□□ 陳筱軍，王 泓，劉 昊，陳柳蓉 (中機(jī)十院國(guó)際工程有限公司，北京 100083)

引言

傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑因現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)，勞動(dòng)生產(chǎn)率低、施工過程產(chǎn)生大量建筑垃圾、高消耗、高投入、低收益等缺點(diǎn)，已經(jīng)很難適應(yīng)國(guó)家建筑施工綠色環(huán)保節(jié)能的發(fā)展要求。建筑工業(yè)化在節(jié)能環(huán)保、施工工期、成本控制、實(shí)現(xiàn)供給等方面有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)，是行業(yè)發(fā)展的必然之路。裝配式建筑是實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型和建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的重要途徑，是實(shí)現(xiàn)國(guó)家2020年60%左右的城鎮(zhèn)化建設(shè)水平的重要手段。

1 裝配式建筑的基本概念

國(guó)務(wù)院《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》中給出了明確的定義，所謂裝配式建筑就是用預(yù)制部品部件在工地裝配而成的建筑。就是按照標(biāo)準(zhǔn)的建筑部品規(guī)格制作成標(biāo)準(zhǔn)戶型單元或構(gòu)件，然后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)裝配而成的住宅。裝配式建筑分為預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)三種類型，其中預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)一般簡(jiǎn)稱“混凝土結(jié)構(gòu)PC”(Precast Concrete)，是目前住宅類裝配式建筑應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式，是在預(yù)制構(gòu)件加工廠把受力構(gòu)件按照設(shè)計(jì)要求加工后，經(jīng)運(yùn)輸、起吊、裝配、連接而成的混凝土結(jié)構(gòu)[1]。

2 裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 設(shè)計(jì)流程

與傳統(tǒng)的混凝土建筑不同，裝配式建筑的設(shè)計(jì)流程除了在方案、初設(shè)、施工圖設(shè)計(jì)過程中包括裝配式設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容外，還增加了裝配式結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的內(nèi)容[2]。在方案階段，設(shè)計(jì)單位應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)模、立面效果和產(chǎn)品定位目標(biāo)，政策規(guī)定的預(yù)制率、裝配率以及成本控制等要求，確定建筑和裝修方案；在初設(shè)及施工圖階段，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)裝配式構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)裝配技術(shù)要求充分了解，設(shè)計(jì)過程應(yīng)確保設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工緊密銜接，同時(shí)還與設(shè)備專業(yè)相配合，使各專業(yè)管線、管道的預(yù)留預(yù)埋達(dá)到要求；在深化設(shè)計(jì)階段，由預(yù)制構(gòu)件加工廠與設(shè)計(jì)單位共同設(shè)計(jì)完成構(gòu)件加工圖紙[3]。

2.2 規(guī)劃布局方式

裝配式住宅建筑在進(jìn)行規(guī)劃布局時(shí)，不僅要像傳統(tǒng)的住宅建筑那樣考慮總圖布局，還應(yīng)考慮滿足現(xiàn)場(chǎng)施工工藝流程等問題，如部品部件的堆放位置，塔吊的位置和預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸車流線等，規(guī)劃布局上應(yīng)以易于裝配為核心，優(yōu)化施工流程，降低施工難度，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的樓棟布局方案。另外，還應(yīng)對(duì)戶型組合、拼接方式以及樓棟單元的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，在保證功能性與裝配化的同時(shí)，綜合考慮不同樓棟構(gòu)件的通用性以及建筑的立面效果，避免對(duì)建筑外立面的影響[4]。

2.3 戶型方案設(shè)計(jì)

住宅戶型常用的功能模塊包括臥室、客廳、廚房、衛(wèi)生間、陽(yáng)臺(tái)等，為實(shí)現(xiàn)少規(guī)格、多組合及戶型模塊化設(shè)計(jì)原則，一般先對(duì)各功能空間進(jìn)行模塊化拆分，如衛(wèi)生間可拆分為洗漱單元、入廁單元和淋浴單元，根據(jù)人體尺寸及人體工程學(xué)等理論對(duì)各功能單元進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。結(jié)合市場(chǎng)已有的成熟產(chǎn)品，通過對(duì)各類戶型使用人群的需求分析，確定不同功能、不同類型、不同尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件，并按照模數(shù)協(xié)調(diào)原則，參考室內(nèi)空間結(jié)構(gòu)，在不同空間位置對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件進(jìn)行多種系列組合，采用標(biāo)準(zhǔn)與可變的方式，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化構(gòu)件形成不同系列開間和不同進(jìn)深尺寸的戶型，完成對(duì)各功能單元的標(biāo)準(zhǔn)化戶型模塊設(shè)計(jì)[5]。

