探究裝配住宅在綠色建筑中的應用

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摘　要：在可持續發展理念指導下，綠色建筑建設在中國已形成目標明確、政策配套、標準完善的工作體系，在開始進行建筑設計時，就應創新綠色建筑設計技術，進一步擴大綠色建筑占比。基于此，本文從裝配式住宅在綠色建筑中的應用優勢入手，結合綠色建筑建設案例，總結在綠色建筑建設工程中設計、應用裝配式住宅的方法，以供建筑企業參考。

關鍵詞：裝配式住宅；綠色建筑；四節一保

綠色建筑具有能耗低、污染少、保護環境等特點，可為建筑用戶提供自然、高效、安全、舒適的建筑空間。裝配式住宅是綠色住宅建筑產業化發展的核心技術，可降低綠色建筑建設成本，與綠色建筑的“四節一保”（節能、節材、節水、節地和環境保護）發展要求相符，建筑企業應在綠色建筑中推廣應用裝配式住宅。

1裝配式住宅在綠色建筑中的應用優勢

在綠色建筑工程建設中，裝配式住宅的優勢體現在以下五個方面：①節能。裝配式住宅在施工過程中，可減少人力、物力，在使用過程中，構件性能優于傳統建筑結構，可減少建筑運行能耗，節能效果顯著；②節材。裝配式住宅建筑使用的施工材料可循環使用，材料浪費現象得到有效遏制，材料使用率顯著提升；③節水。裝配式住宅統一生產構件，運輸至施工現場進行裝配，施工現場配置的施工人員、施工材料都較少，生活用水與生產用水大大減少，節約水資源；④節地。裝配式住宅在工廠生產建筑結構構件，無須單獨設置場地進行混凝土生產，可節約土地資源；⑤環保。在裝配式住宅建筑中，施工現場以裝配施工為主，無須運輸水泥、砂石等材料，施工現場粉塵污染大大減少，且無需進行夜間施工，不會產生光污染、噪聲污染，不會影響施工現場周邊居民正常生活。

2裝配式住宅在綠色建筑中的應用策略

基于裝配式住宅在綠色建筑中的應用優勢，建筑企業應根據住宅建筑特點，選擇合適施工技術，開展裝配式住宅建設工作，做到“四節一保”，實現綠色建筑建設目標。以某建筑企業的小區工程項目為例，總結裝配式住宅在綠色建筑中的應用策略。該小區工程項目用地面積約8萬m2，住宅可建設用地面積69858.88m2，均為裝配式住宅，要求預制率超過30%，其中裝配式住宅中“三板”占比超過60%。設計人員根據該小區工程項目施工現場地理條件與工程建設要求，進行裝配式住宅建筑、結構等專業方案設計，通過設計施工一體化工作，為裝配式住宅施工提供詳細指導，切實發揮裝配式住宅優勢。

2.1預制結構設計

在裝配式住宅施工中，預制結構部件是基礎環節，建筑企業應結合建筑工程的結構特點，將建筑劃分為預制柱、預制樁、預制剪力墻、內外墻板、樓板、屋面板、樓梯、陽臺等結構構件，在工廠完成各個結構構件的制作，將其與施工現場澆筑的部分柱與梁進行拼接，或到現場拼接各種預制構件，實現節約能源、保護環境的建設目標。為此，為保障裝配式住宅建設質量，設計人員應按照規范流程與要求實施預制結構設計工作。

2.1.1方案設計

在裝配式住宅的方案設計階段，設計人員應對裝配式住宅的平面布局、立面、結構、建筑空間等模塊進行設計。結合裝配式住宅的平面布局與立面結構，選擇合適的預制構件類型，在滿足建筑工程對建筑空間要求的基礎上，選擇合適的預制構件連接技術，再結合預制構件類型與連接技術，完成預制結構方案設計。在該小區工程項目中，設計人員引進BIM技術，基于BIM軟件的模擬功能，將裝配式住宅進行結構拆分，計算裝配式住宅的預制率，明確預制的建筑構件及相關參數要求。結合參數要求，在BIM軟件中構建各個預制構件族庫，遵循“少規格、多組合”的原則，將重復利用率偏低的結構從預制構件族庫內刪除，改為現場澆筑施工，以此明確工程項目中預制結構的范圍。在確保建筑工程預制率符合要求的基礎上，協調預制構件與現場澆筑施工，避免二者占比不合理，加大工程建設能耗，實現綠色建筑設計目標。

