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关于装配式建筑的设计流程及各阶段的设计内容简述

鲁宇文
  
大通媒体号
2024年22期
中国建筑上海设计研究院有限公司 上海市 200062

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当前,国家正进入产业结构转型以及实现高质量发展的新阶段。建筑行业面临着尽快摆脱传统落后的建设状态,从而达成生产建设方式的升级转型。装配式建筑的技术发展及革新,直接影响整个建筑生产方式的升级转型,还关系到我国社会经济发展方式的转变以及实现全面建设小康社会目标的全局。其重要性和迫切性不言而喻。

1.装配式建筑的设计流程

传统的建筑设计流程主要为:从收到建设方的设计委托书或签订设计合同开始的设计前期阶段,随后进入方案设计、初步设计、施工图设计的设计阶段,提供建设方通过施工图审查的图纸之后即进入设计配合阶段直至项目竣工验收结束。

相较于传统的设计流程,装配式建筑设计流程主要增加了两个环节,分别是“技术策划”和“部件部品深化设计”,其主要的设计流程为:技术策划→方案设计→初步设计→施工图设计→部件部品深化设计,总共五个阶段。

其中,技术策划是流程中最为关键的环节,可以统筹规划与建筑设计、部件部品生产运输、施工安装和运营维护等环节,保证装配式建筑的落地性。

部件部品深化设计是装配式建筑设计流程中的特殊环节。在装配式建筑系统集成中,需经标准化部件部品的排列组合才能得以实现。

从装配式建筑参与者与建筑设计的关系分析,根据密切程度可分为四个级别:自身参与者、密切参与者、相关参与者以及关联参与者。

自身参与者主要为建筑、结构、给排水、暖通、电气等专业。是设计流程中的核心。这个级别直接决定了建筑形态,起到设计主导作用。

密切参与者主要为室内、景观、幕墙、灯光、市政等专业。正是由于这些专业的加入和参与,才能更好地弥补主体建筑的不足,与主体建筑相辅相成。

相关参与者主要为部件部品的生产制作方以及现场施工方,主要功能是将设计图纸的内容转化为建成的实体,直接影响装配式建筑设计的完成度。

关联参与者主要为建筑竣工后的实际使用、运维过程中的相关参与者。这些参与者往往是检验装配式建筑设计意图是否得以完全实现的裁判员。

随着建筑全寿命周期概念的推广和应用,相关参与者和关联参与者也是装配式建筑设计过程中不可或缺的参与者。

2.技术策划

装配式建筑的技术策划主要分为两方面:

首先是对技术选型、技术经济可行性和可建造性进行评估;

其次是科学合理地确定建造目标与技术实施方案。

技术选型是技术策划阶段最为重要步骤,其合理性直接影响装配式建筑的建造效率、建造成本和建筑质量。

能否因地制宜地做出合理的技术选型直接关系到是否能提高施工效率、满足工程质量,有效降低建设成本等众多目标。

3.设计流程的基本阶段

3.1技术策划阶段

装配式建筑项目的前期技术策划包括装配式建筑产业化、绿色建筑设计、节能及超低能耗建筑等设计目标要求、地方政策等。其主要目的是为了系统地统筹规划及建筑设计、部件部品生产运输、施工安装和运维等全过程,对装配式建筑的结构选型以及技术研发的合理性、经济性与施工安装可行性进行分析评估,以此做决策,选出适合的方案。技术策划应考虑项目定位、建设规模、装配式目标、成本控制等对装配式建筑建造的影响,并根据标准化、模块化设计原则制定出合规合理的方案,为后续设计阶段提供设计依据。具体设计内容如下:

1.项目定位:需土建五个专业、总图景观、内装修、施工方、建设方协同。

2.项目可行性研究:需土建五个专业、总图景观、内装修、生产方、施工方、建设方协同。

建筑专业作为民用建筑中的龙头专业,在装配式建筑前期技术策划阶段,需保持与各专业协同工作,具体内容如下:

1.分析当地政策要求; 2. 根据地质条件、建筑功能、项目定位等确定结构选型; 3. 根据可选用的预制部件部品生产厂的距离、技术水平及产能等考虑因素,基本确定装配式技术体系; 4. 根据建筑功能、市政条件、项目定位及投资造价等考虑因素,初步考虑设备技术体系;5. 内装修系统根据项目要求、技术选择、建设条件以及成本控制要求,统筹考虑室内装修的施工建造、维护使用和改扩建需要,采用合理高效的装配式技术。

3.2方案设计阶段

方案设计阶段是对结构系统、外围护系统、设备与管线系统以及内装系统进行协同设计的重要阶段,根据技术策划所确定的技术条件和设计目标,依据标准化设计原则,采用系统集成的设计方法,具体设计内容如下:

1.总体协调,其集成设计内容包含总平面图设计以及建筑总体设计,需土建五个专业、总图景观、建设方协同;

2.结构系统,含建筑方案设计和结构选型设计。建筑方案设计需土建五个专业、总图景观、内装修、建设方协同;结构选型设计需建筑、结构、生产方、建设方协同;

3.外围护系统,含立面风格设计、空间标识设计以及建筑节能设计;

4.设备与管线系统,含給水排水设计、暖通设计、电气设计,需建筑与对应的设备专业、总图景观、内装修、生产方、建设方协同;

5.内装系统,含隔墙、地面、吊顶选型、集成厨房、整体卫浴、系统收纳;

建筑专业在此阶段,应在各个环节充分考虑装配式建筑与传统建筑方式的差异性,协同结构、设备、内装等专业与建设方共同完成方案设计,具体工作内容如下:

1.总体建筑规划布局时,应考虑建筑预留发展空间与装配式建筑的可行性;

