文/中國建筑設(shè)計研究院有限公司 陳敬思 茹笑嵐 翟文舉 趙 鈿

0 引言

發(fā)展裝配式建筑是實現(xiàn)建筑業(yè)綠色低碳發(fā)展的重要手段，是全面推進生態(tài)文明建設(shè)和加快推進新型城鎮(zhèn)化進程的重要舉措。裝配式建筑的設(shè)計不僅要考慮使用需求和空間環(huán)境，還應(yīng)關(guān)注部品部件生產(chǎn)和裝配式施工安裝要求。因此，裝配式建筑應(yīng)遵循標準化、模數(shù)化設(shè)計原則，采用少規(guī)格、多組合的設(shè)計策略。提高建筑設(shè)計標準化程度能夠有效減少部品部件種類和數(shù)量，提高部品部件生產(chǎn)和施工效率，對控制和優(yōu)化項目成本起到重要作用。

本文以北京市保障性住房建設(shè)投資中心建設(shè)的通州臺湖公租房項目為例，研究如何提高裝配式建筑設(shè)計標準化水平，從而提升裝配式建筑的經(jīng)濟性。

1 工程概況

通州臺湖公租房項目位于北京亦莊新城站前區(qū)，是亦莊新城主要的居住生活組團，主要解決產(chǎn)業(yè)園區(qū)等周邊片區(qū)的職住平衡問題。項目分為B1、D1兩個地塊，總用地面積約16hm2，建筑限高80m。B1地塊總用地面積約8hm2， D1地塊位于B1地塊東南2km處，總用地面積約8hm2。項目總建筑面積約57.8萬m2，其中地上公租房建筑面積約28萬m2，共建設(shè)5058套公租房，分為60m2和35m2兩種套型（見圖1～4）。

本項目公租房全部按裝配式方式建造，采用裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)，戶內(nèi)全部實施裝配式裝修。

2 標準化設(shè)計的6個方法

裝配式建筑標準化設(shè)計不局限于部品部件設(shè)計，而是涵蓋樓棟、套型、廚衛(wèi)模塊、核心筒模塊、立面等方面。通州臺湖公租房項目方案設(shè)計階段在標準化建筑設(shè)計方面進行了大量嘗試與探索，有效提高了項目整體標準化程度。

2.1 樓棟標準化

通州臺湖公租房項目共有34棟公租房，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計，樓棟類型精簡到2種，分別為T6樓型和T7樓型。其中，T6樓型共24棟，T7樓型共10棟。在2種樓型基礎(chǔ)上，公租房層數(shù)分布在14～28層，通過樓棟層數(shù)變化，形成豐富的城市天際線，活躍了小區(qū)整體形象（見圖5～8）。

2.2 套型標準化

本項目要求設(shè)計60m2和35m2兩種套型，考慮到套型配比與樓型組合方式的因素，最終方案設(shè)計共設(shè)置4種套型，其中A、B、C套型均為60m2套型，D套型為35m2套型（見表1）。T6、T7樓型均由這4種套型組合而成（見圖9）。

60m2的A、B、C3種套型由于所處樓型的不同位置而有所區(qū)別，但3種套型的開間、進深尺寸相同，均為5.4m×7.2m；35m2的D套型開間、進深尺寸為3.6m×6.6m（見圖10）。

圖1 項目區(qū)位

圖2 地塊位置

圖3 B1地塊總平面

圖4 D1地塊總平面

圖5 B1地塊沿街人視效果

圖6 樓型分布

圖7 T6樓型標準層平面

圖8 T7樓型標準層平面

表1 4種套型基本情況

圖9 標準層套型單元分布

圖10 4種套型平面

2.3 廚衛(wèi)模塊標準化

本項目4種套型均采用統(tǒng)一的衛(wèi)生間模塊，凈尺寸為1.5m×1.8m。60m2的A、B、C3種套型采用統(tǒng)一的燃氣廚房模塊A，其凈尺寸為1.5m×2.1m；35m2D套型采用電廚房模塊B（見圖11）。

統(tǒng)一的廚衛(wèi)模塊提高了建筑的標準化程度，也減少了裝配式內(nèi)裝的部品部件種類與規(guī)格，大大提高了設(shè)計、生產(chǎn)和施工效率（見圖12，13）。

2.4 核心筒模塊標準化

核心筒模塊綜合了電梯、電梯廳、機電管井、防排煙管井等功能，是對多種標準部件的組合設(shè)計。核心筒模塊可進一步分解為固定部分與彈性部分，其中固定部分包括樓電梯、前室和接口；彈性部分包括管井和走道。通州臺湖公租房項目根據(jù)2種樓型設(shè)計了2種核心筒模塊，通過對樓電梯規(guī)格尺寸進行優(yōu)化，最終采用2種樓梯模塊和2種電梯模塊進行組合（見表2）。T6核心筒由樓梯模塊B和電梯模塊B組合而成，T7核心筒由樓梯模塊A、電梯模塊A和電梯模塊B組合而成（見圖14）。

2.5 部品部件標準化

公租房主體結(jié)構(gòu)采用預(yù)制三明治外墻、預(yù)制內(nèi)墻、疊合樓板、預(yù)制陽臺板、預(yù)制空調(diào)板和預(yù)制樓梯6類預(yù)制混凝土構(gòu)件。在構(gòu)件拆分設(shè)計時，通過減少構(gòu)件種類、提高單一構(gòu)件的復(fù)用次數(shù)，極大提高了構(gòu)件標準化程度（見圖15）。以B1地塊18棟公租房為例，構(gòu)件總數(shù)17404塊，通過優(yōu)化，將構(gòu)件種類減少到40種，大大提高了模板復(fù)用次數(shù)，其中重復(fù)使用最小的達135次，最大可達1860次（見表3）。

