王 健

（廣州市建工設(shè)計(jì)院有限公司，廣東廣州 510030）

1 工程應(yīng)用實(shí)例

某住宅小區(qū)采用裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)，地面、地下建設(shè)規(guī)模分別為150000、70000m2，推出現(xiàn)階段住宅市場(chǎng)較為常見的70、80、110、120m2的4類戶型。裝配式建筑的突出特點(diǎn)在于建設(shè)效率高、作業(yè)流程化和規(guī)范化特征顯著、交付質(zhì)量好，但體量較大、種類繁多，需要注重前期設(shè)計(jì)，為正式施工創(chuàng)設(shè)良好的條件。

2 五位一體模式概述

傳統(tǒng)的EPC（工程采購施工承包）模式主要涵蓋設(shè)計(jì)、采購、施工三個(gè)環(huán)節(jié)，由總承包企業(yè)完成相應(yīng)的工作，同時(shí)對(duì)安全、質(zhì)量、工期、造價(jià)等方面負(fù)責(zé)。隨著行業(yè)的發(fā)展，五位一體模式應(yīng)運(yùn)而生，增加了研發(fā)和制造兩個(gè)環(huán)節(jié)，在五位一體模式中，分別對(duì)各階段提出特定的要求。設(shè)計(jì)階段強(qiáng)調(diào)建筑結(jié)構(gòu)與機(jī)電等相關(guān)設(shè)施的有效融合，建造階段充分應(yīng)用業(yè)內(nèi)主流的智能化建造平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)制造、采購、施工等方面的融合。五位一體模式可顯著提高全產(chǎn)業(yè)鏈質(zhì)量，為安全管理提供了有效保障。針對(duì)以往建筑工程中各階段（例如設(shè)計(jì)、制造等）協(xié)同性較差的問題，五位一體模式可以充分聯(lián)動(dòng)各階段的各項(xiàng)細(xì)分工作，促進(jìn)建筑工程的協(xié)同發(fā)展。

3 裝配式設(shè)計(jì)方案的制定

（1）頂層設(shè)計(jì)。

針對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可行性展開分析，具體考慮戶型、分縫等方面，判斷是否有不合理之處，若有不妥應(yīng)及時(shí)調(diào)整。確定裝配式方案后，應(yīng)積極與其他人員溝通，共同學(xué)習(xí)方案要點(diǎn)，以便高效、協(xié)同施工。布置預(yù)制構(gòu)件時(shí)，除了考慮構(gòu)件自身的設(shè)計(jì)外，還需要注重配套條件的合理性，例如塔吊位置、起吊載重等方面均需要考慮周全，避免出現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件無法正常吊裝的情況。

（2）標(biāo)準(zhǔn)化控制。

以模塊化的基本思路組織前期方案的設(shè)計(jì)工作，進(jìn)入深化設(shè)計(jì)階段后，需要著重考慮標(biāo)準(zhǔn)化特性，應(yīng)以可行的方式最大限度提高標(biāo)準(zhǔn)化水平。具體可以采取減少預(yù)制構(gòu)件種類的方法，此時(shí)在模具方面的成本投入有所減少，可批量生產(chǎn)滿足施工所需的預(yù)制構(gòu)件。以疊合梁的設(shè)計(jì)為例，待初步設(shè)計(jì)工作落實(shí)到位后，確定合適的梁截面，根據(jù)已經(jīng)明確的基本信息，在施工圖階段確定梁配筋。在前述基礎(chǔ)上，對(duì)各項(xiàng)細(xì)節(jié)進(jìn)行深度優(yōu)化設(shè)計(jì)，確?？v筋的間距、梁兩端出筋的形式均滿足要求。在此方式下，有利于減少梁端端模的種類，更便于預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)。

（3）拆分要點(diǎn)。

針對(duì)長(zhǎng)度較大的預(yù)制構(gòu)件，可以采取對(duì)稱居中拆開的方法。盡可能保證單構(gòu)件一致性，如尺寸、重量盡可能相同，高度不跨越層高。暗柱結(jié)構(gòu)以現(xiàn)澆施工成型的方法為宜，便于構(gòu)件的交接。構(gòu)件的拆分均需要根據(jù)樓層有效劃分，避免出現(xiàn)跨層拆分的情況。條件允許時(shí)，盡可能減少拼縫，保證結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性。

