卞成威

（上海君道住宅工业有限公司，上海 202012）

0 引言

近年来，装配式建筑因其绿色节能、低碳环保、可有效促进建筑业实现产业化转型升级等特点受到重视，2025年使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%，“大力推广装配式建筑”已成为国家重点规划内容。

装配式建筑在日本、欧美等国家已有超过50年的发展历史，各方面技术理论和实践经验非常丰富，已形成各具特色、适合本国实际情况的装配式建筑体系。虽然近几年我国装配式建筑行业出现爆发式增长，但仍处于起步阶段，加之国内外建筑业实际情况不同，适用的规范也有较大差异，国外很多成功案例和经验无法作为参考，装配式建筑在国内的发展仍处于摸索前进的状态，应用过程中也暴露出诸多问题。

装配式建筑设计环节技术含量和难度最大，设计环节若出现问题，后续的构件生产、施工环节很难解决，设计环节起着龙头先导的作用，决定着装配式项目的质量、成本和效率。本文将对装配式建筑正向设计各设计阶段的要点进行分析，并进行归纳总结，设计人员应对相关内容有深入理解才能真正做到面向建筑装配的正向设计。

1 装配式建筑特点

装配式建筑是指将建筑的部分或全部构件在工厂预制完成，运输到施工现场，通过可靠的连接方式组装而形成的建筑。装配式建筑技术最初的目的是希望通过科学的方式进行合理地规划建设流程，从而提高建设效率和质量，降低建设成本。因实际情况不同，不同国家形成略有差异的装配式建筑体系，但“标准化”“预加工”“系统性”是所有装配式建筑体系共同的特点。

1）标准化是工厂能够实现大规模产业化生产构件的必要条件，而要实现标准化又需要先实现建筑模数的统一。因此在“二战”后的十几年时间里，国际上逐渐建立了一套评价构件规格的统一标准，包括材料、结构、公差、安装要求等。

2）预加工是指构件提前在工厂生产，运输到现场进行装配，可提升建设速度，降低建设成本。从是否需要单独进行设计的角度来看，构件大致分为2类：①不需要单独设计可适用于绝大多数项目的通用型构件；②针对某个项目单独设计的专用型构件。

3）系统性是指装配式建筑的设计、生产、施工一体化，一体化有利于整合产业链资源，减少因各环节沟通不畅而引发的一系列问题，促进装配式建筑良性发展。

2 传统设计模式在装配式建筑中存在的问题

传统现浇建筑只有设计和施工2个环节，而且2个环节往往是独立进行的，虽然也有联系，但联系并不是发生在工作进行过程中，而是在工作结束后交由下一个环节的单位进行审查，如设计单位图纸完成后会交于施工单位进行图纸会审。装配式建筑增加了生产环节，同时设计部分也增加了深化设计环节，如果仍按传统模式，则导致每个环节都是孤立的，仅是产业链上下游的关系。我国装配式建筑的发展还处于初期阶段，装配式混凝土建筑各环节的专业人员尚比较稀缺，规范及标准体系也在逐步完善中。目前，大部分设计人员缺乏装配式设计经验，装配式设计能力比较薄弱，在设计方面常出现各类问题。导致问题出现的原因如下。

2.1 外部原因

1）政策 初期阶段，全国各地装配式建筑发展水平不同，政府和当地相关企业的认识也存在差距，导致有些地方的政策缺乏科学性和合理性。

2）规范 目前我国装配式相关规范尚未形成完善的体系，理论研究和实践不足，与国外相关规范对比相对保守和谨慎。

3）结构体系 国内高层住宅基本采用剪力墙体系，但装配式剪力墙结构体系在预制装配方面仍存在一些障碍需要克服，国外高层建筑剪力墙结构采用较少，缺乏可借鉴经验。

4）项目开发 业主方在项目开发阶段没有装配式的概念，设计服务模式选择上仍按照传统设计模式进行委托，后期需要做装配式时再强行拆分为装配式建筑，导致设计协同不到位，集成设计内容缺项。

