第2章-装配式建筑标准化设计

第二章装配式建筑标准化设计2022目录1234装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计装配式建筑外围护构件标准化设计装配式建筑内分隔与内装修标准化设计本章小结第二章装配式建筑标准化设计本章要点及学习目标工业化建筑设计与传统建筑设计的区别建筑构件分类构件法建筑设计装配式建筑结构设计装配式建筑外围护设计装配式建筑内分隔与内装修设计2.1. 装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计装配式建筑标准构件和非标准构件标准化设计古已有之，中国古代木构建筑体系就建立在“材分之制”标准化基础上。中国木构建筑的营造延续了两千余年，早就超越了”工程技艺“的范畴，造成一个艺术系统——基于”材分之制“的系统解决之道。《营造法式》有云：“材分八等，度物之大小，因而用之”。2.1. 装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计装配式建筑标准构件和非标准构件标准化设计古已有之，西方砖石建筑体系也建立在“order”——“法式”基础上。罗马柱式是典型的“装配式”建筑，柱础、柱身都是作坊加工后现场装配而成。其遵循柱断面和高度的比例关系，柱可分为柱基、柱身、柱头（柱帽）三部分。由于各部分尺寸、比例、形状的不同，加上柱身处理和装饰花纹的各异，而形成各不相同的柱子样式。2.1. 装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计装配式建筑的构件分类概述构件的分类原则是应当既能区分开不同性质的构件，同时又有利于构件之间的连接。通常，我们同时考虑到构件的承重性质与寿命周期，并结合其在建筑中的不同作用与生产条件，将建筑构件主要划分为结构体、围护体、分隔体、设备体和装修体五个部分。2.1. 装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计结构体常见分类示意图结构体指的是建筑的承重构件。装配式建筑中主要使用的结构材料为混凝土、钢、木和竹材等。限于经济发展水平与工程需求，目前我国装配式建筑以钢筋混凝土结构为主，钢结构次之，木结构与竹结构较少。但是从绿色建筑、低碳建筑等可持续发展的理念来看，木结构与竹结构是未来装配式建筑的重要发展方向。钢筋混凝土结构主要包括框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-筒体结构等，其结构体竖向主要是柱与剪力墙，横向主要是梁和楼板。在装配式建筑的建造过程中，结构体的设计、生产与装配往往是最重要的，是衡量建筑工业化发展程度的重要指标。2.1. 装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计外墙围护体常见分类示意图围护体主要指的是建筑立面的围护构件，对被其包裹在内的结构体、分隔体、设备体和装修体等起到保护作用。围护体根据重量可以大体区分为重型和轻型两类，重型围护体重量较大，所以对结构计算以及抗震计算有较大影响，轻型围护体对结构计算影响不大，主要考虑构造上的设计。重型围护体以混凝土外挂墙板为代表，衍生出一系列的围护体，如GRC外墙板等，该类围护体虽然重量较大，但造价和性能上皆具有较大的优势；轻型围护体以金属幕墙为代表，常见的如铝板、玻璃幕墙、外挂石材等，在建筑造型上具有较大优势，但价格一般较高，建筑性能上也不及混凝土等重型材料，预制率一般也不高，装配效率相比稍低。2.1. 装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计内分隔体常见分类示意图分隔体指的是建筑内部用以划分具体使用空间的竖向分隔构件，区别于围护体有一半表面暴露于室外，分隔体全部位于建筑室内，故而性能要求相对降低，常见的材料与构造做法也更为多样。从使用年限上来划分，可以包括与建筑基本同寿命的公共维护界面，如楼梯间、公共厕所的分隔墙体；以一代人时间计算的用以分隔使用权限的分户墙，其对隔声、防火等要求较高；可以经常替换的用以分隔内部具体使用空间的户内分隔墙，可以根据具体的性能要求设置不同等级的墙体。2.1. 装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计装修体常见分类示意图装修体指的是结构体、围护体、分隔体组成的建筑空间雏形初现后使得建筑内部空间能够被正式使用的各种装修构件，主要包括建筑必不可少的水、暖和电设施以及地面、吊顶和各个内立面的装饰。