馮菲菲

廣州瀚華建筑設(shè)計有限公司 廣東 廣州 510000

1 國內(nèi)裝配式建筑發(fā)展

1.1 政策背景

從建國初步時期我國就開始了對建筑行業(yè)怎樣進(jìn)行工業(yè)化進(jìn)行探索。國務(wù)院在2016年提出《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》，文中提出“積極推廣應(yīng)用綠色新型建材、裝配式建筑和鋼結(jié)構(gòu)建筑。用10年左右時間爭取預(yù)制式建筑建造比例占新建建筑的30%，且裝配率不低于50%”的目標(biāo)[1]。這個“意見”提出后全國各地政府陸續(xù)出臺了政策對裝配式建筑進(jìn)行扶持推進(jìn)發(fā)展。隨著《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部“十三五“裝配式建筑行動方案》等這些政策頒發(fā)，意味著我國建筑工業(yè)化進(jìn)入高效發(fā)展階段。其中居住建筑因為建設(shè)量大及建設(shè)范圍廣，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分。20年來隨著我國的房地產(chǎn)的發(fā)展及成熟，居住類項目整個開發(fā)建設(shè)系統(tǒng)也比較成熟，住宅工業(yè)化是一個必然的選擇。由部品組合而構(gòu)建的住宅建筑，意味著實現(xiàn)住宅工業(yè)化的基礎(chǔ)技術(shù)離不開部品的發(fā)展。

1.2 產(chǎn)業(yè)需求

前幾十年，國內(nèi)人工成本比較低，民眾對環(huán)境保護(hù)的意識不高，鋼筋混凝土建筑這種采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆技術(shù)的建筑成本相對裝配式建筑較低，符合當(dāng)時經(jīng)濟(jì)大環(huán)境需求。經(jīng)過這些年發(fā)展后，國內(nèi)廉價勞動力優(yōu)勢降低，民眾環(huán)保意識也提高了。裝配式建筑發(fā)展有利于傳統(tǒng)建筑產(chǎn)業(yè)由依靠密集勞動力的“粗放型”建造方式轉(zhuǎn)向依靠創(chuàng)新科技型的“精細(xì)化”建造方式，告別之前的高耗能和高污染建筑，向低碳環(huán)保的綠色建筑推進(jìn)。目前行業(yè)內(nèi)的相關(guān)企業(yè)對推行裝配式建筑有著許多顧慮，對這塊的認(rèn)知還比較淺薄。在整個華南區(qū)，裝配式建筑主要出現(xiàn)由政府牽頭主導(dǎo)的項目或者是政府在出讓土地時通過用地規(guī)劃條件硬性要求配置，否則房地產(chǎn)開發(fā)商建設(shè)的項目時是很少能主動性使用裝配式建筑，反而通常想著規(guī)避掉裝配式建筑，最根本的原因是現(xiàn)階段裝配式建筑對比傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工模式會加大建造成本。因此采用標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計讓住宅建筑在使用裝配式建筑時能達(dá)到降本增效的效果，是住宅工業(yè)化的需求。

1.3 研究內(nèi)容和意義

順應(yīng)時代發(fā)展，對裝配式住宅建筑進(jìn)行研究，推進(jìn)國內(nèi)裝配式建筑的建設(shè)，讓建筑建造方式向高科技靠近，實現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，本文選取華南地區(qū)住宅戶型作為研究對象，闡述了裝配式建筑的概念和特點(diǎn)，戶型模塊化設(shè)計對裝配式住宅的作用，提出標(biāo)準(zhǔn)化戶型設(shè)計是其的重要部分。具有促進(jìn)住宅建筑整體建設(shè)與室內(nèi)裝修一體化，減少建筑垃圾總量，促進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；工業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，減少社會資源浪費(fèi)和環(huán)境污染；促進(jìn)工業(yè)化生產(chǎn)建筑部品，優(yōu)化資源和提高勞動效率，實現(xiàn)升級生產(chǎn)模式的目標(biāo)，實現(xiàn)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的意義。