圖11 廚衛(wèi)模塊分布

圖12 廚房室內(nèi)效果

圖13 衛(wèi)生間室內(nèi)效果

表2 樓、電梯模塊基本情況

圖14 2種核心筒固定部分組合方式

2.6 立面設(shè)計標準化

一說起標準化，許多人就會擔(dān)心建筑形象千篇一律。實際上，立面的標準化設(shè)計并不意味著失去立面形象的變化與美感，而是產(chǎn)生了一種新型裝配式建筑美學(xué)的設(shè)計方法。通州臺湖公租房項目采用“少規(guī)格、多組合”的設(shè)計思路，合理控制外立面裝飾構(gòu)件的種類和規(guī)格，將有限的構(gòu)件進行多種排列組合，形成外立面豐富的韻律與變化。

以B1地塊公租房為例，南立面設(shè)計采用在結(jié)構(gòu)主體外側(cè)掛設(shè)裝飾構(gòu)件的手法，將陽臺和裝飾構(gòu)件統(tǒng)一。為提升標準化程度，外掛裝飾構(gòu)件種類最終精簡至3種，通過3種構(gòu)件的組合和排列形成了立面的錯動與變化。

東西立面考慮到實墻面較大，為避免單調(diào)乏味，通過在外頁板上刻出豎向分縫的方法進行處理。豎向分縫間距以900mm為模數(shù)，分縫圖式分為兩種，每兩層圖式錯動變化，形成立面韻律感（見圖16～19）。

3 標準化設(shè)計經(jīng)濟性分析

裝配式混凝土建筑與現(xiàn)澆建筑在生產(chǎn)和建造方式上存在較大差異，成本構(gòu)成有較大不同，存在200～400元/m2的增量成本。提高裝配式建筑設(shè)計的標準化程度對降低增量成本發(fā)揮重要作用。

3.1 部品部件生產(chǎn)的經(jīng)濟性

預(yù)制部品部件主要有預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和內(nèi)裝部件兩大類。

1）對預(yù)制混凝土構(gòu)件而言，模具的重復(fù)利用率直接影響構(gòu)件成本。如果構(gòu)件種類過多、模具重復(fù)利用率較低，模具成本對構(gòu)件的成本影響就會非常大。以預(yù)制外墻構(gòu)件為例，單套模具投資約5萬元，重復(fù)利用50～60次，折合每立方米預(yù)制構(gòu)件投入400～600元，成本占比15%～25%。如果此套模具僅生產(chǎn)10個構(gòu)件，則該預(yù)制外墻構(gòu)件因攤銷較高的模具費用會直接引起構(gòu)件成本大幅提升。

圖15 T6樓型豎向與水平構(gòu)件拆分

表3 B1地塊構(gòu)件統(tǒng)計

圖16 B1地塊公租房人視效果

圖17 外立面裝飾構(gòu)成邏輯

圖18 外立面裝飾構(gòu)件拆分

圖19 東西山墻分縫

通州臺湖公租房項目標準化程度較高，一組模具可在工廠內(nèi)生產(chǎn)多棟公租房的預(yù)制構(gòu)件，重復(fù)次數(shù)提高至135次以上，成本占比降到5%～10%，效益提高2～3倍（見圖20）。

2）對內(nèi)裝部品而言，影響成本的主要因素是出材率。一般情況下，裝飾行業(yè)板材的出材率通常不超過80%。通州臺湖公租房采用裝配化裝修，并通過設(shè)計提高廚房和衛(wèi)生間標準化程度；同時，在深化設(shè)計時，對裝飾面板材料規(guī)格進行優(yōu)化，提高板材利用效率，出材率達90%以上，生產(chǎn)效率提升20%，既節(jié)省了材料，又提高了經(jīng)濟效益。

3.2 施工安裝經(jīng)濟性

根據(jù)對現(xiàn)有一些裝配式混凝土建筑項目的不完全測算，裝配方式與傳統(tǒng)現(xiàn)澆方式相比，施工安裝現(xiàn)場人工費可減少40%。通州臺湖公租房項目因大力提高建筑標準化程度，有效減少預(yù)制構(gòu)件尺寸種類，安裝節(jié)點標準化，極大提高了安裝施工效率，人工費進一步減少7%。

當前，裝配式混凝土建筑的預(yù)制構(gòu)件材料成本占地上結(jié)構(gòu)成本的65%以上，是現(xiàn)階段引起投資增加和進行成本管控的主要部分。提高預(yù)制構(gòu)件的標準化程度和提高模具的復(fù)用次數(shù)，對于降低增量成本、提高生產(chǎn)和安裝效率、提升建筑質(zhì)量具有重要意義（見表4）。

圖20 標準化設(shè)計與模具重復(fù)利用次數(shù)效益分析

表4 標準化設(shè)計對經(jīng)濟性影響分析

4 結(jié)語

通州臺湖公租房項目是通過提高建筑的標準化程度，從而降低裝配式建筑增量成本的成功嘗試。在這個項目中，通過樓棟、套型、廚衛(wèi)模塊、核心筒模塊、部品部件、立面等6個方面進行標準化設(shè)計，大大降低了設(shè)計難度，提高了生產(chǎn)和施工效率，降低了建筑增量成本。該項目施工速度達5.5層/d，已超過許多普通現(xiàn)澆混凝土建筑項目的施工速度。

值得稱道的是，標準化設(shè)計并未產(chǎn)生所謂的“千篇一律”，立面少量標準化構(gòu)件的不同組合，加上顏色和材質(zhì)的組合，形成的建筑形象具有鮮明的裝配式建筑美學(xué)特征，而這一點正是做裝配式建筑的建筑師和工程師們孜孜以求的。