裝配式住宅設(shè)計施工一體化探討

鄭沁

摘要：基于我國現(xiàn)代建筑業(yè)傳統(tǒng)的現(xiàn)場施工方式，裝配式住宅是一種新型的混凝土建筑結(jié)構(gòu)，它是我國住宅建設(shè)發(fā)展的主要方向，本文主要分析了裝配式建筑的特點和目前的產(chǎn)業(yè)環(huán)境，提出EPC模式在裝配式建筑中的優(yōu)勢，以上海余山21丘大型動遷居住社區(qū)為例，分析裝配式住宅設(shè)計施工一體化的應(yīng)用及實踐，對住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有著重要意義。

關(guān)鍵詞：裝配式住宅；EPC模式；設(shè)計；施工

引言

傳統(tǒng)上的建筑業(yè)通常采用現(xiàn)場施工的方法，存在著費時費力、效率不高、功能單一等缺點，裝配式住宅的發(fā)展有利于提升建筑業(yè)的科技水平和管理水平，節(jié)約資源，有利于住宅的可持續(xù)發(fā)展，是建設(shè)住宅發(fā)展的必然走向，進入低碳節(jié)能環(huán)保的新型建筑模式。本文通過對佘山21丘應(yīng)用案例的研究，主要從結(jié)構(gòu)體系、戶型組合和立面多樣化設(shè)計施工一體化角度，因地制宜合理選擇技術(shù)方案，為住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供一些實踐指導(dǎo)，希望對今后的裝配式住宅研究有所幫助。

1裝配式建筑的特點和產(chǎn)業(yè)環(huán)境

1.1裝配式建筑的主要特征

所謂裝配式建筑，即采用預(yù)制的構(gòu)件（部件）在建設(shè)地點裝配而成的建筑。建立在建筑工業(yè)化的基礎(chǔ)之上，通過現(xiàn)代化的制造、運輸、安裝和科學(xué)管理的大工業(yè)的生活方式。它的主要特征是從信息化管理出發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，工廠化生產(chǎn)，裝配化施工及一體化裝修。

1.2采用裝配式的目的及目標(biāo)

采用裝配式主要是為了減少勞動力的使用，規(guī)避用工荒；減少手工操作，提高產(chǎn)品質(zhì)量；降低勞動強度，改善工作環(huán)境；減少材料消耗，降低施工噪音；提高施工速度，降低工程成本。從而突破資源和環(huán)境的約束，實現(xiàn)建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和可持續(xù)發(fā)展。

1.3政策支持及獎勵

對于新型的建筑產(chǎn)業(yè)我國政府制定了一些主要政策文件，如《綠色建筑行動方案》<國辦發(fā)（2013）1號>，《關(guān)于本市進一步推進裝配式建筑發(fā)展的若干意見》<滬府辦發(fā)（2013）52號>，《上海市綠色建筑發(fā)展三年行動計劃（2014-2016）》等，2016年實現(xiàn)裝配率不低于40%。在規(guī)劃容積率獎勵，差異化預(yù)售，綠建補貼方面給予一些政策獎勵。

2EPC模式在裝配式建筑中的優(yōu)勢

2.1傳統(tǒng)模式

傳統(tǒng)模式上各企業(yè)單獨面向甲方造成設(shè)計、制備、施工脫節(jié)，各自為政，產(chǎn)業(yè)鏈不整合，沒有形成合力，從而造成市場、利益、責(zé)任相分離。各階段模型互不關(guān)聯(lián)，協(xié)調(diào)能力差，模型間難以保持一致，造成重復(fù)工作，無法互聯(lián)、互通和互檢。

2.2EPC模式及特點

EPC模式是由業(yè)主和總包為代表的二元管理，業(yè)主僅派業(yè)主代表負責(zé)監(jiān)督管理，總承包商具有更大權(quán)利和靈活性，以設(shè)計為主導(dǎo)，專業(yè)工程師全程監(jiān)督和管理。對業(yè)主有利于建設(shè)目標(biāo)順利實現(xiàn)，對項目的直接監(jiān)控力降低。承包商責(zé)需承擔(dān)全部風(fēng)險，包括可預(yù)見或不可預(yù)見的。

