装配式建筑设计要点解析

2023-08-23 理论教育版权反馈

【摘要】：图2.7装配式建筑施工场地要求2.平面设计要点解析预制装配式建筑平面设计应遵循模数协调原则,优化套型模块的尺寸和种类,实现住宅预制构件和内装部品的标准化、系列化和通用化,完善住宅产业化配套应用技术,提升工程质量,降低建造成本。

1.规划设计要点解析

预制装配式建筑的规划设计在满足采光、通风、间距、退线等规划要求情况下,宜优先采用由套型模块组合的住宅单元进行规划设计。以安全、经济、合理为原则,考虑施工组织流程,保证各施工工序的有效衔接,提高效率。由于预制构件需要在施工过程中运至塔式起重机所覆盖的区域内进行吊装,因此在总平面设计中应充分考虑运输通道的设置,合理布置预制构件临时堆场的位置与面积,选择适宜的塔吊位置和吨位,塔式起重机位置应根据现场施工方案进行调整,以达到精确控制构件运输环节,提高场地使用效率,确保施工组织便捷及安全(图2.7)。

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图2.7　装配式建筑施工场地要求

2.平面设计要点解析

预制装配式建筑平面设计应遵循模数协调原则,优化套型模块的尺寸和种类,实现住宅预制构件和内装部品的标准化、系列化和通用化,完善住宅产业化配套应用技术,提升工程质量,降低建造成本。以住宅建筑为例,在方案设计阶段,应对住宅空间按照不同的使用功能进行合理划分,结合设计规范、项目定位及产业化目标等要求确定套型模块及其组合形式。平面设计可以通过研究符合装配式结构特性的模数系列,形成一定标准化的功能模块,再结合实际的定位要求等形成合适工业化建造的套型模块,由套型模块再组合形成最终的单元模块(图2.8)。

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图2.8　装配式住宅的标准化设计产品

建筑平面宜选用大空间的平面布局方式,合理布置承重墙及管井位置,实现住宅空间的灵活性、可变性。套内各功能空间分区明确、布局合理。通过合理的结构选型,减少套内承重墙体的出现,使用工业化生产的易于拆改的内隔墙划分套内功能空间。如装配式住宅建筑大空间实现了灵活性、可变性,一个套型应根据家庭使用功能的需要灵活改变。

3.立面设计要点解析

预制装配式建筑的立面设计应利用标准化、模块化、系列化的套型组合特点。预制外墙板可采用不同饰面材料展现不同肌理与色彩的变化,通过不同外墙构件的灵活组合,实现富有工业化建筑特征的立面效果。预制装配式建筑外墙构件主要包括装配式混凝土外墙板、门窗、阳台、空调板和外墙装饰构件等,可以充分发挥装配式混凝土剪力墙结构住宅外墙构件的装饰作用,进行立面多样化设计。立面装饰材料应符合设计要求,预制外墙板宜采用工厂预涂刷涂料、装饰材料反打、肌理混凝土等装饰一体化的生产工艺。当采用反打一次成型的外墙板时,其装饰材料的规格尺寸、材质类别、连接构造等应进行工艺试验验证,以确保质量。例如,在江苏南京丁家庄二期保障性住房A28地块示范项目中,底部商业裙房立面的预制标准化GRC外挂艺术肌理板如图2.9和图2.10所示。

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图2.9　商业裙房立面的预制标准化GRC外挂艺术肌理板

外墙门窗在满足通风采光的基础上,通过调节门窗尺寸、虚实比例以及窗框分隔形式等设计手法形成一定的灵活性;通过改变阳台、空调板的位置和形状,可使立面具有较大的可变性;通过装饰构件的自由变化可实现多样化立面设计效果,满足建筑立面风格差异化的要求。

4.预制构件设计要点解析

预制装配式建筑的预制构件设计应遵循标准化、模数化原则;应尽量减少构件类型,提高构件标准化程度,降低工程造价。对于开洞多、异型、降板等复杂部位可考虑现浇的方式。注意预制构件质量及尺寸,综合考虑项目所在地区构件加工生产能力及运输、吊装等条件。同时,预制构件具有较高的耐久性和耐火性。预制构件设计应充分考虑生产的便利性、可行性以及成品保护的安全性。当构件尺寸较大时,应增加构件脱模及吊装用的预埋吊点的数量。预制外墙板应根据不同地区的保温隔热要求选择适宜的构造,同时考虑空调留洞及散热器安装预埋件等安装要求。对于非承重的内墙宜选用自重小,易于安装、拆卸且隔声性能良好的填充墙体等。例如,内围护填充墙体采用陶粒混凝土板、NALC板等成品板材。该板材自重小,对结构整体刚度影响小,防火及隔声性能好,且无放射性和有害气体溢出,绿色环保,适宜推广(图2.11)。可根据使用功能灵活分隔室内空间,非承重内墙板与主体结构的连接应安全可靠,满足抗震及使用要求。用于厨房及卫生间等潮湿空间的墙体应具有防水、易清洁的性能。内隔墙板与设备管线、卫生洁具、空调设备及其他构配件的安装连接应牢固可靠。

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图2.10　预制GRC外挂艺术肌理板

(a)预制GRC外挂艺术肌理板剖切示意图;(b)GRC外挂节点详图

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图2.11　陶粒混凝土板成品板材

预制装配式建筑的楼盖宜采用叠合楼板,结构转换层、平面复杂或开间较大的楼层、作为上部结构嵌固部位的地下室楼层宜采用现浇楼盖。楼板与楼板、楼板与墙体间的接缝应保证结构整体性。叠合楼板应考虑设备管线、吊顶、灯具安装点位的预留、预埋,满足设备专业要求。空调室外机搁板宜与预制阳台组合设置。阳台应确定栏杆留洞、预埋线盒、立管留洞、地漏等的准确位置。预制楼梯应确定扶手栏杆的留洞及预埋,楼梯踏面的防滑构造应在工厂预制时一次成型,且采取成品保护措施。

