装配式建筑设计思考

时间：2019-04-25 10:06:36 来源：土木工程

　　通过对装配式建筑设计现状、特点的分析，提出了装配式建筑设计需要注意的问题，介绍了装配式建筑实施路线图的设计原则、流程、要点等，并对实施过程中发现的问题给出建议，以期对装配式建筑实践有所裨益。

　　1、预制装配式建筑相关政策、法规、规范及现状

　　建筑师必须对相关的政策、法规及规范充分学习了解，如预制率和装配率的计算规定等，还需要了解各地发布的应用预制装配式建筑的奖励政策，为业主创造最大效益。如上海规定装配式建筑外墙采用预制夹心保温墙体的，其预制夹心保温墙体面积可不计入容积率，但其建筑面积不应超过总建筑面积的3%;7层及7层以下完成主体结构封顶，8层及8层以上完成主体结构的一半且不少于7层可预售;符合装配整体式建筑示范的项目，补贴100元/㎡，最高1000万元。目前国家层面的规范及标准有GB/T51129—2017 装配式建筑评价标准，JGJ1—2014装配式混凝土结构技术规程，装配式建筑系列标准应用实施指南(装配式混凝土结构建筑)等。国标图集例有15G365—1预制混凝土剪力墙外墙板，15J939—1装配式混凝土结构住宅建筑设计示例(剪力墙结构)等。目前预制装配式建筑的现状是构件的标准化不足，部分节点设计过于复杂且部分设计人员对装配式建筑设计认识不足，相关知识储备不足。如何提升构件的标准化是设计的核心，各系统的集成与专业化分工越来越细之间矛盾的解决也是重中之重，同时设计人员的技术水平也有待提高。

　　2、预制装配式建筑设计原则

　　装配式混凝土建筑的平面设计在满足平面功能的基础上需考虑装配式建筑建造的相关要求，同时需符合建筑模数，遵循“少规格、多组合”的设计原则，建筑平面应进行标准化、定型化设计，建立标准化部件模块、功能模块与空间模块，实现模块多组合应用，提高基本模块、构件和部品重复使用率，有利提升建筑品质、提高建造效率及控制建设成本，并满足制作及运输能力、交通法规和施工设备的要求。预制构件在单体建筑中重复使用量最多的三个构件的总个数占同类构件总个数的比例均不低于50%。平面设计建议采用大开间形式、平面布局灵活分隔，平面的凸凹变化不要过大。外立面设计应以简洁为原则，不宜有过多的外装饰构件及线脚。同时在简洁中追求完善，在统一中创造多样的美学要求，打造个性化高品质的建筑作品。外围护构件饰面可采用艺术造型面彩色混凝土、清水混凝土、露骨料混凝土、图案混凝土，也可采用涂料、面砖、石材等不同饰面材料展现不同肌理与色彩变化，体现装配式建筑的立面特征，外饰面宜采用一次反打成型工艺。门窗采用标准化部件，门窗框宜采用预装法。预制外墙板的接缝设计应满足结构、热工、防水、防火及建筑装饰等要求，预制外墙板需考虑防雷接地并应预埋好有效接地导体，确保防雷效果。要预先确定预埋窗及扶手栏杆的相关资料。应协调业主、设计、施工、制备各方之间的关系，并应加强建筑、结构、设备、装修等各专业之间的配合，土建及内装需一体化设计。预制装配式建筑设计应对制作、产品保护、存放、运输及施工提出明确的技术要求。

　　3、预制装配式建筑设计流程

　　在方案初始阶段建筑师就应该从预制装配式的角度出发，进行建筑方案及立面设计，并会同各方商讨建筑方案，提出预制构件设置部位及多套预制装配率组合方案并进行经济技术分析，而不能简单理解为装配式建筑是结构专业的事情，和建筑专业关系不大，由结构专业在后期进行拆分即可。建议预制装配方面的专业技术人员及早介入，共同把方案朝着适合装配式建筑的角度去发展。对于结构构件的布置也需要前置介入并通过计算确定剪力墙及结构梁柱的布置。在初步设计阶段要完善预制装配式设计，包括预制装配式平面分布、立面分布、墙身剖面、节点大样、工程量初步统计清单等并确定装配结构体系。施工图设计阶段要与其他各专业同步提出预制装配式设计送审图纸，设计深度需满足审图要求。深化设计阶段配合项目施工进度提出预制装配式设计深化图，包括所有预制构件生产信息、加工金属件信息、结构连接方式、施工安装信息、预制构件强度计算书、工程量详细统计等。