2 裝配式住宅建筑概念及現(xiàn)狀

2.1 概念

以建筑構(gòu)件通過工廠化預(yù)制生產(chǎn)，運(yùn)送到施工現(xiàn)場后將建筑構(gòu)件按規(guī)定的技術(shù)組裝而成的一棟建筑，稱為裝配式建筑。其的結(jié)構(gòu)體系、外圍防護(hù)體系、設(shè)備及管道系統(tǒng)、室內(nèi)裝飾系統(tǒng)均采用預(yù)制構(gòu)件組裝。主要形式包括預(yù)制混凝土建筑、預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)建筑和預(yù)制木結(jié)構(gòu)建筑等。裝配式建筑是建筑與裝飾的一體化設(shè)計與施工，以減少二次施工中人力物力浪費(fèi)，具有低碳、低能耗、低污染的特點(diǎn)，符合綠色建筑發(fā)展要求[2]。因此裝配式建筑產(chǎn)品的研究思路也是部品化、標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化、系統(tǒng)集成化。

近20年的房地產(chǎn)發(fā)展，我國住宅建筑已經(jīng)進(jìn)行了工業(yè)化，其是裝配式建筑中常見的類型。建筑作為實體具有的復(fù)雜系統(tǒng)涉及到很多方面，具有以使用功能為主向?qū)У奶攸c(diǎn)，有大量、相同及可標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的部品。住宅中的戶型平面功能房間具有明確的、模數(shù)化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的特性，住宅的品質(zhì)高低大部分受戶型平面設(shè)計影響。部品作為構(gòu)成住宅建筑的基本單元，其的設(shè)計水平直接影響住宅的生產(chǎn)和建設(shè)，是住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵，因此需要充分考慮部品集成設(shè)計。

2.2 現(xiàn)狀分析

裝配式住宅特點(diǎn)主要是：部品化、標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化、系統(tǒng)集成化。戶型設(shè)計的好壞直接影響著住宅建筑進(jìn)行推行裝配式應(yīng)用程度的高低。裝配式建筑中墻壁、屋頂、管道等都屬于基礎(chǔ)元素，對這些元素程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，進(jìn)行組合，衍生出多種不同形式的戶型組合。由大規(guī)模批量生產(chǎn)并具有通用性的PC構(gòu)件進(jìn)行不同結(jié)構(gòu)形式組合形成的裝配式住宅，其核心是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，模數(shù)化設(shè)計是其的基礎(chǔ)。

裝配式住宅建筑有以下優(yōu)勢：

（1）提高施工效率，縮短工期時間。施工現(xiàn)場，大部分的建筑構(gòu)件采用組裝的模式，只有少量的節(jié)點(diǎn)需要進(jìn)行現(xiàn)澆，這樣的施工特點(diǎn)極大地減少現(xiàn)場施工工作量和現(xiàn)澆建造養(yǎng)護(hù)時間。

（2）提升建筑施工質(zhì)量，降低施工成本。預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化加工，采用自動化和智能化作業(yè)工序避免了人為造成的錯誤，精準(zhǔn)的構(gòu)件尺寸，降低人為失誤的幾率，降低材料浪費(fèi)，提升了建筑建造的質(zhì)量。

（3）資源整合，增加效率。建筑構(gòu)件具有標(biāo)準(zhǔn)性、系統(tǒng)性、通用性，這些特性讓鋼模板等施工模具多場景使用的重復(fù)率提升。降低了建筑垃圾數(shù)量、污水排放量和施工現(xiàn)場揚(yáng)塵量，同時工地噪音也減弱了。

同時裝配式住宅建筑也有以下劣勢：

（1）標(biāo)準(zhǔn)化程度低，成本沒有合理攤銷。很多設(shè)計單位、建設(shè)單位不懂預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)及安裝工藝，標(biāo)準(zhǔn)化和模數(shù)化概念不清晰，對裝配式建筑特征沒有提前考慮，導(dǎo)致很多建設(shè)項目標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，模具利用重復(fù)率不高，導(dǎo)致構(gòu)件運(yùn)輸和安裝的時間成本高。

