基于工程全寿命期的装配式住宅设计准则研究

基于工程全寿命期的装配式住宅设计准则研究

包冉

山东大卫国际建筑设计有限公司山东济南250000

摘要：在我国快速发展的过程中，基于行业实践现状对装配式住宅关键质量问题进行分析，得出其设计工作的重要性。然后依据装配式住宅的设计流程总结其设计特征。最后，将工程全寿命期理念引入装配式住宅设计工作，形成全寿命期设计准则，作为设计工作的原则性要求，以期为装配式住宅的设计工作提供参考。

关键词：装配式住宅；全寿命期；设计准则；质量问题

引言

随着城镇化建设的不断推进，我国每年的新建建筑总量可达20亿平方米，相当于世界年建筑总量的40%。装配式建筑无疑是快速、高效实现大体量建设的重要途径。2016年3月，国务院印发的《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中也提出了要大力推广装配式建筑，力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。装配式住宅具有绿色节能、低碳环保等诸多优势。但其建造成本相对较高，使得装配式住宅的初始投入增加。基于此，本文利用全寿命周期成本模型，对预制装配式和现浇混凝土结构的两种住宅成本进行分析，得出预制装配式住宅在节能、节地、节材、节水、环境保护方面具有优越性，为推广预制装配式住宅提供参考。

1装配式住宅设计的重要性分析

2017年11月，住建部公布了第一批装配式建筑示范城市和产业基地的名单，共包含30个示范城市和195个产业基地，力图通过打造典型，形成可推广、可复制的装配式建筑发展经验，切实发挥示范引领和产业支撑的作用。为响应国家政策、积累发展经验、引领行业发展，各示范城市大力推进装配式建筑，取得了阶段性的成果。但是，装配式住宅蓬勃发展的同时也暴露出不少质量问题，如构件安装定位准确性、节点接缝可靠性等。本文对11位具有装配式住宅实践经验的从业人员进行共15次深度访谈，录音时长941分钟，整理录音资料共20余万字，涉及建设单位、施工单位、设计单位、监理单位和政府部门各参与主体。同时，对江苏省装配式示范项目进行3次实地调研。基于上述访谈与调研，初步得出目前装配式住宅的关键质量问题，并分析其原因，详见表1。由表1总结分析装配式住宅关键质量问题的特点如下：（1）设计阶段是质量问题的起点设计对工程寿命期的目标起决定性作用。装配式住宅的设计方案对构件生产、运输、吊装、施工以及装修各阶段均有不同程度的影响。（2）工程全寿命期割裂易诱发质量问题传统现浇结构中，建设工程项目全寿命期各阶段割裂。但由于现浇结构纠偏易操作，导致对全寿命期各阶段统筹考虑的忽视。区别于现浇结构，装配式住宅由于其生产、运输、吊装、施工各环节的条件刚性，可逆性低，纠偏成本大。目前，装配式住宅大多沿用现浇结构的设计方法和思维，全寿命期各阶段相互分离，设计阶段较少考虑生产、运输、施工及装修等阶段信息壁垒显著，信息传递呈现衰竭态势，易诱发质量问题。（3）缺乏集成性设计是质量问题的诱因装配式住宅较现浇结构更显复杂，依赖于设计专业间和产业链上下游的共同努力。而目前，装配式住宅设计缺乏集成性，设计阶段没有充分考虑施工单位、构件厂、材料供应商等各方的需求与能力，导致“设计过度”或“设计不足”，尤以“设计不足”更为显著，导致后期质量问题的频发。

2装配式住宅全寿命期的设计准则

2.1可生产性设计

可生产性设计主要包括建筑模块的可生产性和预制构件的可生产性两方面。建筑模块的可生产性是指遵循模数协调的原则进行标准化模块的拼装组合，实现平立面的多样化与个性化，满足使用和美观需求；预制构件的可生产性是指构件设计深度和精度应满足要求，避免正式施工出现问题，同时预制构件设计应便于构件厂生产，尽量减少构件种类，提高模板重复利用率，形成规模经济，降低建造成本。

2.2可运输性设计

可运输性设计是指预制构件设计应充分考虑运输条件，如运输方式、道路状况、构件排放方式和固定措施等，使构件便于运输，降低运输成本，提高运输效率，避免预制构件在运输过程中发生损坏。