　　4、预制装配式建筑设计要点及注意事项

　　一般采用预制构件的部位有内外墙板、凸窗、空调板、阳台板、楼梯、梁柱及楼板等。由于装配式建筑存在大量的拼接缝，仅采用传统建筑的防水方案是不恰当的，只有采用疏堵相结合的办法才是装配式建筑最佳的防水措施，也是建筑设计的重点。建筑立面横向装饰线条尽量不跨层间，且考虑非预制装配式构件实现，对于窗间墙有奇偶层变化时，线条造型宜凹不宜凸。预制装配式外墙板间的竖向缝(跨间划分)和水平缝(层高划分)，缝宽为20mm，预制外墙板上下面需设高低缝反坎构造形成构造防水，缝内填PE棒或橡胶条，再打不小于10mm厚度的耐候胶，同时在竖向缝每隔2层～3层设置排水管将进入缝内的水排出。预制装配式外观面可采用反打面砖或石材技术，预制装配式外观面即为完成面，无需传统二次抹灰等后处理工序。考虑面砖模数及预制装配式板缝等因素对层高、窗洞、立面分缝的影响，设计需画出面砖排版图。为保持预制装配式窗洞尺寸与现浇窗洞尺寸统一，需考虑现浇窗洞尺寸适当放大，一般为每边加宽50mm。凸窗为围护构件，不作为结构受力，结构设计需考虑凸窗自重，凸窗外凸尺寸一般为600mm，转角凸窗必须加设150mm～200mm预制装配式墙垛，使得预制装配式凸窗成为一个整体，锚固到外墙或结构梁板上。上海地区一般采用预埋铝合金材质窗框，建筑窗洞边与结构边缘需预留100mm～150mm预制装配式墙垛。预制空调板的地漏设在板中心，排水坡通过预制实现。阳台进深1500mm以下时，建议阳台为结构挑板形式，尽量不采用梁板式，阳台外围翻坎上预留盲孔安装栏杆。预制梯段板上端采用铰支方式，建议取消平台梯段梁，使平台梯段整体预制，虽增加板厚但大幅提高工效。一般预制装配式楼梯踏步面无需另做饰面层。平台处如为现浇，需考虑粉刷厚度。双跑楼梯尽可能调整为同方向，减少模具套数，降低模具成本。楼梯间预制装配式外墙划分尽量与同层预制装配式外墙一致。预制柱、梁对接时，预制梁边缘距预制柱边缘考虑钢筋布置需满足50mm距离要求，不同方向的梁与柱交接时，两个方向梁的高差宜为100mm。楼板多为60mm预制板加80mm现浇板组成叠合楼板，对于管线集中区域现浇部分需加厚。对于底部现浇预制的转换层楼面外圈需现浇牛腿，用于搁置预制装配式外墙板，外挑尺寸取预制装配式板面平齐。

　　5、预制装配式建筑工程需业主配合事项

　　方案设计阶段：确定预制装配的楼栋、预制装配的范围、预制装配率、预制装配的布置方案，确定外立面饰面材料：涂料、面砖、石材，确定墙面保温形式：外保温、内保温、夹心保温，确定外墙其他装饰物的线脚造型及材料工艺，确定外墙铝合金门窗的型材样式及预埋形式，确定外墙百页的样式及预埋形式，确定阳台栏杆样式及预埋形式等。施工图设计阶段：确定窗周围窗套、窗台、窗帘内装修做法，确定关联预埋设备专业点位，确定阳台、空调机位预埋地漏与排水管位置、大小，确定避雷形式，确定灌浆套筒与灌浆料：检验报告、合格证书、供货周期，确定施工塔吊布置方案、施工脚手架布置方案、施工模板支撑布置方案、施工人货梯布置方案，确定预制装配式施工辅助材料：PE条、橡胶条、密封胶、自粘性胶皮、D型挡板等。

　　6、装配式建筑实施中发现的问题及对策、建议

　　在方案阶段需预制装配式深化设计单位与土建设计单位密切配合，确定预制装配式的实施位置及具体构件，避免后期调整，特别是外装修为干挂石材的部位建议采用现浇混凝土结构。预制装配式楼梯防滑条与现浇楼梯防滑条需一致，预制装配式楼梯需明确不需要再做面层。对于立面线脚与非保温预制装配式外墙交界处的缝隙需处理。现浇转预制楼层标高处竖向预制装配式阳台板厚度与现浇阳台翻坎需统一。预制装配式构件预埋的止水节位置大小需考虑外墙抹灰及保温材料的厚度。楼梯间处的预制装配式外墙窗需靠洞口外侧安装，保证楼梯休息平台处栏杆翻坎施工。预制装配式建筑顶层屋面板标高较常规建筑的低，女儿墙及出屋面门的门槛均需考虑该因素适当加高。由于装配式建筑的不可逆性，且其具有集成及一体化的特性，同时参与单位及涉及专业众多，各单位及各专业交界面也多，提出如下改进措施：根据装配式建筑的特点进行建筑方案的策划、设计、选择、论证、确定，建议房型标准化、体系化、模块化。方案设计时立面线条需简洁规律，避免跨层变化，尽量少做线脚。明确参与各方的职责及任务界面，组织参与各方进行技术交底及图纸会审，特别是预留预埋管线、各单位交界面或交叉部位需重点关注。土建设计单位给排水及电气专业应指导预制装配式施工图中管线的预留或预埋的设计并对完成的预制装配式施工图进行审核并会签。施工单位应严格按国家保温有关图集中关于阴阳角的做法实施。从项目技术策划阶段开始，运用BIM技术贯穿设计、生产、施工、运营维护各个环节，保证建筑全部的信息在全过程的有效衔接，避免出现死角。装配式建筑设计建议：应加大对标准户型的研发，推行装配式建筑一体化设计，积极应用BIM技术，提高各专业协同设计能力，提高标准化部品部件的应用。特别应推广应用整体厨卫，彻底解决厨卫渗漏及管线预埋问题，采用架空地板解决土建与设备管线分离问题。同时设计人员也需加强学习，提高对建筑工业化全产业链的掌握能力，更好的为业主服务，为国家的建筑业转型发展做出自己的贡献。

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