（2）技術(shù)體系及相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)鏈不健全。裝配式建筑目前正處于起步階段，業(yè)內(nèi)從業(yè)人員普遍缺乏相關(guān)知識儲備和工程實踐，技術(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范不健全。裝配式建筑要求設(shè)計、生產(chǎn)、施工、研發(fā)、維修等相關(guān)專業(yè)精密配合，但現(xiàn)階段缺少裝配式項目經(jīng)驗豐富同時擁有裝配式設(shè)計、生產(chǎn)和施工能力的專業(yè)單位。整體沒有形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系、實施細(xì)則、驗收規(guī)范等還沒有完全信息對稱。

3 華南地區(qū)裝配式住宅戶型標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計

3.1 華南地區(qū)戶型特點(diǎn)

華南地區(qū)是海洋性亞熱帶季風(fēng)帶，天氣特點(diǎn)是夏天高溫多雨，冬天是北方冷空氣南下后才會變冷，全年平均溫度在22℃，相對平均濕度79度。悶熱潮濕的天氣導(dǎo)致居民喜歡明廚明衛(wèi)明室，通風(fēng)效果好，大陽臺、大窗戶設(shè)計的戶型。戶型特色體現(xiàn)在朝向、采光以及通風(fēng)要求上。在90㎡以上舒適型為主的戶型普遍要求坐北朝南，明廚明衛(wèi)，實現(xiàn)南北通風(fēng)對流；部分在90㎡以下的戶型在沒條件的情況下才會出現(xiàn)朝東向或北向的情況，所有居室都必須有直接采光通風(fēng)。戶型平面呈現(xiàn)的特點(diǎn)是大面寬少進(jìn)深，朝南向的房間開間數(shù)越多，戶型品質(zhì)就越好，市場接受度越高。目前市場上主流產(chǎn)品是南向3開間、4開間的戶型。

3.2 戶型標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計原則

模塊化設(shè)計是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的前提，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計是預(yù)制式建筑設(shè)計的核心。建筑構(gòu)件的大規(guī)模生產(chǎn)具有不同的工業(yè)化形式和建筑構(gòu)件的多功能性。模數(shù)化式設(shè)計將不同建筑的零部件尺寸具有協(xié)調(diào)性并能互換使用，提升了設(shè)計和施工的工作速度和降低建筑成本。裝配式住宅建筑的基礎(chǔ)是建筑的模數(shù)化和模塊化。戶型開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品應(yīng)注重模塊化的研究和應(yīng)用，模塊是標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的核心元素。模塊是指半自律的子系統(tǒng)，它按照一定的規(guī)則與其他類似的子系統(tǒng)連接起來，形成一個更復(fù)雜的系統(tǒng)或過程[3]。

從系統(tǒng)的角度對模塊的定義是指模塊包含多層級結(jié)構(gòu)的一個系統(tǒng)，在遵循共同設(shè)計原則的前提下，其具有的自主性設(shè)計要素，并且可以獨(dú)立對其進(jìn)行設(shè)計。其具有以下三大特征：可組合、可分解、可集合，進(jìn)行模塊化操作以這些特征為基礎(chǔ)，建筑材料模塊化體系是戶型設(shè)計要素模塊化的基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的思路是以需求導(dǎo)向和逐級升級配置為基礎(chǔ)，將設(shè)計元素模塊以水平橫向性的邏輯進(jìn)行組合配置升級。一棟住宅建筑可以認(rèn)作一個大完整模塊，其又由五個層次完成小模塊組合，由小到大分成五層級。其中：第一層級由家具部件板材和其他建筑材料模塊構(gòu)成，具有可通用的尺寸；第二層級由具體空間中帶有使用功能的家具模塊構(gòu)成；第三層級是廚房、客廳、衛(wèi)生間等這些構(gòu)成房屋類型具有功能空間的模塊；第四層級是由不同面積段及房型的戶型模塊和不同公共交通組織模式的公區(qū)模塊，第五層級則是每個標(biāo)準(zhǔn)層平面的層模塊。目前，住宅建筑的設(shè)計及建造效率提升，也得益于預(yù)制構(gòu)件、成品衛(wèi)浴、成品廚房等這些部品模塊的推廣及應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計中模塊可分成功能模塊庫、小部品模塊庫、平面模塊庫和立面模塊庫。其中功能模塊庫是將廚房功能空間、衛(wèi)生間功能空間、陽臺功能空間等歸為一類；小部品模塊庫里有陽臺欄桿、空調(diào)百葉、入戶門、空調(diào)機(jī)位等部位。這4個模塊庫一起組成住宅建筑的標(biāo)準(zhǔn)化資料庫，然后再同時協(xié)同將建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、暖通空調(diào)五個專業(yè)細(xì)致的落到到每個建筑細(xì)部，達(dá)到實現(xiàn)整體建筑的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化。