2.4 平面與立面設(shè)計(jì)

裝配式混凝土住宅項(xiàng)目應(yīng)采取模塊化、系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行平面與立面設(shè)計(jì)。平面設(shè)計(jì)方面，為保證不同樓棟構(gòu)件的通用性和組合單元的標(biāo)準(zhǔn)化，一般運(yùn)用已經(jīng)設(shè)計(jì)好的系列標(biāo)準(zhǔn)化戶型模塊，組合成不同系列的裝配式建筑戶型平面，裝配式住宅在組合中應(yīng)盡量避免不規(guī)則造型，減少非標(biāo)構(gòu)件的應(yīng)用。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循建筑防火規(guī)范要求、建筑功能需求、人體工程學(xué)及適宜的結(jié)構(gòu)體系，在保證結(jié)構(gòu)空間規(guī)整的前提下，對(duì)樓梯、過道、電梯井、機(jī)電管井等交通模塊進(jìn)行合理地布置，通過不同單元戶型少規(guī)格、多組合的靈活組合方式，將多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元通過拼合復(fù)制的方式組成，諸如單元式、塔式和通廊式等不同的建筑平面。另外，由于人們對(duì)建筑空間的個(gè)性化需求逐步提高，所以在設(shè)計(jì)時(shí)采用不同的平面組合類型，以滿足人們的個(gè)性化需求[4]。立面設(shè)計(jì)方面，基于裝配式建筑的系列戶型平面及系列建筑平面，通過結(jié)構(gòu)墻板、陽(yáng)臺(tái)構(gòu)件、裝飾構(gòu)件、門窗部品四部分，結(jié)合造型、色彩、外飾面、質(zhì)感、線條、圖案等組成多樣化、個(gè)性化、特性化的建筑立面。

2.5 模數(shù)化設(shè)計(jì)

裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是模數(shù)化設(shè)計(jì)，一方面是工廠加工所需的具體模板數(shù)量是由相同構(gòu)件數(shù)量決定的；另一方面是整體投資和項(xiàng)目周期也受模板數(shù)量的影響。模數(shù)化設(shè)計(jì)是以基本構(gòu)成單元或功能空間為模塊按分模數(shù)、基本模數(shù)和擴(kuò)大模數(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)部品部件、建筑內(nèi)裝修以及主體結(jié)構(gòu)等相互間的尺寸協(xié)調(diào)[6]。建筑的平面設(shè)計(jì)宜采用水平擴(kuò)大模數(shù)數(shù)列nM、2nM、3nM(n為自然數(shù)，M=100 mm)，做到構(gòu)件部品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和安裝等環(huán)節(jié)的尺寸協(xié)調(diào)，盡量避免采用nM/2。建筑立面設(shè)計(jì)中層高、門窗洞口高度的確定涉及到預(yù)制構(gòu)件及部品的規(guī)格尺寸，應(yīng)遵循模數(shù)協(xié)調(diào)的原則，采用豎向擴(kuò)大模數(shù)數(shù)列nM，保證建設(shè)過程中滿足部件生產(chǎn)及便于安裝等要求。建筑部件及連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)尺寸采用模數(shù)協(xié)調(diào)的方法來確定，可以實(shí)現(xiàn)部件和連接節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化，提高部件的互換性和通用性。梁、柱、墻等部件的截面尺寸宜采用豎向擴(kuò)大模數(shù)數(shù)列nM；構(gòu)造節(jié)點(diǎn)和部件的接口尺寸宜采用分模數(shù)數(shù)列nM/2、nM/5、nM/10[7]。另外，在裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)盡量采用相同的模數(shù)，從而提升模板的利用率，同時(shí)還應(yīng)配合好設(shè)備開口和插座等要素，以方便后期的安裝施工[6]。

3 結(jié)語

總之，裝配式混凝土住宅建筑在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化施工為目的，建設(shè)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工和管理等單位要從項(xiàng)目策劃階段開始精心配合，協(xié)同工作，全面提升住宅的品質(zhì)，降低住宅建造和維護(hù)的成本。