4 裝配式設(shè)計(jì)過程

裝配式建筑設(shè)計(jì)具有集約、精細(xì)的特點(diǎn)，五位一體模式下，裝配式建筑設(shè)計(jì)需要充分關(guān)注研發(fā)和制作階段。為了順利推進(jìn)具體的工作進(jìn)程，需要多方協(xié)同，綜合考慮業(yè)主的需求、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益等方面，以統(tǒng)籌兼顧的理念開展前期方案策劃和初步設(shè)計(jì)工作。此外，還需要密切關(guān)注預(yù)制構(gòu)件的可行性以及生產(chǎn)、安裝階段的便捷性，在安全的前提下盡可能降低成本，達(dá)到高效施工的效果。初步設(shè)計(jì)調(diào)整時(shí)，必須適時(shí)更新預(yù)制率或裝配率，調(diào)整出最具可行性的參數(shù)，以滿足項(xiàng)目要求。

切實(shí)提高設(shè)計(jì)流程的規(guī)范化水平至關(guān)重要，以便有序開展各項(xiàng)工作，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的目標(biāo)。建筑工程對(duì)預(yù)制構(gòu)件的需求量較大，如果生產(chǎn)階段的標(biāo)準(zhǔn)化程度偏低，將造成構(gòu)件質(zhì)量欠佳、成本偏高的問題。如果項(xiàng)目中應(yīng)用到新技術(shù)，應(yīng)加強(qiáng)精細(xì)化設(shè)計(jì)，保證技術(shù)可行的前提下簡(jiǎn)化工作內(nèi)容。

以疊合板的施工為例，其可能存在出筋、支撐問題，因此在設(shè)計(jì)階段應(yīng)有效規(guī)避，以標(biāo)準(zhǔn)化的方式完成加工等后續(xù)的工作，最大限度降低疊合板的出筋率，保證疊合板質(zhì)量，提高制作及安裝的效率。如何減少疊合板的支撐數(shù)量是裝配式建筑工程中的重點(diǎn)內(nèi)容，可以考慮飛筋、大板設(shè)計(jì)或根據(jù)裝配式建筑的工程要求，針對(duì)性建立新型預(yù)應(yīng)力鋼管桁架疊合板體系，在確保疊合板穩(wěn)定性的同時(shí)，減少支撐甚至達(dá)到無支撐的效果。

4.1 裝配式住宅節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

主體結(jié)構(gòu)、內(nèi)外圍護(hù)、設(shè)備管線等均是裝配式住宅節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。在具體的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，需要考慮加工和施工的便捷性要求，注重優(yōu)化設(shè)計(jì)，在不影響質(zhì)量的前提下達(dá)到成本最低化的效果。在有效保證建筑安全和質(zhì)量的基本前提下，盡可能提高建筑的工業(yè)化水平，針對(duì)疊合板出筋、飄窗連接節(jié)點(diǎn)等細(xì)部，應(yīng)注重節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)新優(yōu)化。

在預(yù)制混凝土構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)中，如果節(jié)點(diǎn)相對(duì)復(fù)雜，對(duì)工廠生產(chǎn)水平的要求較高，可能存在生產(chǎn)難度大、成本高等問題。若節(jié)點(diǎn)明顯偏簡(jiǎn)單，可以更便捷地完成生產(chǎn)和安裝作業(yè)，但難以滿足連接接頭的構(gòu)造要求。設(shè)計(jì)人員需要兼顧多方面的要求，確定可提高作業(yè)可行性和降低成本的優(yōu)質(zhì)節(jié)點(diǎn)方案。以疊合板出筋問題為例，其存在生產(chǎn)難度大、效率低的局限性，可采用四邊不出筋疊合板，以密拼的方式有效設(shè)置。

拼縫連接的單向疊合板如圖1、圖2所示。

圖1 拼縫連接的單向疊合板（單位：mm）

圖2 拼縫單向疊合板接縫

4.2 多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)

預(yù)制構(gòu)件的廠內(nèi)生產(chǎn)水平高，例如內(nèi)部鋼筋、雨水管洞等均根據(jù)工程要求提前在工廠完成，廠內(nèi)生產(chǎn)階段的作業(yè)內(nèi)容多、過程復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)水平也要求較高。針對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行深化設(shè)計(jì)時(shí)，需要多專業(yè)人員的共同參與，例如建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專業(yè)的人員協(xié)同開展設(shè)計(jì)工作，針對(duì)各專業(yè)間存在的矛盾給予有效處理，以便生產(chǎn)的順利進(jìn)行。在多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)中，可靈活應(yīng)用BIM技術(shù)，以建模分析的方式更直觀地判斷各專業(yè)的情況，直觀發(fā)現(xiàn)問題，予以有效協(xié)調(diào)。某專業(yè)的參數(shù)發(fā)生改變后，建成的模型可根據(jù)該參數(shù)的變化自動(dòng)更新，減小員工的工作量[1]。