3.3 戶型標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計前期工作

在進(jìn)行戶型平面標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的前期，需要對以下一些設(shè)計的因素做充分了解和考慮，它們分別是項目地理位置、當(dāng)?shù)厥袌龅男枨蟆?dāng)?shù)胤煞ㄒ?guī)、開發(fā)商對該項目的住宅品類定位等，并且建筑專業(yè)需要同步協(xié)同結(jié)構(gòu)工程、室內(nèi)裝修工程、給排水工程、暖通空調(diào)工程、電氣工程及消防工程等專業(yè)人員一起多個方面對標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計分解，在完成上面這些工作后才能開始戶型標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的具體內(nèi)容設(shè)計。建筑師作為設(shè)計任務(wù)的牽頭人，要積極與業(yè)主單位負(fù)責(zé)人進(jìn)行溝通，充分了解住宅建筑專業(yè)部分需要用到的每一個需要設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)模塊具體相關(guān)數(shù)據(jù)信息，以及在實際中各個項目建設(shè)中需要用到的建筑材料的部件信息，這對后面的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計有著大量的基礎(chǔ)信息。同時需要對建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、各功能區(qū)面積控制指標(biāo)、建筑結(jié)構(gòu)的建造控制指標(biāo)和建筑設(shè)計相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行完善，還需要根據(jù)以下一些相關(guān)資料進(jìn)行設(shè)計，比如項目開發(fā)商提供的住宅建筑設(shè)計模板的數(shù)據(jù)，以及建筑行業(yè)內(nèi)的有關(guān)住宅設(shè)計規(guī)范及資料中一些標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)。為了實現(xiàn)戶型標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的完整性，需要對信息整理。比如對符合地區(qū)的住宅區(qū)住宅建筑進(jìn)行設(shè)計歸納、分析和總結(jié)；整理住宅戶型的細(xì)節(jié)，例如要詳細(xì)收集該地區(qū)市場上認(rèn)可度較高的戶型的平面組合形式、戶型的使用率、房間數(shù)量、南向開間數(shù)量、功能空間（客廳、主臥、廚房、衛(wèi)生間等）的開間面寬及進(jìn)深數(shù)據(jù)，公共核心筒的形式等信息。

3.4 戶型平面標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計

戶型標(biāo)準(zhǔn)層平面是由1個及以上的獨(dú)立居住單元和公共交通核心筒組合而成。開始設(shè)計戶型平面的時候，應(yīng)先了解居住單元里根據(jù)使用功能分類的五大模塊。其中戶型的廚房、衛(wèi)生間為配套功能空間；玄關(guān)作為戶型的入戶空間；主臥室、次臥室、書房是戶型的居住生活空間，同時也是私密空間；而居住單元里的公共空間則由客廳和餐廳組成；陽臺則是連接戶型室內(nèi)外過渡的流通性空間。一個獨(dú)立的居住單元就是把上面的五種空間通過模塊的形式根據(jù)需要的戶型品質(zhì)定位，確定的面積區(qū)間后，再進(jìn)行房間數(shù)量、衛(wèi)生間數(shù)量等需要進(jìn)行組合連接而成，最后呈現(xiàn)類似2房2廳1衛(wèi)或者3房2廳2衛(wèi)的居住單元平面模式[4]。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計時，先根據(jù)這5種模塊分開設(shè)計，然后實際項目根據(jù)需要進(jìn)行組合拼接。根據(jù)需要的戶型平面形態(tài)設(shè)計公共交通空間核心筒的布置時，要注意除了遵循國家的規(guī)范的相關(guān)要求外，同時兼顧當(dāng)?shù)丶夹g(shù)管理規(guī)范等審批要求。在滿足規(guī)范的前提下，根據(jù)項目具體需要調(diào)整一些彈性空間，優(yōu)化一些戶型空間從而達(dá)到貼合項目的需求。