2.根据项目定位、场地条件、建筑方案等确定合理的结构体系和预制结构类型;

3.根据结构体系、建筑平面布置等初步确定外围护系统(尤其是外墙系统)类型和设计形式;

4.根据项目定位、建筑方案等制定设备与管线系统的实施技术,并结合内装系统初步考虑设备管线敷设方式;

5.完成内装部品选型,优化集成化、模块化部品;

6.在保证使用功能的前提下,建筑方案应重视平面、建筑体型的规整,尺度和模块的标准化,提高模块使用率;立面设计应重视外墙系统类型和设计形式的结合,并通过标准化的预制外墙板多样化的排列组合形成丰富的立面效果。

3.3初步设计阶段

此阶段是在方案设计文件的基础上进行的深化设计,以解决总图与建筑功能、结构系统、外围护系统、设备管线系统以及内装系统自身与系统之间的技术问题。具体设计内容如下:

1.结构系统,含结构平面布置和结构系统连接技术,需建筑、结构、生产方、施工方、建设方协同;

2.外围护系统,含外围护系统的立面划分,外墙、屋面节能、防水、防火等集成技术以及预制外挂墙板、幕墙等连接技术,一般需建筑、结构、生产方、施工方、建设方协同;

3.设备与管线系统,含给水排水系统集成技术、暖通系统集成技术、电气系统集成技术、管线管井布置及模块化集成技术四大技术内容,需建筑与对应设备专业、总图景观、内装修、建设方协同;

4.内装系统,含集成隔墙、地面、吊顶集成系统技术,整体卫浴、集成厨房的集成系统与技术以及系统收纳系统,共三项内容,前两项需土建五个专业、内装修、生产方、建设方协同;收纳系统需建筑、内装修、生产方、建设方协同;

建筑专业在此阶段,应加强各专业之间配合度,具体工作内容如下:

1.采用合理的结构系统与承重部件的布置,优化轴网和层高,为结构预制构件的标准化提供设计基础;

2.根据结构体系、平面布置等对外围护系统(尤其是外墙系统)进行设计集成,应考虑保温、防水、防火与装饰等功能,满足系统化、装饰化、轻量化、功能化和安全性等的要求;

3.结合内装系统确定设备管线敷设方式,综合布置管线与管井;

4.根据建筑内隔墙、地面和吊顶的室内设计方案,结合结构承重构件的布置进行空间整合,优化室内空间布局;

5.确定预制构件的开洞尺寸和定位尺寸,预先做好连接件的预埋;采用结构局部降板进行同层排水时,应合理确定降板的位置和高度。

3.4施工图设计阶段

此阶段是在已批准或通过专家评证的初步设计文件基础上进行的深化设计,提出各系统的详细设计,满足生产运输与施工安装的需求。在施工图设计说明中应增加装配式建筑设计专篇,包括技术体系、部品部件应用部位、一体化设计情况、保温技术采用、BIM技术应用等。建筑平面图及平面详图中应表达出部品部件种类及位置、定位,以及设备系统的预留预埋和定位。剖面、墙身节点图中应明确表达所有部品部件的节点与接口做法。所有部品部件连接节点与接口大样图应完善并标注构件安装的细部要求与尺寸。具体设计内容见下表:

此阶段具体设计工作如下:

1.结构系统应根据建筑功能布局和结构类型,惊醒结构柱网和平面深化设计,以及预制构件连接处的节点设计;加强荷载集中区域的结构设计;加强整体结构系统的抗震性能,并考虑减隔震设计;合理确定预制构件的截面尺寸。装配式钢结构建筑同时要进行防火防腐等性能设计。

2.外围护系统如采用外挂墙板、幕墙、保温装饰一体板等,应进行立面划分;细化外墙连接件与结构构件的连接节点,细化防火、防水、保温等构造节点。

3.设备管线系统应进行优化布置,避免管线交叉,合理布置管井、检修口、设备管线接口的位置与尺寸。

4.内装系统根据建筑空间与功能布置、室内设计风格、机电设备使用要求等综合考虑隔墙、地面、吊顶的集成设计。

3.5部件部品深化设计阶段

部件部品深化设计时装配式建筑设计区别于一般建筑设计且具有高度工业化特征的设计阶段。与生产阶段紧密连接,具体内容如下:

1.结构部件深化设计详图,需土建五个专业、生产方、施工方、建设方协同;

2.外墙板、幕墙深化设计详图,协同专业同结构部件深化;

3.内装部品深化设计详图,需建筑、内装修、生产方、施工方、建设方协同;

4.设备管线、连接节点预留预埋详图、点位详图,协同专业同内装部品深化;

此阶段需要建筑师了解部件部品的加工工艺、生产流程和运输安装等环节,具体工作内容如下:

1.部件深化设计详图是结构系统整个工序中的一项重要环节,是部件加工和安装的依据。

2.深化设计内容包括预制外墙板、幕墙、厨房、卫生间等详图,应通过部件部品深化设计,满足生产加工的需求。预制外墙板设计详图主要是根据结构尺寸及板材规格进行合理选材和排板,应处理好外墙板与外门窗、雨棚、栏杆、空调板、装饰格栅等的连接节点,同时解决防火、防水、保温、隔声等问题。

3.内装设计与设备管线应进行综合设计,宜采用管线分离方式,并做好预制板件上孔洞、套管、管槽及预埋件等的预留设计。设备与管线应避免敷设于预制构件的接缝处。同时梁柱包覆应与构造节点结合,达到防火防腐包覆与内装系统的集成设计目标。

参考文献:

刘东卫  《装配式建筑系统集成与设计建筑方法》

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