装配式建筑与铝模加现浇外墙建筑在设计中的应用

吴秀娴

一、各自的优点

铝合金模板属于可再生资源，而采用全现浇混凝土外墙，实现一次浇筑，从而减少工序穿插，减少砌筑、抹灰、贴砖等湿作业，节约工期，提高施工效率。能有效避免建筑外墙开裂与渗漏，降低由于外墙渗漏而产生的维修成本。采用铝模板建成的外墙，平整度高，可取消传统的外墙抹灰工艺。楼地面平整度高，可直接铺贴木地板或薄贴地砖，减免地面找平层。可采用结构混凝土自愈合防水方式，取消屋面、外墙面外加的防水层（需要与审图机构确认）。

装配式建筑具有设计标准化、生产工业化、施工信息化等特点，在设计、生产、施工、开发等方面形成完整的产业链。装配式建筑在我国受到全国各地的政策及指导意见的支持，主要包括以下5个方面：

1.把装配式建筑面积的比例标明在土地出让条件上。

2.外墙预制部分不计入建筑面积或给予容积率奖励。

3.提前办理《房地产预售许可证》。

4.多方面的政府补贴。

5.在办理报建、审批、预售、验收相关手续时开辟绿色通道。

二、成本分析

装配式建筑与传统工法相比，成本根据不同的预制率，增量基本为10～40%。其中很关键的是PC的成本。PC费用的组成大约为80%的构件费和20%的安装费。控制成本的关键点主要在构件的模具费。在项目内，如果不考虑施工的工期，重复楼栋越多，模具循环使用的次数越多，PC成本越低。若生产时间压缩，就算一样的构件也增加模具的数量。因此越早确定构件模具的设计及安排生产，就越节省造价。

铝模加全现浇混凝土外墙的建筑成本，在我国南北方会有差异。南方地区，外墙两侧可全部免去抹灰和挂网，但由于钢筋混凝土外墙节能性能比加气混凝土砌块要差，需要提高保温材料的性能或者增厚保温层，建筑成本单方造价比普通木模会节省。对于北方地区，由于需要进一步提高保温层的性能，因此建筑成本与南方地区相比节省的较少一些。对于结构成本来说，由于结构刚度变大，导致造价增加，其中南方地区由于另外增加了基础的造价，所以增加的更多。对于综合成本来说，当模板周转次数＞60次时，铝模加全现浇混凝土外墙工法由持平转为降低。

三、设计原则

1.总平面设计要点

（1）建筑高度

高层建筑标准层越多，标准化程度越高，模具重复利用次数就越多。因此在结构规范允许的高度范围内，建筑层数越多，无论是对装配式建筑还是铝模工法来说，优势均越明显。

（2）单体种类

如项目100%单体采用装配式建造，应运用模块化、标准化的设计思路，少规格，多组合，户型种类越少，理论单方成本越低。根据项目经验，10～15万m2的装配式项目，装配式户型宜≤3种。若项目仅部分单体需要采用装配式建造，应优先选择同一种户型或同一种单元模块。尽量选用层数较多的户型，且选取平面规整，体形系数小的户型。对于铝模工法来说也是单体种类越少越好。

（3）开发时序

由于装配式建筑楼栋增加了构件深化设计周期和构件生产加工周期，因此需要为实施装配式的楼栋预留充足的前置工作时间。若项目仅需要部分单体采用装配式建造，实施楼栋不宜设置在示范区或首开区。对于铝模工法来说，同样存在生产模具的时间，不过相对于装配式建筑来讲，生产周期相对较短。

（4）构件运输、堆场、塔吊

装配式建筑的构件运输车辆一般较长，可达12m，转弯半径≥16m；构件车辆满荷载约30～40kN/m2。因此在规划设计时，需考虑构件运输车的长度及荷载要求，合理设计构件运输路线及转弯半径，堆场及运输路径尽量避开地下室范围，运输路线应与消防车道重合。如无法避开地下室，应对路线范围内的地下室顶板进行结构加强，或临时加固至构件吊装结束。塔吊布置是装配式项目的一个既特殊又关键的环节，在方案阶段就需要考虑塔吊布置的经济性。可以以50m为半径，布置塔吊的位置及构件堆场及施工道路的位置。

