是因为其具有建设戸——量规模住宅的需要。“绿色低碳”的建筑模式，即装配式建筑体系可以缩短施周期、提髙施工质量、减少由施工带来的各种垃圾或污染、减少能源以及技术工人的需求等。自从1950 年以来，装配式建筑体系被用于香港政府性住房建设，通过这一长时间的应用探索，已经验证了将装配式建筑应用于高密集度的城市环境下也是十分可行的，这是一个向全世界展示这种应用于高楼层、高密集的建筑上最广泛、显著、成功的经典案例。但在我国大陆区域，到底是何种因素的影响使得装配式建筑难以发展成为规模性趋势？带着这一疑问，文章拟结合工程项目应用案例中的分析，并考虑建设特点，从施工工艺、技术特征、成本费用等方面进行分析。并在此基础上进一步分析装配式建筑体系的优劣，对住房建设中发展装配式建筑设计路径进行总结探讨。

图1 项目总平面图

1、案例住宅项目装配式建筑设计实践

1.1 项目总体介绍

建筑造型应简洁现代，同时考虑产业化的设计特点，进行立面分缝设计，整体风格、建筑色彩协调统一，塑造良好的城市景观形象。

1.1.3 装配式建筑目标设定

住宅建筑是一个非常广泛的概念，而住宅构件便是取之其中并保持独立职能的一部分，独立完成设计、制造和安装这一系列职能，这便为各种开发企业的生产提供便利。住宅构件化就是基于住宅本身所特有的部位和特点，对住宅进行单元分割，同时经过工厂生产和施工现场装配，高质量完成各部件安装的技术要求，充分体现其特色化。按照国家住房和城乡建设部装配式住宅构件促进中心2015-2020 年住宅构件与产品选用指南，以将国内市场上的住宅构件主要包括：构造构件类型（主构造、楼梯)、表层类型（内外墙体、门窗)、内层类型（隔断墙、装饰配件)、厨卫类型（厨房、卫生间）。

装配式住宅它以工业化生产方式的集中体现，而且是以信息产业高度发展为依托，实现大规模定制的生产模式的结果。集成住宅集中了住宅生产的集成住宅所体现的出的多样而个性的住宅，充分满足市场需求，其各构件和系统部件都是其社会化、系列化、定型化三大特点的代表产出。

该项目规划目标总建筑面积约33.15 万m2。主要建设内容包括共有产权安置用房及其他配套公建，同时进行道路、给排水、绿化等建设。其中用于居民安置住宅建筑面积约20 万m2吗，全部执行转配式建筑和绿建建筑二星级别。

1.2 装配式住宅构件的优势

随着近年来装配式住宅构件的快速发展，其在上世纪50 年代早期存在的关于抗震、隔音等多方面的劣势己经被新型工艺及材料所解决，装配式住宅有利于提高住宅建设效率、减少污染排放、节约能源资源，降低对环境的污染程度，确保施工的安全和环保；有利于加快传统住宅产业改造升级，提升住宅品质，改善人居环境;有利于推进生产和增长方式的转变，快速对产业结构进行调整，挖掘经济增长的新来源。通过调查分析可以发现，传统建造方式当中存在的很多质量问题在采用装配式住宅构件生产方式建设后都出现了综合的全面提升。某项目通过大面积采用预制结构部件，施工现场装配，墙体基本消除了传统建造方式常见的墙体渗漏、墙面开裂空鼓、墙体尺寸存在偏差等质量难题，主体结构基本偏差普遍能降至0.1%以下，并且以毫米为单位计算精度偏差的新顶峰。近期施工方法的质量偏差通常以厘米计算，而产业化的质量偏差多以毫米为单位。这可以极大提高建筑质量。工厂化方式开始实施后，施工误差率可达到0.01%以下，外墙渗漏率达到0.01%的水平，以毫米为单位计算的精度偏差低于0.1%。例如，在产业化住宅楼中，在用PC 混凝土浇筑外墙面板之前，外墙窗框就已经被安装在钢模中，并且由于工厂预制的原因，浇筑混凝土时窗框和混凝土之间的缝隙被完全填充，排除了易滲水的因素。此外，因沉降不均匀、热胀冷缩等原因造成的外墙裂缝也随着PC 板与板之间20～25mm 宽的缝隙所释放的应力而避免。

