Parking Lots, Charles Street, Sheffield(注1)
所謂“制約和突破,挑戰和解放”其實(shí)就是我們應該面對裝配式建筑的心態(tài)。作為建筑設計師,我們不能把裝配式建筑定義為一種品質(zhì)“low”且限制自己創(chuàng )作的障礙。你看那些帶著(zhù)鐐銬去跳舞的舞者,不是一樣可以給人震撼嗎?
多年前許是我們不曾會(huì )想到現如今的3D打印、VR虛擬現實(shí)已經(jīng)悄悄的進(jìn)入了我們的生活;在全民擁抱技術(shù)大爆發(fā)的時(shí)代,人們對審美也是不遺余力的崇尚。建造方面,建筑也到了從工地濕作業(yè)到工廠(chǎng)化預制的時(shí)代。
預制疊合板(注2)
現場(chǎng)直接充當外墻及模板,直接下單工廠(chǎng)制作,運輸工地拼裝澆筑。
不得不承認,建筑工廠(chǎng)化預制必然會(huì )對設計帶來(lái)影響,這既是制約也是突破,既是挑戰也是解放。近兩年來(lái),憑借裝配式建筑實(shí)戰項目的積累和借助研發(fā)平臺對此類(lèi)產(chǎn)品不斷地優(yōu)化、沉淀和再創(chuàng )作,掌握了關(guān)于裝配式建筑的點(diǎn)滴經(jīng)驗。在此略呈一二,我們稱(chēng)之為“點(diǎn)金之術(shù)” 。
Journey to the West at Long Corridor(注3)
現階段,裝配式建筑作為一種政策式把握的體系,便不得不研究透徹關(guān)于政府的獎勵機制。比如,所謂的容積率補償是在一定的代價(jià)之上的,即必須采用至少一項創(chuàng )新技術(shù)應用(例如現階段推行的預制夾心保溫墻體)才可獲得3%的容積率補貼,并且需要在方案報批前進(jìn)行項目裝配式方案的專(zhuān)項評審。值得注意的是,現階段,預制率越高成本越大,粗略估計下來(lái),預制率每增加10%成本增量在170元左右,由此上海新建建筑的預制率不小于40%的情況下,成本可想而知;因此所謂的補貼其實(shí)就是補差價(jià),是在推行新材料的應用。
其實(shí),即便你不采用夾心保溫,外保溫一樣籠統計入容積率。PC的復合式特質(zhì)決定了其保溫的多樣性,結合不同的工法,其立面的保溫體系也有多種選擇,但同時(shí)也對實(shí)際計容提出了挑戰。所以說(shuō),政策不是阻礙設計的“緊箍咒”,合理的應用不僅能提高效率,而且能在一定程度上為業(yè)主節省成本。
根據做項目的經(jīng)驗,如果把相關(guān)政策紅利用好,單憑申請節能專(zhuān)項扶持基金和容積率補償這兩項獎勵,至少可以為業(yè)主節省至少600萬(wàn)元以上的開(kāi)發(fā)費用。
對不熟悉PC建筑的設計師來(lái)說(shuō),在給定PC率的時(shí)候,很有可能一下子不知道從何下手,也就是不知道如何對各種可能被預制的構件進(jìn)行合理的選取。
其實(shí)看似復雜的問(wèn)題背后,總有一套簡(jiǎn)單的解決辦法。為此,我們做了一套比較實(shí)用的快速篩查檢索表,通過(guò)不同結構形式結合不同的PC率(15%/25%/45%/60%),對樓板/梁/樓梯/空調板/框架柱及外掛墻板等可能被預制的構件進(jìn)行快速選擇,有理有據的告訴你在特定的PC率情況下選取什么樣的構件是合適的,我們稱(chēng)之為平立面構建的“一拍即合”。如下表:
值得注意的是,雙面疊合PCF板現澆部分可以計算裝配率了,所以對使用雙面疊合的童鞋來(lái)說(shuō)是個(gè)利好消息。
在做裝配式建筑設計時(shí),我們不僅要滿(mǎn)足合同出讓中關(guān)于裝配式面積的要求,還應該及時(shí)給出可分期開(kāi)發(fā)的單體。構件模板及構件的預制需要提前與深化單位及工廠(chǎng)配合;而預制構件工廠(chǎng)的產(chǎn)能有限,這對首期開(kāi)發(fā)的時(shí)間成本造成很大的壓力;
如上圖,這是我們去年一個(gè)項目的局部總圖,為了避免耽誤施工周期,我們選取紅色標記二期塔樓為裝配式范圍,該項目七層以上均為裝配整體式剪力墻結構。圖中也能看出,我們建議裝配式范圍其實(shí)是避免選擇在首開(kāi)區了,進(jìn)而加快施工速度。