2.1.2初步設計

首先，結合方案設計成果，設計人員依托于BIM協同設計平臺，整合各項工程項目數據信息，計算方案設計后的預制裝配率等指標，準確拆分裝配式住宅的預制構件，實施標準化設計，確保預制構件符合工程項目建設要求，為后續預制構件生產提供詳細指導；其次，結合預制構件的設計成果，計算裝配式住宅建設成本，優化改進裝配式住宅的預制構件規格，提高裝配式住宅建設效益；最后，明確設備管線的預留預埋要求，完成裝配式住宅結構方案設計。在該小區工程項目中，設計人員的設計方案為：25個單體預制疊合板、13個預制剪力墻與3個預制空調板；通過初步設計的成本分析，調整預制構件的規格，轉變為19個單體預制疊合板、9個預制剪力墻與1個預制空調板，減少了種類數量，節約預制構件施工所用的模板、人工等，提高了制作運輸安裝效率，每平方米節約成本近30元，并顯著提高了裝配式住宅建設的環保效益與經濟效益。

2.1.3施工圖設計

在完成初步設計后，設計人員開展施工圖設計，繪制裝配式住宅的結構施工圖，明確裝配式住宅的裝配構件拼接要點，為裝配式住宅的施工提供依據。為保障施工圖的準確性與指導性，設計人員利用BIM技術的碰撞檢查功能，對預制構件拼接的空間實施管線碰撞檢測，分析機電管線是否存在交叉、重疊等問題，重新調整管線布局，通過翻彎、改道等措施，優化改進裝配式住宅的空間布局，確保預制構件的裝配更為科學合理，避免施工設計不合理導致返工，避免進一步影響綠色建筑建設目標的達成。

2.1.4深化設計

在裝配式住宅深化設計中，設計工作分為土建與機電兩個部分：第一，在土建深化設計中，主要對預制構件和裝配式建筑的現澆部分進行結合設計，保障裝配式建筑的整體性。設計工作涵蓋結構設計、參數檢測、參數統計三部分。在結構設計中，設計人員要結合預制構件拆分結果，計算預制構件與現澆結合點，完成構造節點設計，并明確預留、預埋要求；在參數檢測中，從裝配式住宅建筑整體（即預制構件與現澆結構）入手，分析預制構件之間是否存在碰撞問題、預制構件與現澆結構是否存在碰撞問題；在參數統計中，設計人員須要計算預制構件生產所需的混凝土體積與重量，明確預制構件的生產工程量，并統計預埋鋼筋的規格要求與所需長度，為工廠原材料采購提供參考，避免出現材料浪費現象。結合上述深化設計成果，設計人員利用BIM軟件自動輸出預制構件拆分圖、預制構件裝配圖及深化設計圖等圖紙。第二，在機電深化設計中，設計人員根據裝配式住宅的土建設計成果、圖紙等，選擇合適的機電設備類型，綜合部署機電設備管線，實施凈空控制、支架吊架設計及荷載驗算等工作，明確土建工程中應預留的機電管線孔洞，并通過BIM軟件自動輸出機電深化設計圖。

2.2施工方案設計

在完成裝配式住宅的預制結構設計后，根據預制構件生產要求、建筑工程設計要求，實施預制構件施工方案與建筑施工方案設計，指導裝配式住宅施工，實現設計施工一體化建設，提高裝配式住宅工程建設質量和效率。

