预制装配式建筑精细化设计分析

金 艳，杨先瑞

（云南省设计院集团有限公司，云南 昆明 650228）

0 引言

预制装配式建筑是建筑工业化发展的重要表征，实现建筑设计方案、技术支撑与审美价值的创新，能够为我国未来装配式住宅设计工作提供现实借鉴意义，促进建筑设计质量与效率的双重提高。

1 建筑精细化设计要点

1.1 装配式住宅精细化设计

1.1.1 平面设计

结合装配式住宅的结构特性确定模数系列，建立标准化功能模块，在此基础上结合住宅定位形成套型模块，根据不同组合形式建立最终单元模块。在建筑平面设计上，采用大空间平面布局，针对承重墙、管井位置进行灵活设计，尽量减少套内承重墙体，选用内隔墙进行套内功能空间的划分，借此优化结构选型，满足家庭对于住宅使用功能的需求。

1.1.2 立面设计

基于标准化、模块化设计原则进行立面设计，通常装配式住宅在建筑外墙上选用装配式混凝土外墙板、空调板以及装饰构件，利用不同饰面材料与色彩变化塑造出立面效果。例如依托工厂预涂刷涂料、装饰材料反打、肌理混凝土一体化工艺进行预制外墙板的生产，并针对连接构造等进行工艺试验，保证预制外墙板质量；在外墙门窗设计上，主要通过调节门窗尺寸、采用窗框分隔等形式进行门窗灵活布局；在阳台、空调板等装饰构件的设计上，通过调整构件位置、改变构件形状，营造出自由多变的立面装饰效果，塑造出不同装配式住宅建筑立面的差异化风格。

1.2 预制构件精细化设计

1.2.1 预制混凝土墙板

预制混凝土墙板主要结合建筑造型或室内采光、通风等条件，采用预留门窗洞口形式设计，形成相应的立面效果。以西蒙斯楼设计为例，该建筑选用工厂预制混凝土墙板，在墙板上开设有5 个大规格洞口和若干个规则小洞口，在建筑表面形成多孔结构幕墙，与建筑整体立面及平面相连。在建筑内部各房间均开设9 个规格为0.6m×0.6m 的窗口，墙体厚度为0.5m，将大规格洞口与小规格洞口相结合，可有效改善采光效果、促进空气流动，营造整体活跃、局部规整的建筑效果[1]。

1.2.2 预制玻璃幕墙

预制玻璃幕墙将幕墙与门窗进行一体化设计，采用工厂预制玻璃幕墙板块，针对分格方式进行精细化设计，各幕墙单元均由双层玻璃构成，依托简洁立面发挥围护结构与建筑装饰双重功能，在外部自然空气与建筑内部暖通的配合下形成垂直微循环体系，强化玻璃幕墙的保温隔热效果，起到节能、美观与实用效果[2]。

1.2.3 预制单元模块

全预制模块采用工厂预制的承重结构与围护结构，集成内部隔墙、管道等单元构件，基于标准连接节点构造形式进行现场组装，并且采用全预制模块的建筑在立面上支持一次成形，可选用不同建筑材料、花纹、色彩等进行建筑立面、门窗等部位的装修设计，创造较好的装饰效果。半预制单元模块同样选用工厂预制承重和围护结构，内部未集成隔墙类单元构件或功能设施，支持现场快速安装[3]。

1.2.4 预制楼梯

高层住宅建筑主要采用预制装配式混凝土楼梯，由生产厂家针对楼梯结构、构件类型、截面尺寸和配筋进行统一设计，在构件生产过程中针对同一模板可实现循环使用，对于构件截面尺寸、平整度与垂直度等指标提出严格要求，可有效规避以往模板重新拼装产生的误差，提高生产精度，并且具有吊装工艺简单、成品质量标准高、预制构件连接可靠、无须增设模板支撑体系、节能减排以及降低工程造价等优势性能，被广泛应用于高层住宅。