同時(shí),裝配式樓棟建議選擇預制率重復率高的樓座,一般構件重復率建議要大于100件,基座及樓冠由于結構剛度和造型的需要,一般采用現澆做法。同時(shí),從堆場(chǎng)需求/吊裝便利性/套用率/規則性/多樣性等多維度,鎖定合理的最佳方案。
上圖為現場(chǎng)吊裝區域的堆場(chǎng)情況,同一重復構件有序的堆放在一起便于吊裝施工。
當然,通過(guò)我們的表格你可能是有了大體的方向,但是真正落實(shí)到設計中時(shí),很有可能發(fā)現,其實(shí)并沒(méi)有這么容易。具體到平立面構件在圖紙中位置的圖例標注/內保溫做法/拼接防水/隔聲/防火等具體做法這里就不談了。
以我們在2014年設計的上海虹口新都會(huì )綜合開(kāi)發(fā)項目為例;該項目為公共建筑,主要功能為辦公和商業(yè)。根據土地出讓合同要求,建筑單體預制裝配率和裝配式建筑面積落實(shí)比例均不能低于25%。本項目為五層商業(yè)裙房和三個(gè)四層辦公塔樓,通過(guò)我們的方向鎖定,便可以做出三種預制方案。
好吧,我們來(lái)分析一下這三種方案的優(yōu)劣以及其被舍棄和被采納的具體原因:
上圖所示的方案一首先選擇了6-9層的外墻板,如果作為住宅項目,這是第一選擇,因為上海規定住宅類(lèi)外墻PC率要占50%,而這是公建,當然也沒(méi)有人說(shuō)你不可以這么做。但是最后出于種種原因,該方案被舍棄了,你知道為什么嗎?
我們方案一立面造型如下圖所示,為追求橫向通窗的現代風(fēng)格,如果采用PC外掛墻板,需要在立面上增加豎向混凝土構件,這對橫向線(xiàn)條為主的立面生成造成了很大的障礙。如果堅持該方案效果,那么方案一的裝配式方案就難以實(shí)現;(再補充一個(gè)小知識點(diǎn),一般情況下,預制混凝土墻體長(cháng)度如果小于1m,那么其經(jīng)濟性則不容樂(lè )觀(guān))。這也是我們拋棄這個(gè)方案的最主要原因(當然,后期改造型的話(huà)就另當別論了)。
所以,不要為了滿(mǎn)足裝配的要求而將好的設計妥協(xié)掉,否則就本末倒置了。當然,這里并不是說(shuō)由于裝配式建筑所以你只能做豎向劃分的造型風(fēng)格,只要不選擇PC外掛墻板,你一樣可以做橫向貫通現代風(fēng)格的大玻璃立面。所以,在我們看來(lái),有時(shí)候PC不是滯固了你的腳步,而是幫我們理清思路,規范做法。只要選擇合理的預制部分,與結構體系和預制率連同外立面風(fēng)格統一考慮,可以“拍”出較好的方案。
方案二也是你可能選擇的一種預制范圍方案。這個(gè)方案的特點(diǎn)是將塔樓和裙房分開(kāi),裙房上部的塔樓部分的構件重復率較高。按照正常思路,這個(gè)也是沒(méi)有大方向問(wèn)題的;但是,從裝配構件的重復率來(lái)看,此方案預制疊合樓板的可重復范圍被人為縮小,原本可以統一預制的部分被強行剝離,我認為這是不合理的。所以,我們最終否定了此方案。
這個(gè)方案三一打眼就感覺(jué)可以。我們來(lái)分析下這個(gè)方案是如何有理有據地證明自己是最好的。首先,結構分縫清晰可見(jiàn),樓座劃分干凈,選取的構件重復率高,且避開(kāi)結構加強區(基座部分),又能滿(mǎn)足對單體預制率的要求。
首先是結構體系確定為裝配式框架結構,預制率大于25%,根據表格,我們可以選擇樓板/梁/樓梯/空調板和外掛墻板。結合以上兩個(gè)方案被舍棄的原因,可以很快總結出外掛墻板不適合公建的多變造型,因此不予選擇;本項目沒(méi)有空調板,取而代之的就是疊合梁板和柱子也是理所應當的。
上海虹口新都會(huì )綜合開(kāi)發(fā)項目最終效果圖
以上舉的是公建的例子,但在做住宅裝配設計時(shí)還應該注意區別于公建的一般規律,比如建議優(yōu)選房型套用率高(平面套用多)以及標準層多的建筑單體(立面套用多)。
拿我們一個(gè)住宅項目來(lái)說(shuō)事,如下圖:
上圖是我們某項目總平的局部,戶(hù)型有三種,即A+B+B+A/C+B+B+C/C+D+D+C。一般情況下,我們可能會(huì )優(yōu)選A+B+B+A套型組合的這四棟樓(圖中藍色輪廓線(xiàn)所示),但是我們最后選取了打藍色陰影的四棟樓(即,A+B+B+A/C+B+B+C兩種套型組合),你知道原因么?
