浅析预制装配式建筑设计特征流程及要点

赵晓旭

(北京中环世纪工程设计有限责任公司 北京 100089)

预制装配式建筑，相较于传统的建筑形式，在施工过程和实际使用上均具有较明显的优势。在施工过程中受环境气候影响较小、施工效率高、所需劳动力少；在实际使用上空间的划分灵活多变、空间利用率高。虽然预制装配式建筑具有诸多优点，但是由于预制装配式建筑需要先行生产预制构件，然后将预制构件运至施工现场，再经过机械设备组装而成。因而，在建筑设计中掌握预制装配式建筑流程及要点具有重要的现实意义。

一、预制装配式建筑设计特征

随着预制装配式建筑兴起及发展，传统意义上的建筑模式逐渐被改变和取代。由于预制装配式建筑在实际施工中更易受到施工的管理水平和技术水平、生产工艺、建设周期及施工运输等条件的影响。因此需要建设单位、设计单位、施工单位、生产厂家等相关单位密切协作配合。所以，与传统的现浇结构建筑的设计工作相比，预制装配式建筑的设计工作的特征主要表现为以下五个方面：

(一)精确化的成本。预制装配式建筑构配件的生产加工以设计成果为依据，同样的装配率条件下，对于不同预制构件拆分方案的投入成本也存在明显的差异。所以预制装配式建筑设计方案越合理，成本控制就会越精确。

(二)一体化的配合。为实现施工组织与主体构件、预制构件、装修部品及设备管线一体化的目标，预制装配式建筑设计需密切配合相关专业和构配件厂家。

(三)模数化的设计。通过建筑模数的控制方式，实现建筑、构件及部品之间的统一，使模数化控制进一步发展为模块化组合，从而实现标准化。

(四)精细化的流程。相较于传统建筑设计流程，预制装配式建筑设计增加了前期技术策划与预制构件加工图两项设计工作。所以，施工流程更加全面化，设计流程更加精细化。

(五)信息化的技术。BIM(建筑信息模型)技术是将功能信息、物理信息以及几何信息通过数字信息技术呈现，用以支持建筑工程全生命周期内的决策、建设、管理和运营。在预制装配式建筑设计中运用BIM技术实现预制构件设计精确度的提升。

二、预制装配式建筑设计流程

(一)技术策划阶段。为保证预制构件标准化程度及技术路线合理性，技术策划阶段，设计单位应对建设项目的定位、规模、生产目标、成本投入及外部施工环境进行全面考察，并与建设单位共同讨论决定技术实施的具体方案，后续开展设计工作需以此技术方案作为依据。

(二)方案设计阶段。以前期的技术策划为依据开展平立剖面及造型设计方案。造型形式应结合装配式建造方式的特点并考虑构件生产加工的经济性。平面设计方案应密切结合建筑使用功能，并依据预制构件设计“多组合、少规格”的原则，尽可能实现统一化和标准化，尤其是关于住宅套型设计。

(三)初步设计阶段。协同设计在预制装配式建筑的初步设计阶段具有重要意义。协同设计不仅包括建设单位、设计单位、施工单位、构件生产厂家等外部协同设计，亦包括各设计单位之间及设计单位内部各专业之间的协同设计。预制装配式建筑底部现浇加强区层数应结合底部干挂石材层数调整进行同步更正。

(四)施工图设计阶段。初步设计阶段制定的技术措施应作为施工图设计的基础。各专业应根据生产企业提供的预制构件、设施设备、内装部品等设计参数开展施工图设计，并充分设备管线预埋预留方案。此外，各专业应特别注意建筑连接点处的保温、隔声、防火、防水等设计事项。

三、预制装配式建筑设计要点

由于我国现阶段预制装配式建筑多用于住宅建筑，以下主要以住宅建筑为例简述预制装配式建筑设计要点。

(一)规划设计要点。规划设计应满足建筑退线、间隔距离、房间采光及通风等要求，优先选用住宅单元套型模块进行组合。预制装配式建筑施工应提前考虑施工组织开展流程，有效链接各施工工序，保证施工效率。由于预制构件的吊装，需运至吊塔覆盖的范围内，因此必须在总平面设计中充分考虑并合理规划运输通道。合理布置安排预制构件堆放位置及面积，根据现场实际施工方案及现场情况选择适宜的吊塔吨位及位置，从而精确控制构件运输环节，提升场地使用率。

(二)平面设计要点。以模数协调为基础，装配式建筑平面设计应对套型模块种类和尺寸进行优化，预制构件与住宅内装部品应实现标准化、系列化、通用化，结合住宅产业化相配套的应用型技术，在降低工程成本的同时提升施工效率。布局方式上，应优先选用大空间布局，并合理布置管井及承重墙，从而实现空间布局灵活自由。明确套内各功能空间布局，结构合理选型有效减少套内承重墙体。

(三)立面设计要点。根据系列化、标准化、模块化的套型组合特点，通过不同外墙组件的灵活组合,不同的饰面材料表现出不同色彩和纹理的变换，呈现出工业化建筑立面效果的特点。预制装配式建筑的混凝土预制组件、外装饰组件、空调板、阳台、门窗等预制外墙构件灵活组合可以充分发挥预制混凝土剪力墙结构的装饰效果，使其外观设计呈现预制装配式建筑特点。外门窗以满足通风采光为基础，调整窗口大小、比例以及窗框形式，调整空调、阳台的形状和位置,通过装饰组件组合实现立面设计的自由多样化。

(四)预制构件设计要点。预制构件设计依据模数化、标准化原则可提高构件标准化程度，减少构件类型，进一步降低工程项目成本。预制构件设计应充分考虑构件大小，项目区域构件生产运输能力，构件耐火性及耐久性，成品保护的可行性、安全性及生产地便利性。预制外墙板应按照不同地区气候要求进行保温隔热防水设计，并选择经济合理的结构类型。用于潮湿房间的墙体应该满足防水性能，卫浴、设备等安装及其他构件连接应安全可靠，与主体结构及承重墙体进行连接的建筑构件，应满足抗震要求。除开间较大或平面复杂的楼层应采用现浇楼板外，应选择叠合楼板，楼板与墙体、楼板与楼板连接处应保证结构完整性。

(五)专业协同设计要点。预制装配式建筑应符合抗震设计要求。柱、承重墙、门窗洞口应该从下到上对齐排成一列，不宜采用转角窗。专业协同设计应该考虑公共区域垂直管井位置、大小和共享实际性。住宅厨房和卫生间排风管道应确定位置和大小，确定配电箱位置，住宅卧室、客厅需预留设备安装位置并设置预埋件。