2.3可吊装性设计

可吊装性设计是指预制构件设计应便于起吊和安装，如构件的吊点设置、吊具选择应合理可靠，构件节点设计应便于拼装。同时，预制构件堆场设置、塔吊选型等应满足吊装要求。

2.4可靠性与安全性设计

可靠性与安全性设计是最基本也是最重要的设计准则。可靠性是指工程在运行时不发生“故障”，主要包括结构可靠性和系统可靠性，结构可靠性主要指结构的耐久性等，系统可靠性主要是指管道系统、机电系统、信息化系统等的可靠性。安全性是指工程在运行时不发生事故，保证工程在正常情况以及地震、火灾、暴雨等极端情况下能够保持安全状态，包括结构安全性、抗震安全性、建筑防火安全性以及短暂设计状态安全性等内容。

2.5空间适应性与可变性设计

工程寿命期内，居住人群的不同导致使用需求也不尽相同，这就需要建筑的内部空间具有适应性与可变性。因此，装配式住宅的平面布局和功能分区应在标准化的基础上体现灵活性与可变性，可采用易更换的部品部件实现空间的可变性，如内部隔墙可采用轻质装配化隔墙，便于后期拆装。同时，插座接口等设计时应充分考虑，预留到位，满足空间扩展需求。

2.7可维护性设计

工程寿命期中许多专业工程系统需要置换，可维护性设计就是指工程及其设备在运行中进行维护的便利性，主要包含管线可维护性和内装修部品部件可维护性两部分。对于管线来说，装配式住宅应实现结构体与填充体的分离，进行管线集成设计，便于后期维护与更换；对于内装修部品部件来说，应采用工厂化生产的知名品牌产品，以实现通用性与互换性。

2.8环境保护

有学者对上海地区住宅全寿命期不同阶段的碳排放量做过研究。不同材料生产过程中的碳排放量计算表明，运行使用中阶段的碳排放量比例最大，达到77.81%，其次是建材生产过程中的碳排放量，占到17.72%，其余几个环节仅占到4.47%。因此，对于发展绿色低碳建筑而言，降低运行使用过程中的能耗和CO2是关键。而混凝土、钢筋、水泥产生的碳排放占到建材生产碳排放的90%。由于运营和维护阶段的数据非常缺乏，建材运输、建筑施工、建筑运行、建筑拆除阶段的碳排放量只做粗略估算。

2.9全寿命期费用优化设计

全寿命期费用优化是指统筹考虑装配式住宅的设计、生产、运输、吊装、施工、运行直至拆除的全过程费用和长期经济效益，使其全寿命期的费用达到最优，而不是仅仅着眼于单一环节，如EPC模式的推广使用、预制构件的规模经济效应等。上述装配式住宅全寿命期的设计准则既是设计工作的出发点，也是归宿，奠定设计质量的基石。设计人员应将设计准则作为心中准绳和工作中的基本原则，面向装配式住宅全寿命期进行设计，将生产、运输、吊装、施工等环节的问题充分前置于设计阶段解决，使设计方案满足各方需求。

2.10节地

装配式住宅使用的大都是高强度的轻质材料，在一定程度上可以通过增加建筑层数来增加建筑面积，从而充分利用建设用地。本案例中，由于12号楼、13号楼的施工平面相同，在节约用地上并无太大优势。除了节能、节地、节材、节水之外，装配式住宅施工工期235天，相比现浇结构缩短了约10.6%。工期的缩短使得还贷时间缩短，加快资金回收，降低成本投入，同时装配式住宅有效降低了人工作业误差，保障建筑质量，减少现场施工产生的能耗和污染，还可以降低人力成本，提高生产效率。

结语

装配式住宅为了能提高建筑性能增加了初始投资，但有效节约了未来的运营维护费用，从而降低了全寿命周期成本，并取得十分明显的环境效益，符合社会可持续发展，是住宅产业化的必然趋势。我国装配式住宅的建设尚处于初级阶段，以发达国家的经验来看，随着通用化程度的提高，其住宅产业化的造价都比传统住宅低。因此如何提高施工技术和质量，降低建造成本，实现规模经济效益，无疑是住宅工业化进程中需要解决的主要问题。

参考文献：

[1]袁林.装配式建筑施工质量影响因素与控制措施分析[J].科技经济导刊，2017（8）：218-219.

[2]刘国顺.装配式建筑预制构件常见质量问题及应对措施[J].上海建设科技，2017（3）：49-51.