原來(lái),右下角的A+B+B+A/C+D+D+C含有ABCD四種不同戶(hù)型的高層單元拼接,由于拼接處的構件需特殊制作且重復率低,一般情況下我們不建議將此作為裝配方案的第一選擇。最終選擇的均含有B戶(hù)型的A+B+B+A/C+B+B+C的僅ABC三個(gè)不同戶(hù)型的高層拼接單元,無(wú)論是從套型重復率還是標準層重復率來(lái)看,均有較大優(yōu)勢。(當然,最后的選擇還有結合裝配化率和工期等復雜原因,這里我們只說(shuō)重點(diǎn))
不同的預制構件深化設計公司對平立面拆分的方式會(huì )有很大差別,那么方案做好以后,如何選擇預制構件拆分方案確是一項很有含金量的工作。我們作為方案設計公司,在設計的初期就已經(jīng)開(kāi)始考慮今后拆分方案的合理性。樓板/梁/樓梯/空調板/框架柱及外掛墻板等這么多預制構件到底該怎么樣進(jìn)行拆分選擇?
鑒于拆分設計的點(diǎn)很多,如果一一到位則篇幅太長(cháng)且不容易理解記憶,因此我們匯總了預制構件拆分原則,如下:
1. 預制構件尺寸要遵循少規格/多組合的原則,構件拆分鏈接要簡(jiǎn)單巧妙;
2. 外立面的外圍護構件盡量單開(kāi)間拆分;
3. 預制剪力墻接縫位置選擇結構受力較小處;
4. 長(cháng)度較大的構件拆分時(shí)可考慮對稱(chēng)居中拆開(kāi)(也就是套用性要高);
5. 考慮現場(chǎng)脫模/堆放/運輸/吊裝的影響,要求單構件重量盡量接近,一般不超過(guò)6噸,高度不宜跨越層高,長(cháng)度不宜超過(guò)6m(極限是7m),拼縫寬15-25mm;
當然,構件的拆分工作絕不止以上五點(diǎn),要根據項目的情況進(jìn)行拿捏。以我們項目圖紙的示意圖給各位稍微解釋一下,以方便理解:
上圖是我們項目的一個(gè)平面局部,涉及到的設計點(diǎn)有:
1、構件交接應當盡量為陰角(如圖云線(xiàn)示意),陽(yáng)角一體化不做拼縫處理;
2、構件尺寸盡量為單開(kāi)間,且上下對應尺寸一致;
3、重復率在100件以上;
4、暗柱基本現澆(抗震時(shí)墻體受力較大的部位,且暗澆利于構件交接);
5、凸窗一體化預制且重復率高;
6、構件拆分均以樓層劃分,不做跨層處理等等。
結 語(yǔ)
講了這么多,看來(lái)裝配式建筑到底對建筑設計還是有很大影響的。前面我們講到所謂“制約和突破,挑戰和解放”其實(shí)就是我們應該面對裝配式建筑的心態(tài)。作為建筑設計師,我們不能把裝配式建筑定義為一種品質(zhì)low且限制自己創(chuàng )作的障礙。你看那些帶著(zhù)鐐銬去跳舞的舞者,不是一樣可以給人震撼嗎?
雖然PC率在某種程度上制約了設計表現,但我們如果能轉化思路去化解制約,尋找突破口,就能跟著(zhù)政策打天下。就如同,我們提到的政策不是“緊箍咒”,政策不是在限制你,只是告訴你換條路走走,風(fēng)景一樣獨好。用新技術(shù)新思路去耕耘幾十年不變的傳統行業(yè)做法,這對建筑人來(lái)說(shuō)聽(tīng)起來(lái)確實(shí)是個(gè)挑戰,就如同20多年前讓你放下針管筆開(kāi)始用CAD一樣,當你熟識了一切,才發(fā)現其實(shí)是對勞動(dòng)力的極大解放。
從上海保利艾廬、古北萃庭、上海虹口新都會(huì )、上海翡麗甲第,到目前的上海葛洲壩西虹橋項目和上海大場(chǎng)鎮08-02地塊住宅項目等,我們一直在積累沉淀,希望通過(guò)不懈的努力能給市場(chǎng)帶來(lái)更多更好的產(chǎn)品。
來(lái)源:UA建筑設計師