总的来说，总图货值的重复量越大，越有利于节省模具，对两种工法都越有利。对于装配式建筑来说，由于存在大型构件运输及吊装的问题，则更需提前在总图设计阶段考虑。

2.单体设计要点

平面设计宜整体方正，避免凹凸。对于装配式建筑而言，由于户型平面过多的凹凸，会形成长短不一的剪力墙及转角，而转角部位往往需要现浇，降低构件的标准化和现场安装的效率。宜采用标准化模块，可通过统一卧室、厨卫开间尺寸、门窗洞口尺寸及对核心筒、阳台进行标准化设计等来实现。取消主次卧室间的梁，楼板加厚，适合叠合楼板应用，也满足空间灵活性。方正的平面设计，标准化的模块，同样适合铝模工法。

3.细部设计要点

（1）装配式建筑

平面单个构件（凸窗、阳台、预制墙板等）尺度、重量不宜过大。工地常用塔吊吊重约5t，若单个构件＞5t，可能会增加塔吊租赁费用和吊装难度。若单个构件长度＞6m，生产、运输、吊装难度会增大，同时很难保证运输安全。预制的转角凸窗设计生产复杂、容易损坏，且转角部位连接薄弱，运输、安装时需加固，增加加固成本。另外预制转角凸窗吊装时重心难以把握，吊装难度大。

（2）铝模加全现浇混凝土外墙

有些凸窗由于立面造型的原因在上下飘板之间砌墙，如使用全现浇混凝土，铝模板在混凝土浇筑后没法拆除。建议此处不砌墙，或不改为混凝土墙。为了简化铝模施工，短小的墙垛应改为混凝土。对于＜600mm的墙垛、＜300mm的门垛、距结构梁底高差＜180mm的门窗过梁，尽量与主体结构一起整体浇筑。内外墙不抹灰时，为确保外墙门窗的防水，结构洞口四周应预留企口。在阳台、外窗的檐口均需要设置滴水线，一次浇筑成型。

4.立面设计要点

（1）装配式建筑

由于立面线条多会增加模具成本，且构件脱模比较困难。立面设计应尽量简洁，尽量避免弧形阳台造型，立面标准段尽量不变化。高层住宅首层、顶层等非标准段复制率低，宜现浇。现浇部分可结合立面风格做造型变化。如果立面的线条宽度＜100mm、深度＞50mm，预制构件拆模及运输的过程中容易破坏。相比阳台上的线条，在墙体上设计线条生产难度更大，若一定要设计墙体线条，可采用二次外贴的做法，但容易脱落。相比之下，凹线条基本不需增加模具量，可根据立面造型要求使用。底层的线条应尽量避免与预制楼层过多相交，必要的相交可考虑采用GRC或其他轻质装饰材料替代。预制墙板与现浇墙体直接交接时，完成面可达到无缝效果。当预制墙板间交接时无设现浇带，一般会出现外露的缝。立面方案需结合预制构件缝隙考虑，让拼接缝成为立面的元素，缝宽一般为20mm。

关于外墙装饰材料，如果采用面砖、石材等，应在工厂中与预制外墙一体化生产，此时应有精细化的排砖图，并与层高协调。出于成本及质量效果考虑，宜优先采用涂料外墙。

（2）铝模加混凝土外墙

相对装配式建筑来说，要求简单一点。同样要求立面宜简洁，尽可能简化及减少外墙装饰线条，如有线条建议尺寸＞150mm，适应模板要求，拆模时亦不宜损坏。建筑层高尽可能≤3.8m，否则铝模的支撑比较麻烦。当外墙面层为涂料时可免抹灰，从而减少成本。但对于外墙面层为外墙砖的南方项目，因混凝土墙体比较光滑，不宜直接贴砖，施工单位需要增加相应措施以满足贴外墙砖的安全要求，比如增加水化拉毛工序。

四、结语

综上所述，前期策划很重要，需在项目及设计的开始即制定建造方式，并且在全设计周期中作全方位的考虑。不应为预制而预制，为铝模而铝模。一个合格的设计师应对全设计乃至项目的周期有系统性的认识，才能保证设计符合现代新型建造方式的需求。