2.2 内部原因

1）装配式设计意识缺乏 建筑和结构方案阶段的设计师未遵循装配式建筑规律和特点进行设计，给后续预制构件深化设计、制作、施工带来困难。

2）协同设计不到位 装配式建筑设计除要覆盖设计院全专业外，还需覆盖设计、生产、安装全过程，任何环节的协同缺失均会导致设计出问题。

3）设计深度不足 深化设计图纸需表达各专业内容，而且对于细节要求非常高，内容表达不完整、信息不明确等设计深度不足会导致后续环节出现问题。

4）生产和施工环节不熟悉 预制构件生产和安装环节有很多约束条件，这些约束条件会反过来对设计造成影响，未遵循约束条件的设计图纸在生产和安装阶段会出现很多问题。

3 正向设计的定义与优势

装配式建筑正向设计是指从方案阶段就根据装配式建筑的特点和规律，以“少规格、多组合”理念为指导，充分考虑后期生产和安装的约束条件，利用BIM平台，使各专业在统一模型中进行协同设计，同时要求构件生产单位、施工单位和其他相关单位（如精装、幕墙单位）一起参与设计过程。由于装配式建筑标准化、预加工、系统性的特点，很多步骤需前置到设计阶段进行考虑，正向设计可将设计、生产、施工3个阶段的方案和要求通过BIM平台集成在一起，将生产和施工阶段有可能遇到的问题前置到设计阶段解决。正向设计的应用真正实现了设计的主导作用，使设计师在设计过程中所做的决策更加科学合理，依托BIM平台优势，建立完善的多专业沟通协调机制，规避不同专业间的设计冲突及传统模式中设计、生产、施工相互推诿的现象。同时，依托BIM平台三维建模出图特点，不但可减少图纸中的错误、节省出图时间，还可保证各专业的一致性及后期变更的及时性。

4 正向设计原则与各设计阶段要点

装配式建筑设计人员需按照装配式建筑规律和特点进行设计，遵循一定的设计原则，才能真正实现正向设计的目标和项目工期、成本等方面的效益。

4.1 正向设计原则

1）协同设计原则 装配式设计应贯穿设计全过程，除设计院内部各专业外，构件生产单位、施工单位和相关装修单位、幕墙单位等均应一起参与。外部单位需将相关预留预埋、管线、开洞等信息和其他约束条件及时反馈给设计单位，以免造成遗漏或错误。为达到协同设计目标，业主方在设计初期就必须与预制构件工厂、施工总包企业、精装修单位、幕墙单位等达成合作，而不是按照传统模式等到施工图设计完成后再开始进行招标。

2）效益与效能原则 装配式建筑的出发点是通过科学的方式合理规划建设流程，从而提高建设效率和质量，降低建设成本。因此设计人员不能为了装配而装配，应以实现成本最优、提高生产和施工效率为出发点。

3）集成化原则 装配式建筑不仅是主体结构构件的装配，还包括内外围护、装修和设备管线。装配式混凝土建筑设计应致力于集成化，如结构、保温、装饰一体化的外围护构件，全装修，集成厨卫，各专业管路集成化、整体收纳等。

4）精细化原则 装配式建筑图纸必须完整、精细且深度足够。设计精细是预制构件制作、安装正确和保证质量的前提，是避免失误和损失的前提。

5）标准化原则 国家大力发展装配式建筑的目的是实现建筑业的产业化转型升级，只有模数化和标准化的设计才能实现预制构件的工业化大规模生产。

6）一图通原则 装配式建筑设计增加了深化设计环节，而且构件生产单位是以深化设计图纸作为唯一标准指导生产。深化设计图纸应表达所有专业所有环节对构件的要求，提供该构件完整详尽的图样。

4.2 各设计阶段要点

1）方案设计阶段 与业主方沟通，从装配式最优化角度出发，根据项目特点、定位、成本等要求综合分析，提出合适的装配式建筑结构体系、预制构件布置范围、预制构件类别、预制率计算表及装配式结构构件连接方式等。根据装配方案和工艺特点确定平立面、保温体系、工业化应用等设计内容，平面设计应与建筑功能相适应，遵循预制构件“少规格、多组合”的设计原则。立面设计宜考虑一体化集成设计，这是装配式建筑最难也是最出彩的部位。

2）初步设计阶段 在方案设计的基础上进一步完善装配体系方案，需各专业进行协同设计，初步完成平、立面的拆分，确定预制构件的外形尺寸和重量，完成连接节点的通用详图，核定各项装配式指标，初步统计工程量和造价。

3）施工图设计阶段 除常规施工图设计内容外，各专业的内容都应该落实到装配式设计内容中，与装配式有关的外部单位，如门窗、幕墙、精装也需进行集成设计。此阶段需要完成平、立面拆分图，详细的预制率计算表格，典型构件制作、运输、吊装工况计算书及节点连接计算书等。

4）深化设计阶段 根据施工图审查合格的设计文件（包括建筑、结构和设备各专业）、以及构件制作和施工各环节的综合要求进行PC构件深化设计，协调各专业和各阶段所用预埋件，确定合理的制作和安装公差等，其内容和深度应满足构件加工要求。

以上4个阶段设计单位是绝对主导，其他相关单位配合，除此之外，还有前期策划阶段和后期配合阶段需要设计单位的参与。前期策划阶段对项目的实施起到十分关键的作用，设计单位应积极配合业主方理解政策和指标的要求，调研产业链上的供方资源，考察已有项目实施情况，分析项目特点和优劣势。后期配合阶段是保证项目顺利实施的关键，设计单位要对构件生产企业和施工单位进行详细交底，让构件生产企业和施工单位更好地理解设计意图，并要积极参与实际生产和施工过程，对一些关键节点进行指导，保证项目按照设计目标实施。