2.2.1預制構件施工設計

在該小區工程項目中，建筑企業根椐設計好的裝配式施工圖紙設計預制構件生產方案，確保工廠生產的預制構件在質量、規格等方面符合建設要求。預制構件均采用裝配整體式預制鋼筋混凝土結構，通過工廠定制的鋼模板，完成各個鋼筋混凝土結構的施工，鋼筋混凝土結構澆筑完成后，通過澆水與蒸汽進行養護，確保預制結構構件的質量與精度符合工程建設要求。同時，設計人員考慮裝配式住宅的可持續性，將外墻結構與面磚的施工工藝設計為一次澆筑成型工藝，避免外墻面磚脫落，以提高外墻結構的密實性，預防出現開裂滲水等質量問題。在該小區工程項目中，設計人員應嚴格遵循工程精度要求，設計規范的施工流程，將預制結構構件的精度控制在5mm內。以外墻板為例，設計的預制施工流程為：①制作鋼模，根據小區住宅的外墻板大小，選擇鋼材制作模板，可循環利用約200次，且鋼模板報廢后可回爐重制，節約材料；②綁扎鋼筋，根據設計方案要求進行鋼筋綁扎；③鋪貼面磚，選擇節能環保性能優異的面磚材料，按照反打工藝的規范要求及流程鋪貼；④安裝窗框與預埋件，選擇隔熱性能優異的窗框材料，按照設計方案規定的位置安裝窗框與預埋件；⑤澆筑混凝土，一次性澆筑成型；⑥養護脫模，選擇蒸汽養護方案，循環利用養護用水，節約水資源，待混凝土結構強度符合要求后，再進行脫模；⑦全面清洗鋼模板，以便后續重復利用；⑧將制作完成的外墻板運輸至施工現場。

2.2.2裝配式住宅施工設計

就目前的建筑施工技術而言，裝配式住宅常用的施工技術包括單元吊裝組拼技術、BIM技術與產品保護技術等。在預制剪力墻施工流程設計中，設計人員考慮到剪力墻為裝配式住宅的核心承重結構，在剪力墻內部設置鋼筋大網片，以此提高結構強度；將預制剪力墻板運輸到施工現場后，要求施工人員以剪力墻內部的定位件作為吊裝設備的附著點，指導施工人員規范操作預制構件的拼裝施工，保障裝配式住宅施工質量。在上述施工流程設計中，裝配式住宅施工配置的人員較少，且無需進行水泥砂石運輸或攪拌等操作，可節約資源，降低施工現場噪聲，減少環境污染。在該小區工程項目中，設計方案中的施工流程為：預制剪力墻吊裝→預制柱吊裝→預制梁、預制樓梯吊裝→預制樓板吊裝→預制外墻、預制陽臺板吊裝→樓板上部鋼筋綁扎→樓板上部混凝土澆筑。