虽然装修体在结构体、维护体和分隔体之后才进行施工，但是装修体的部分预留工作需要在设计之初就考虑好，在结构体、围护体和内分隔体生产、预制、装配的过程中就充分考虑到装修体的构造需要，这是出于集约的考虑，可以适当的进行管线等的预埋，但是严禁在预制构件完成后再次进行剔凿等破坏性工作。2.1. 装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计设备体常见分类示意图设备体指的是建筑中常见的功能性和性能型设备，一般含有较大的机械设备，常见的如空调、整体卫生间、整体厨房等等。设备体通常专业化、集成化程度较高，是提升装配率的重要指标之一，虽然较小，但在设计时需要提前考虑，需要充分考虑到设备体的安装、使用、维修、更换和拆除等流程。2.1. 装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计装配式建筑推广中最大的阻力之一，就是其成本的偏高。根据北京市住建委、发改委联合发布的《关于确认保障性住房实施住宅产业化增量成本的通知》，结合上海市和深圳市等工程项目实践案例，采用不同装配式建筑结构体系和装配率，成本增量约在6～12%。增量成本主要原因包括设计成本和构件成本相对于传统现浇偏高。而设计成本和构件成本高企的原因主要是因为没有形成批量工业化生产，因而成本不低。要降低成本，需要规模化的生产。而规模化的生产，需要标准化的设计。2.1. 装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计标准化设计的基本原则装配式建筑标准化设计的基本原则就是要坚持“建筑、结构、机电、内装”一体化和“设计、加工、装配”一体化，即就是从模数统一、模块协同，少规格、多组合，各专业一体化考虑。要实现平面标准化、立面标准化、构件标准化和部品标准化。平面标准化的组合实现各种功能的户型，立面标准化通过组合来实现多样化，构件标准化、部品部件的标准化需要满足平面立面多样化的尺寸要求。2.1. 装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计基于标准构件的建筑设计装配式建筑的设计方法，应当是基于构件分类和组合的建筑协同构建系统和方法，能够优化房屋的设计、生产、装配、建造、维修、拆除等流程，并使得整个工程项目管理更加高效。基于构件分类系统库的建筑设计和建造流程变得更加标准化、理性化、科学化，减少现行各专业之间（以及专业内部）由于沟通不畅或沟通不及时导致的错、漏、碰、缺，提升工作效率和质量，从而实现房屋工程项目的协同设计、协同建造。2.1. 装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计步骤1构建房屋构件分类系统库：查找并搜集所有符合相应规范和技术规程的房屋构件的技术资料，包括房屋构件的类型图纸、技术图纸、产品说明书、制备工艺及施工工艺，将每个房屋构件的技术资料组成一个构件信息，并对所有构件信息逐个进行特异性编码，然后用所有构件信息及其特异性编码组成房屋构件分类系统库；2.1. 装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计步骤2根据拟建房屋的建造和设计要求，按照以下流程进行构件选择和方案设计：1）根据结构设计要求，从房屋构件分类系统库中选择结构构件，进行结构体设计；其中的结构构件既包括标准的构件，也可以包括由非标构件组成的扩展构件；2）从房屋构件分类系统库中选择围护结构，进行空间单元的限定和设计；其中的围护结构既包括标准的围护结构，也可以包括由非标围护结构组成的扩展围护结构；3）从房屋构件分类系统库中选择性能构件，将其与空间单元结合，得到具有性能的空间单元；4）根据各类建筑的设计原则和功能要求，对所述空间单元进行组合与布局，从而得到建筑整体构建方案模型；2.1. 装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计步骤3如果步骤2得到的建筑整体构建方案模型满足建造、性能、功能、审美以及相关规范的要求，则记录所选构件的特异性编码，并按照所选构件的组装过程对所选构件的特异性编码进行排序，形成与房屋构建相匹配的特异性编码序列，完成建筑整体构建方案模型；否则，进入步骤4；2.1. 装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计步骤4查找出导致建筑设计方案模型不满足要求的房屋构件，研发并设计新房屋构件，得到新房屋构件的类型图纸、技术图纸、产品说明书、制备工艺及施工工艺，用所述新房屋构件替代不满足要求的房屋构件，再重新进行构件选择和构建方案模型设计，如果新的建筑整体构建方案模型仍不满足建造、功能、性能、审美以及相关规范的要求，则调整新的建筑整体构建方案模型，直至满足建造、功能、性能、审美以及相关规范的要求；2.1. 