通过对工程项目进行数据统计分析，结果表明当釆用超过90%的预制率的工业化生产方式后，管理费用节约50%，对现场脚手架的使用率降低了一半，在施工现场的模版制作也降低了85%，同时，钢材的使用量降低了2%，混凝土也节省了7%并且抹灰的工程量也减少了一半，节水、节电和零星材料的节省量分别达到40%、10%和40%以上，综合评估可以得出，其整体造价大约减少高达15%以上，表现出十分明显的经济效益。釆用全新的产业化生产方式，在工厂中成批次的重复生产，摒弃了传统建造方式中因工程规模和气候等多方面影响带来的制约，大大提高生产效率，减小生产周期。这种新模式可以让许多因寒冷多雨而无法施工的地区告别施工停滞期。传统方式建设一栋30 层的普通高层需要两年时间，而釆用新建造模式一年就能完成建设，极大程度的缩短了建设周期。同时不难看出，随着工业化程度越快，工程建设周期也随之缩短。就常规项目在外墙施工阶段来看，须利用外脚手架施工4～5 个月才能完成粉刷、装窗、贴面砖等外装工程，但在预制PC 外墙上则因为装窗、贴面砖等在工厂的流水线上已经生产安装，仅此一项就可节省34 个月工期。现在一天可以建好过去一周时间才能建好的楼层。因为湿式施工需要养护周期，而装配式住宅构件则是己经生产好，运到现场就拼装焊接，解决了房地产建造过程中资金流转的问题。对比传统的“湿式施工方法”，即在现场捆扎钢筋浇筑水泥，在养护需要时再往上浇筑水泥来说，预制钢筋混凝土的构件用的是“干式施工方法”，据了解，“干式施工方法”是指用模块在工厂里生产出来构件后，再通过运输到施工现场进行组装。

建筑质量方面:由于性住房的建设是改善民生的工程，工程质量对于性住房的建设有着一定的髙要求。但釆用传统建造方式的性住房也无例外的会像普通住宅建筑一样存在着开裂、渗漏等质量通病。而预制装配式住宅，其构件在工厂一次性浇注预制，这一生产模式的特性就决定了住房工程质量可以得到良好的保证，特别是类似于门窗框架易滲水的部位。

建筑户型规划方面，制装配式住宅其自身的建筑特征存在着一定的局限性，例如结构形式短缺、设计统一等缺点。而性住房建筑因其建设规模的巨大以及户型设计的相对比较单一，同时户型、建筑面积基本固定等多种特性，很难找寻好的建设方案。但利用其各自的特点，将预制装配式住宅与性住房建设相结合，其各自的缺点也就相互抵消，从而避免了建筑设计缺陷。

建筑工期方面：预制装配式住宅由于其生产模式的特性，对预制构件进行工厂化生产，使现场模板以及现浇混凝土湿作业得到有效减少，正好可以满足性住房建造速度快，施工工期短，又能保证建设质量的需求。

建筑周期成本方面：由于预制装配式住宅在生产初期，因构件模具周转率低,制作成本高，而导致摊销过少。同时设计单位在初次配套设计时费用过高。而性住房建设数量巨大这一情况结合预制装配式住宅，可提高构件模具周转，同时开拓市场制造构件，促使制造成本持续降低；伴随着政府颁布并执行的设计标准，更多的设计单位参与其中，配套设备的设计费用就减免了。

2、实践项目自评估与深化研究

北京市某住宅项目自评估

评估说明：

（1）本章主要研究建筑设计领域的装配式建筑概念，想要完成本论文的研究课题，以相关的规范和标准作为本研究的依据。

（2）此文通过建筑设计领域的相关知识来评估项目的具体情况，不对设备以及电气等专业项目进行具体评价，而只给出相应的方法和要求。

（3）在评价项目具体内容的时候用表格来反映相关结果，对四个节约的概念以及一个环保的制度进行相应的评价，制作出的评价表里面的内容没有涉及到该标准里所使用的评价方法，在项目的具体过程中按照每一个选项的规定去阐明建筑设计的概念。

①项目创新点

产业化技术 ——装配整体式钢筋焊接网叠合混凝土结构体系

施工方便——墙板竖向链接方式替代传统灌浆套筒

整体浇筑——外墙防水性能提高

表面平整——内外双模台生产，表面精度高，节能找平抹灰

自重轻——3.5t 重空腔墙构件，长度约8m

省成本——约100 元/m2。

②项目推广价值

本项目将装配式建筑的理念贯穿于规划设计、建筑设计过程中，营造出人与自然、资源与环境、人与室内环境的和谐发展。

本项目选择了适合北京市当地气候住宅建筑的一系列技术成熟、经济合理的绿色环保措施，并将它们集成在一起，是成功的住宅装配式建筑实践案例，可以在更大的范围内进行推广、复制。

③综合效益分析

本项目方案的设计充分考虑技术经济的合理性，采用合理的小区规划、建筑设计以及技术措施，在造价增加不大的情况下达到装配式建筑的目标。

通过对本项目的技术经济性分析，在获得良好的使用效果和示范效果的同时，投资回报周期合理，技术经济性可行。

结语：

通过上述几章的分析与总结，不难看出我国目前对于住房建设中是否釆用整体预制装配式住宅可以说已经是形式需要并且值得肯定的，但尽管如此，性住房建设项目还是因为种种因素致使其采用率一直处于极少的状况，通过对国内尝试装配式住宅项目的分析，可以看出预制装配构件的种类杂、配率低。在住宅建设中只有通过政府的政策支持、建筑行业的相互配合以及产业链的深入实践，才是推动装配式住宅构件高速发展及广泛应用的最佳途径。