設(shè)計時需要了解各模塊特征及基本需求，例如設(shè)計客廳時要了解其是居住單元里的公共空間，有著對外接待外來人員的功能，具有家庭向外展示形象的作用，同時也要滿足平日家庭成員使用的要求，是使用頻率較高的空間。因此除了有最基本尺度控制，還得注意要保證它的自然通風(fēng)、直接采光。如果要將餐廳與客廳進(jìn)行合并，在設(shè)計上會出現(xiàn)橫廳和豎廳兩種情況。采用豎廳時只有一個開間，要控制面寬與進(jìn)深的尺寸比在1：2之內(nèi)，為了放置家具客廳內(nèi)墻長度需要≥3m，同時保證不少于一個直接采光的門或窗，如果有2個以上的直接采光門或窗，這個空間就變得十分舒適，常用的做法時客廳或餐廳的外墻外挑深度1.8m左右的陽臺或1.5m寬以上窗戶。為了保證戶型空間完整性及舒適度，結(jié)構(gòu)設(shè)計時要保證每個居住單元空間上空不出現(xiàn)橫跨外露的頂面梁，同時電專業(yè)設(shè)計時要根據(jù)各個功能區(qū)塊需求布局插座。

對各個模塊單元的設(shè)計完成后，根據(jù)需要與核心筒模塊拼接組成戶型平面。采用模塊設(shè)計的戶型能靈活調(diào)節(jié)戶型配比，機(jī)動性強(qiáng)，達(dá)到快速滿足項目設(shè)計要求；對于住宅項目有大量同類型的居住單元需求，模塊化的組合布置模式，讓二次設(shè)計可以模塊拼接后能快速進(jìn)行修改調(diào)整，實現(xiàn)了住宅建筑的產(chǎn)業(yè)化，實現(xiàn)大面積的裝配式建筑應(yīng)用；由于每個家庭的日常生活和家庭人員構(gòu)成的差異，不同的住戶對居住功能空間有不同的需求，同時對舒適度這種主觀性的感知度也不同，因此功能模塊設(shè)計能在后期業(yè)主根據(jù)個人需求對這些模塊進(jìn)行個性化調(diào)整，讓家居空間更適合自己。戶型標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計有著很多優(yōu)點(diǎn)，但是在實際項目應(yīng)用中要注意避免以下問題：同個項目的客群定位要和戶型配置一致，戶型平面標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計時產(chǎn)品的升級邏輯應(yīng)該是在同樓型同產(chǎn)品線為基礎(chǔ)，以面積段增加為主導(dǎo)配置不同數(shù)量的房型形成不同的居住單元。

4 結(jié)語

戶型平面標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，極大提升了住宅項目工程進(jìn)度，推進(jìn)裝配式建筑的發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計選用時要結(jié)合項目所在地區(qū)氣候條件和市場需求，對標(biāo)準(zhǔn)模塊可進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，調(diào)整組合出適用當(dāng)?shù)氐脑O(shè)計方案。戶型標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計提升了裝配式建筑構(gòu)件模具的重復(fù)利用，增大裝配式構(gòu)件的量產(chǎn)，推進(jìn)裝配式住宅建筑廣泛建設(shè)，實現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的需求。