在五位一體模式下，除了各專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)外，要求設(shè)計(jì)方積極與其他參與主體協(xié)調(diào)，如施工方、構(gòu)件生產(chǎn)方等。設(shè)計(jì)方需要深入生產(chǎn)廠，經(jīng)實(shí)地調(diào)研后掌握實(shí)際生產(chǎn)條件，根據(jù)現(xiàn)有的發(fā)展?fàn)顩r，合理安排資源配置設(shè)計(jì)工作。例如，廠內(nèi)的吊裝埋件為螺紋套筒，在設(shè)計(jì)中盡可能不使用吊環(huán)、吊釘作為吊裝埋件，如果選用會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件廠需要重新組織埋件的招標(biāo)、采購工作，使成本增加，耗費(fèi)更多的時(shí)間，不利于裝配式建筑施工的順利進(jìn)行。

5 優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。

充分關(guān)注平面、立面、構(gòu)件、部件的標(biāo)準(zhǔn)化，依托標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)方式，提高設(shè)計(jì)水平，減少在采購、模具方面的成本投入。以平面標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)為例，在此方面可以考慮現(xiàn)階段業(yè)內(nèi)主流的模塊化方案，設(shè)計(jì)各個(gè)細(xì)分模塊時(shí)，必須充分提升其聯(lián)動(dòng)性，凸顯模塊化特性。合理搭配模塊有利于優(yōu)化立面造型，提高構(gòu)件的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

（2）類框架簡(jiǎn)化體系。

裝配式住宅建筑中分戶墻隔離，建立關(guān)鍵受力剪力墻，其他區(qū)域均增設(shè)結(jié)構(gòu)柱。通過該方法的應(yīng)用，有效劃分內(nèi)部空間，輔以輕質(zhì)裝配式內(nèi)裝的方法，提升整體品質(zhì)。可以針對(duì)內(nèi)部預(yù)制剪力墻進(jìn)行合并處理，在條件允許時(shí)可以適當(dāng)增加長(zhǎng)墻，有利于減少預(yù)制剪力墻的規(guī)格數(shù)量，也能夠更高效地完成預(yù)制作業(yè)。類框架體系還可實(shí)現(xiàn)大板體系，在部分裝配式建筑工程中，可以對(duì)梁體系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，不再采用次梁，選用現(xiàn)澆梁。應(yīng)用適量大板有利于吊裝作業(yè)順利開展。

（3）研發(fā)新構(gòu)件。

可以采用U形槽構(gòu)件，達(dá)到免降板施工的效果，施工流程較優(yōu)化前有所精簡(jiǎn)。

（4）少規(guī)格設(shè)計(jì)。

裝配式建筑工程使用的預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格種類相對(duì)較多，此類構(gòu)件數(shù)量增加，需要配套更豐富的模具，在模具方面投入更多的成本。在合理的前提下應(yīng)盡可能減少預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格種類。

以某17棟單體建筑為例，在少規(guī)格設(shè)計(jì)的思路下，采用1個(gè)飄窗、2個(gè)陽臺(tái)、2種梯段板，預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格種類減少，項(xiàng)目所有建筑所需模具種類約50種。從成本角度分析，預(yù)制構(gòu)件在人工、模具的成本分別降低130元/m3和370元/m3，并有效減少了管理工作量。在少規(guī)格設(shè)計(jì)中，能夠以批量化的方式完成預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)，效率大幅度提高，能夠及時(shí)為建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)提供預(yù)制構(gòu)件。

6 結(jié)語

裝配式建筑實(shí)施廠內(nèi)加工、現(xiàn)場(chǎng)安裝的精簡(jiǎn)模式，具有流程化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化等突出特點(diǎn)。為了提高裝配式建筑的工程質(zhì)量，應(yīng)合理應(yīng)用五位一體模式，注重研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、采購、施工各階段的各項(xiàng)細(xì)分工作。在設(shè)計(jì)階段需要確定可行的流程，保證優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的秩序性，提高預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量，提高效率、減少成本，推動(dòng)裝配式建筑行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。