EPC模式的產(chǎn)業(yè)鏈閉合，它們緊密結(jié)合，目標(biāo)統(tǒng)一；形成合力，減少內(nèi)耗；責(zé)任連帶，利益共享；競爭和抗風(fēng)險能力強。EPC模式的信息集成（見圖1）是在設(shè)計階段建立統(tǒng)一的基礎(chǔ)模型，各專業(yè)、各階段在一個模型上工作，保證BIM模型的唯一、準(zhǔn)確、全面，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效運轉(zhuǎn)、共享、集成。它是基于BIM模型的互聯(lián)、互通和互檢。

2.3EPC模式裝配式住宅案例實踐研究

下面以上海佘山21丘大型動遷居住社區(qū)為例，項目總建筑面積約96萬㎡，綜合綠地率為35%。包括十塊住宅用地，建筑層數(shù)為9-11層電梯房，規(guī)劃包含動遷住宅、出租公寓、沿街商業(yè)、及大型綠地和大型地下商業(yè)等。項目的方案由外方設(shè)計，施工圖設(shè)計由集團下的設(shè)計公司負責(zé)完成，預(yù)制產(chǎn)品均由集團下的新型材料公司生產(chǎn)，施工由集團公司總承包，充分體現(xiàn)了EPC模式的設(shè)計施工一體化。

3裝配式住宅設(shè)計

3.1結(jié)構(gòu)體系設(shè)計

結(jié)構(gòu)體系的形式及其空間關(guān)系的合理陛不僅直接影響到建筑物的安全，而且關(guān)系到能否達到建筑物預(yù)定的功能要求和能否取得合理的經(jīng)濟效益。裝配式建筑采用與現(xiàn)澆等同的設(shè)計原則，結(jié)構(gòu)體系及建造高度應(yīng)符合規(guī)范要求。

本項目的住宅樓采用SP疊合板預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)體系，它的連接構(gòu)造較為簡單、墻體可快速拼裝到位、節(jié)省現(xiàn)場支撐、施工便捷；樓板具有較大跨度，可實現(xiàn)室內(nèi)大空間，便于空間靈活分隔等優(yōu)勢。

外墻采用預(yù)制反打面磚夾芯保溫墻或彩色混凝土，內(nèi)墻采用預(yù)制混凝土，樓蓋為預(yù)制預(yù)應(yīng)力SP疊合板，樓梯、陽臺、雨篷采用預(yù)制混凝土（見圖2）。集外墻裝飾、保溫、門窗、結(jié)構(gòu)于一體的預(yù)制混凝土夾心保溫墻板作為外墻板，解決了門窗、墻體滲水，外保溫、外飾面磚脫離等建筑質(zhì)量通病，而且還實現(xiàn)了保溫與結(jié)構(gòu)的同壽命，充分體現(xiàn)了較高的體系集成度。

3.2建筑設(shè)計

3.2.1戶型組合設(shè)計研究

戶型組合設(shè)計就是提煉具有足夠典型性的典型，再靈活多樣的組合成各種建筑，是裝配式住宅設(shè)計中最典型的設(shè)計手法。21丘項目的戶型組合設(shè)計主要采用了以下兩種組合方式。

單元定型組合通常采用固定結(jié)構(gòu)單元模塊組合或分解成一種或兩種戶型。在下圖中（見圖3），將2個獨立的單元戶型組合成一個超大戶型，分別打通中間的儲藏空間使得其變成室內(nèi)過道，減少一個廚房將其變?yōu)榕P室，組合成一個可三代同居的大居室。