2 精细化理念、 全装修设计与BIM 技术在预制装配式建筑设计中的具体应用

2.1 项目概况

本项目是位于云南安宁市的一个高层住宅小区，占地面积为57911.01m2，总建筑面积为267956.61m2，容积率为3.498。本项目共包含10 栋高层住宅、2 栋多层商业及配套用房、地下室，结构形式为钢筋混凝土剪力墙结构，其中全部高层住宅出地面部分均采用装配式技术实施。该项目中所有住宅均依照产业化要求进行设计与建造，采取装配式室内全装修施工方案，基于精细化理念、全装修设计与BIM 技术的配合，实现预制装配式住宅的精细化设计。

2.2 精细化设计

2.2.1 装配式建筑标准化设计

本项目分两种户型：A 户型和B 户型，其中，A 户型8 栋，B户型2 栋。本项目的拆分原则是依照同跨度板跨尽量统一模板，减少模具数，进而提高标准化水平。整个项目以“少规格、多组合”为原则，将5 个不同户型相互组合，形成A、B 两种标准层平面，并针对两种标准层平面的核心筒进行统一。

2.2.2 结构形式设计

全部高层住宅出地面部分均采用装配式技术实施，项目外墙及主体部分整体采用高精度模板工艺进行竖向构件的现浇混凝土施工，其中标准层除卫生间、部分公共区域外均采用叠合楼板（如图1 所示）。楼内各层楼梯、阳台板、空调板、装饰梁柱等均为预制构件，在工厂完成构件的部分预制，将其运送至现场进行吊装，需完成临时支撑架结构的设计，避免在后续安装环节影响到施工安全性。非受力内隔墙部分采用高精度砌块薄抹灰技术。项目单体及外立面采用模数化设计，采用预制构件，并尽可能多的选用通用部品部件。

图1 叠合楼板设计

2.2.3室内全装修设计

本项目依照《装配式建筑评价标准》要求采用全装修成品交房，项目全户型均进行全装修设计，选取轻钢龙骨隔墙作为户内隔墙，利用涂装板进行墙面板装修，选用模块式快装采暖地面，选取快装龙骨吊顶进行室内各功能区域设计，配合整体橱柜、集成窗套等家具，并针对室内部品进行统一安装，为业主提供以简装为基础的菜单式装修方案。

项目采用装配式整体浴室（也称整体卫浴、集成卫浴，其分解图如图2 所示），选用新型高科技材料，经过工厂预制化生产，完成卫生间地面、墙面、天花的统一设计，并在项目施工现场通过拼接的方式进行整体组装，实现出整体卫生间效果。该装配式卫生间集成洗漱、如厕、沐浴等配套设施，借鉴汽车生产流程实现精密化生产，仅需4h 即可完成一整套浴室的整体安装。

2.2.4 BIM 技术应用

图2 装配式卫浴分解

首先，采用BIM 技术建立装配式住宅建筑整体结构的三维模型（如图3 所示），针对叠合楼板、预制楼梯、ALC 预制墙板等预制装配构件进行精确数字模块化处理，实行模块化设计预拼装组合，以此优化预制模块，降低工程造价，实现经济性目标，同时可指导预制，如对接自动化预制设备、实现预制自动化，结合三维扫描等技术在出厂前对比预制与设计误差，保证预制构件的精确度。其次，采用BIM 技术建立建筑内部的三维模型，融合电气管线、给排水管线、暖通管线等，保证上述管线做到合理排布、精确定位，指导管线在混凝土构件、装配墙板中实现精确预埋、预留，有效避免现场打凿安装或综合管线打架等问题。最后，采用BIM 技术通过模拟施工指导施工流程，能够为后续装配式住宅建筑的具体施工作业提供重要指导，提高施工管理水平与效能。

图3 BIM 技术建立的三维模型

3 结论

当前预制装配式建筑的市场份额逐步增大，为建筑设计领域提供新的发展方向，对此还需整合技术、资源、空间、主体等要素进行建筑设计与生产方式的动态更新，进一步推动建筑行业的规划化、产业化发展。