2.3內部裝修設計

在裝配式住宅的結構施工方案設計完成后，建筑企業可遵循綠色建筑的建設特點，將裝配式住宅的建設理念應用于內部裝修中，優化改進內部裝修設計，進一步提升綠色建筑的“四節一保”效果，提高裝配式住宅的環保效益。在裝配式住宅建筑工程中，內部裝修通常采用工業化裝修技術，并遵循裝配式住宅的建設理念。在工廠進行裝配式住宅裝修材料及所需物品的生產，再運輸至施工現場，通過集成化裝配完成內部裝修。具體來說，工業化裝修分為菜單式設計、工廠化生產和集成化供應三個環節，這符合裝配式住宅的設計施工一體化建設理念。在裝配式住宅的內部裝修中，工業化裝修落實的重點在于建筑內部分隔、廚衛系統、給排水系統等模塊的技術材料創新。因此，在裝配式住宅的內部裝修設計中，設計人員應注重綠色建材的應用，以落實綠色建筑建設目標。例如在分隔墻系統中，設計人員可通過綠色建材的選擇與合理應用，發揮裝配式住宅的優勢。在該小區工程項目中，設計人員設計的內部裝修方案為：在吊頂體系設計中，選用薄型輕鋼龍骨材料，減輕吊頂結構重量，延長使用壽命；在臥室裝修設計中，選用雙面雙層輕鋼龍骨石膏板隔墻，并在墻體內配置隔音材料，以提高臥室的隔音效果，為用戶創造安靜舒適的環境；在浴室裝修設計中，選用蒸壓輕質加氣混凝土隔墻板（ALC）預制板作為墻體材料，可減輕墻體重量，且該材料具有較強的保溫性能、防火性能與抗滲性能，具有減少建筑物能耗、提高建筑安全性的作用；在架空地板設計中，將地板設計為干式隔音雙層架空地板系統，提高地板穩定性，減少噪聲；在廚衛系統設計中，設計人員實施整體廚房與衛生間設計。在整體廚房設計中，設計人員整合建筑空間模數、廚房空間模數與廚房內各個構件的模數，如櫥柜尺寸系數、配套設施（如電冰箱、烤箱等）尺寸系數，利用BIM軟件構建建筑空間與廚房空間的模型，設計廚房開間與進深，再根據確定的廚房空間模型，部署櫥柜與配套設施。在整體廚房施工時，按照設計方案逐一安裝櫥柜與配套設施，這能夠最大限度利用建筑空間來建設綠色建筑。在整體衛生間設計中，設計人員將衛生間劃分為防水盤、壁板、頂板及支撐龍骨等部分，在工廠進行構件生產，與衛生間配置的潔具共同拼裝，完成衛生間模塊的設計與施工，現場無須進行濕作業，且構件標準化生產，提高材料利用率，節能環保。

2.4工程建設成效

在該小區工程項目中，設計人員結合綠色建筑建設特點與要求，優化設計裝配式住宅的預制結構、施工方案以及內部裝修，發揮裝配式住宅的優勢，顯著提升建筑工程的性能，提高綠色建筑施工的效率。具體來說，該小區工程項目的裝配式住宅應用效果如下：

①在材料方面，從環保性、經濟性與耐久性三個角度評估該小區工程項目應用的材料。其評估結果顯示，施工材料的環保性評級與經濟性評級均為b級，說明該裝配式住宅所用材料屬于綠色建材，碳排量相對較少，部分材料可降解，且材料生產成本相對較低；耐久性評級為c級，該裝配式住宅所用材料可用年限為20年。

②在生產方面，該小區工程項目使用裝配式住宅施工，人工成本投入較少，施工人員培訓工作簡單，施工工藝簡潔高效，生產性能優異，被評為b級。

③在施工管理運維方面，裝配式住宅可通過預制、吊裝、組拼、連接等方式施工，施工效率與質量有保障，施工性能評級為a級；施工工藝流程簡單，集成施工與精益施工管理有序，管理性能評級為a級；在裝配式住宅投入使用后，結構構件質量有保障，內部裝修材料技術先進，運維工作成本相對較少，運維性能評級為b級。

④在綜合性能方面，裝配式住宅的適用性、安全性及耐久性相對較高，被評為b級。綜合上述評級結果，根據《工業化住宅建筑性能綜合等級評定表》，該小區工程項目的評級為Ⅱ級，整體水平較高，值得其他建筑企業借鑒學習。

3結語

綜上所述，裝配式住宅可節約能源，保護環境，有助于綠色建筑行業發展。通過以上分析，設計人員應做好裝配式住宅的預制結構設計、施工方案設計與內部裝修設計，實現設計施工一體化建設，提高綠色建筑建造效率與質量，提升建筑環保效益。

參考文獻：

[1]趙青.裝配式住宅在綠色建筑中的應用[J].居業,2020(4).

[2]楊赟.綠色建筑發展為視角的裝配式住宅探討[J].城市建筑,2019,16(36).

作者：朱桂蓮  單位：深圳市聯合創藝建筑設計有限公司