以戶為單位靈活劃分空間的組合方式通常借用輕質(zhì)隔墻二次劃分空間，其承重墻體往往與分戶墻的隔聲、防火等功能相一致，因而大都采用與結(jié)構(gòu)單元相一致的以“戶”為組合單位進行組合，它的局限性是戶型面積變化的靈活性較小。在下圖中（見圖4），衛(wèi)生間、廚房等因樓板留洞等因素在結(jié)構(gòu)單元內(nèi)保持原位置，去掉原書房與客廳間的隔墻，將書房改為餐廳，中間用可移動電視機柜來隔斷。實現(xiàn)真正意義上的大開間、可自由分隔的住宅理念，具有良好的降噪隔震效果，住宅舒適度大大提高。

3.2.2立面設(shè)計研究

21丘項目的外形設(shè)計采用水平和垂直相結(jié)合的構(gòu)圖方式。住宅在水平構(gòu)圖上有預(yù)制外墻劃分，窗戶、陽臺、女兒墻的劃分，運用分隔縫做層間劃分等。在垂直構(gòu)圖上運用外凸的預(yù)制構(gòu)件作有規(guī)律的垂直重復(fù)，在平直的外立面上突出陽臺組成一個小體部突出于外墻，使外立面變成一個一個由陽臺構(gòu)成的豎向體部劃分成豎向段落。

住宅細部是外形的重要組成部分，每個細部幾乎都是住戶要經(jīng)常使用的構(gòu)件，裝配式住宅的外觀受生產(chǎn)方式的制約更要注意細部處理的變化。21丘項目在細部處理上采用預(yù)制陽臺、樓梯、雨篷、女兒墻等等。

3.3裝配式住宅施工

裝配式住宅的施工主要包括預(yù)制構(gòu)件工廠化制作以及結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場拼裝兩部分。其中構(gòu)件的預(yù)制應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙，2013年集團成立了新型建筑材料有限公司，并于2014年完成位于松江佘山的第一個預(yù)制產(chǎn)品生產(chǎn)工廠的建設(shè)，并生產(chǎn)21丘項目的所有預(yù)制產(chǎn)品。現(xiàn)場的拼裝環(huán)節(jié)主要為構(gòu)件吊裝和裝配成型。

3.4工效研究

以21丘一幢11層小高層住宅為例（裝配率80%），工業(yè)預(yù)制在主體結(jié)構(gòu)上縮短20天，粗裝修上大大縮短80天，二次結(jié)構(gòu)和精裝修的工期相同，總工期一共縮短了100天。預(yù)制體系中的二次結(jié)構(gòu)（內(nèi)隔墻），若采用新型內(nèi)隔墻材料，可進一步壓縮工期。由此可見，裝配式住宅在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時極大地提高了施工速度，提高住宅的開發(fā)率，促進住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

4結(jié)論與展望

在設(shè)計施工一體化的模式中，業(yè)主可以統(tǒng)一部署現(xiàn)場集中辦公，開發(fā)、施工、設(shè)計各方可第一時間對現(xiàn)場的即時問題展開討論與協(xié)商：緊密的內(nèi)部溝通促使生產(chǎn)施工能更為準(zhǔn)確地把控設(shè)計意圖，有效縮短設(shè)計與施工磨合期，令設(shè)計構(gòu)思與施工操作盡可能達到“無縫銜接”。設(shè)計更為密切地融入施工過程，可為施工難度較大的措施與方案提供復(fù)核驗算，還可優(yōu)化較為復(fù)雜的設(shè)計方案來降低項目實施的過程風(fēng)險，有效避免工程浪費。通過一體化，可以對整個工程的進度、質(zhì)量、成本等進行有效的控制。各方作為集團內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈的組成，雖有分工，但共當(dāng)風(fēng)險，可相互支持，相互驗證，避免拖沓推委，有利于創(chuàng)精品工程。一體化的模式有效地促成了內(nèi)部優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)的結(jié)合。

裝配式住宅作為我國住宅未來發(fā)展的必要手段，通過對裝配式住宅設(shè)計施工一體化的化的研究結(jié)果表明，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工兩方面的研究，有利于優(yōu)化已有的設(shè)計施工方法，進一步促進裝配式建筑的發(fā)展。