装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计步骤5对新构件信息逐个进行特异性编码，并用新房屋构件及其特异性编码更新房屋构件分类系统库，最后按照所选构件的装配和组装过程对所选构件的特异性编码进行排序，形成与房屋设计相匹配的特异性编码序列，即得到建筑整体构建方案模型。2.1. 装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计装配式建筑标准化设计装配式建筑的标准化平面设计，为符合未来的发展趋势和使用需求，应力求做到以不变应万变，不变的是建筑的耐久性和体系的开放性，变化的是空间和功能，并可以实现更新、升级和迭代。2.1. 装配式建筑的物质构成与结构构件系统标准化设计装配式建筑标准化设计装配式建筑的标准化平面设计，为符合未来的发展趋势和使用需求，应力求做到以不变应万变，不变的是建筑的耐久性和体系的开放性，变化的是空间和功能，并可以实现更新、升级和迭代。2.2. 装配式建筑外围护构件标准化设计 装配式混凝土建筑外围护构件系统概述结构体与外围护体应尽量保证各自的独立性。外围护体应尽可能自身形成完整界面，而不被结构体等阻断。因此，在设计中，通常考虑采用悬挂的形式，而不是嵌入结构的方式。如图所示，左图的围护体在平面和剖面都被结构体所阻断，未能形成完整围护界面，而右图中，围护体采用悬挂的形式，无论是平面还是剖面上，都形成了完整的围护界面。2.2. 装配式建筑外围护构件标准化设计 装配式混凝土建筑外围护构件系统概述2.2. 装配式建筑外围护构件标准化设计 装配式混凝土建筑外围护构件系统概述预制混凝土外挂墙板按照建筑外墙功能定位可分为围护板和装饰板，其中围护板系统可按照立面特征划分为横条板体系、整间板体系和竖条板体系。如表2-2所示，横条板常表现为连窗式，此种形式的墙板固定到结构梁上，每层的窗横向联通，因其不受层间位移的影响，外挂板的安装相对比较简单；整间板体系常表现为开窗式，这种预制混凝土墙板最为普遍，窗框直接预制在混凝土中，单元整齐划一。竖条板体系通常表现为连柱式，此种形式是外观柱子上下联通，给人以挺拔的感觉，但在设计时需要充分考虑层间位移。2.2. 装配式建筑外围护构件标准化设计 装配式混凝土建筑外围护构件系统概述2.2. 装配式建筑外围护构件标准化设计 装配式混凝土建筑外围护标准化设计通过预制挂板的形式变化、组合形成现代的立面效果。2.2. 装配式建筑外围护构件标准化设计 装配式混凝土建筑外围护标准化设计立面构件均为标准构件，但通过立面上不同位置的变化形成丰富的立面效果。阳台间连板（装饰板）标准预制阳台2.2. 装配式建筑外围护构件标准化设计 装配式混凝土建筑外围护标准化设计通过标准化构件的变化实现构件多样化，进而实现了创新的立面多样化设计。2.2. 装配式建筑外围护构件标准化设计 装配式混凝土建筑外围护标准化设计深圳市公共住房户型竞赛，同种户型形成多样化立面。几乎不使用装饰构件，通过标准构件的合理组合，设计出简洁大方的建筑立面。阳台栏杆标准空调板格栅主体外墙板外窗阳台板2.3. 装配式建筑内分隔与内装修标准化设计 2.3. 装配式建筑内分隔与内装修标准化设计 2.3. 装配式建筑内分隔与内装修标准化设计 2.3. 装配式建筑内分隔与内装修标准化设计 2.3. 装配式建筑内分隔与内装修标准化设计 部品标准化设计的方法和原则：方法：（1）在标准模块中划分“小模块“；（2）“小模块“按部品模数系列设计模数网格；（3）结合模数网格确定部品尺寸系列。原则：（1）“小模块“的划分以部品部件应用较多、功能单一为原则；（2）“小模块”应以部品模数为基本单位，采用界面定位法确定装修完成后的净尺寸；（3）通过“模数中断区”实现部品、小模块、大模块以及结构整体间的尺寸协调。2.3. 装配式建筑内分隔与内装修标准化设计

在标准模块中划分“小模块“，按模数系列设计，结合模数网格确定部品尺寸系列厨房模块卫生间模块K1K2K3K4W1W2W3W4以比例控制、模数协调的方法建立系列功能单元模块（厨房、卫生间）的标准化模块设计技术。长圳项目对厨房、卫生间等功能模块进行标准化设计，提供了4种标准化卫生间、4种标准化厨房。覆盖9600套标准户型，标准化层度极高。2.3. 装配式建筑内分隔与内装修标准化设计

（1）厨房部品标准化设计厨房功能单元模块厨房标准化平台组合厨房组合效果图烹饪区洗涤区备餐区储