5.构造节点设计要点解析

装配式建筑只是一种结构的建造方式,它的规范和标准,依然建立在国家的设计规范和标准之上,等同于现浇结构。由于建造方式与现浇建筑不同,所以在构造节点设计上有所不同。

预制构件连接节点的构造设计是装配式混凝土剪力墙结构住宅的设计关键。预制外墙板的接缝、门窗洞口等防水薄弱部位的构造节点与材料选用应满足建筑的物理性能、力学性能、耐久性能及装饰性能的要求。各类接缝应根据工程实际情况和所在气候区等,合理进行节点设计,满足防水及节能要求。预制外墙板垂直缝宜采用材料防水和构造防水相结合的做法,可采用槽口缝或平口缝;预制外墙板水平缝采用构造防水时宜采用企口缝或高低缝。接缝宽度应考虑热胀冷缩及风荷载、地震作用等外界环境的影响。外墙板连接节点的密封胶应具有与混凝土的相容性以及规定的抗剪切和伸缩变形能力,还应具有防霉、防水、防火、耐候性等材料性能。对于预制外墙板上的门窗安装应确保其连接的安全性、可靠性及密闭性。

装配式混凝土剪力墙结构住宅的外围护结构热工计算应符合国家建筑节能设计标准的相关要求,当采用预制夹心外墙板时,其保温层宜连续,保温层厚度应满足项目所在地区建筑围护结构节能设计要求。保温材料宜采用轻质高效的,安装时保温材料含水率应符合现行国家相关标准的规定。如图2.12所示,外围护结构(外山墙)全部采用预制装配式三合一夹心保温剪力墙的做法,即将结构的剪力墙、保温板、混凝土模板预制在一起。在保证结构安全性的同时,也兼顾了建筑的保温节能要求和建筑立面艺术效果。

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图2.12　预制装配式三合一夹心保温剪力墙

6.专业协同设计要点解析

(1)结构专业协同。预制装配式建筑体型、平面布置及构造应符合抗震设计的原则和要求。为满足工业化建造的要求,预制构件设计应遵循受力合理、连接简单、施工方便、少规格、多组合的原则,选择适宜的预制构件尺寸和质量,方便加工运输,提高工程质量,控制建设成本。建筑承重墙、柱等竖向构件宜上下连续,门窗洞口宜上下对齐,成列布置,不宜采用转角窗。门窗洞口的平面位置和尺寸应满足结构受力及预制构件设计要求。

(2)给水排水专业协同。预制装配式建筑应考虑公共空间竖向管井位置、尺寸及共用的可能性,将其设于易于检修的部位。竖向管线的设置宜相对集中,水平管线的排布应减少交叉。穿预制构件的管线应预留或预埋套管,穿预制楼板的管道应预留洞,管井及吊顶内的设备管线安装应牢固可靠,应设置方便更换、维修的检修门(孔)等措施。住宅套内宜优先采用同层排水,同层排水的房间应有可靠的防水构造措施。采用整体卫浴、整体厨房时,应与厂家配合土建预留净尺寸及设备管道接口的位置及要求。太阳能热水系统集热器、储水罐等的安装应与建筑一体化设计,结构主体做好预留预埋。

(3)暖通专业协同。供暖系统的主立管及分户控制阀门等部件应设置在公共空间竖向管井内,户内供暖管线宜设置为独立环路。采用低温热水地面辐射供暖系统时,分、集水器宜配合建筑地面垫层的做法设置在便于维修管理的部位。采用散热器供暖系统时,合理布置散热器位置、采暖管线的走向。采用分体式空调机时,满足卧室、起居室预留空调设施的安装位置和预留预埋条件。当采用集中新风系统时,应确定设备及风道的位置和走向。住宅厨房及卫生间应确定排气道的位置及尺寸。

(4)电气、电信专业协同。确定分户配电箱位置,分户墙两侧暗装电气设备不应连通设置。预制构件设计应考虑内装要求,确定插座、灯具位置以及网络接口、电话接口、有线电视接口等位置。确定线路设置位置与垫层、墙体以及分段连接的配置,在预制墙体内、叠合板内暗敷设时,应采用线管保护。在预制墙体上设置的电气开关、插座、接线盒、连接管线等均应进行预留预埋。在预制外墙板、内墙板的门窗过梁及锚固区内不应埋设设备管线。

7.装配式内装修设计要点解析

预制装配式建筑的装配式内装修设计应遵循建筑、装修、部品一体化的设计原则,部品体系应满足国家相应标准要求,达到安全、经济、节能、环保各项标准的要求,部品体系应实现集成化的成套供应。部品和构件宜通过优化参数、公差配合和接口技术等措施,提高部品和构件的互换性和通用性。装配式内装设计应综合考虑不同材料、设备、设施的不同使用年限,装修部品应具有可变性和适应性,便于施工安装、使用维护和维修改造(图2.13)。装配式内装的材料、设备在与预制构件连接时宜采用SI住宅体系的支撑体与填充体分离技术进行设计;当条件不具备时宜采用预留预埋的安装方式,不应剔凿预制构件及其现浇节点,影响主体结构的安全性。

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图2.13　装配式内装修系统——装修与建筑、结构、机电一体化同步设计

装配式建筑设计要点解析

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