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預制裝配式建筑的定義

裝配式建筑是以構件工廠(chǎng)預制化生產(chǎn)，現場(chǎng)裝配式安裝為模式，以標準化設計、工廠(chǎng)化生產(chǎn)、裝配化施工，一體化裝修和信息化管理為特征，整合從研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、現場(chǎng)裝配等各個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域，實(shí)現建筑產(chǎn)品節能、環(huán)保、全周期價(jià)值最/大化的可持續發(fā)展的新型建筑生產(chǎn)方式。

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預制裝配式建筑的背景

（1）時(shí)代背景

發(fā)展預制裝配式建筑有著(zhù)強烈的時(shí)代背景，一是人口紅利的減少，2000年新出生的人口持續下降，2015年后開(kāi)放二胎后，人口增長(cháng)出現了一個(gè)小高峰，但隨后繼續下降。從表中可以看出，隨著(zhù)人力成本的逐年攀升，目前裝配式建筑與傳統現澆式結構已經(jīng)逐漸達到了一個(gè)相對微妙的平衡。另一方面是國家提出的供給側產(chǎn)業(yè)改革，從粗放的生產(chǎn)模式向工業(yè)化的高精尖綠色生產(chǎn)模式的轉變。

（2）技術(shù)背景

20世紀20-40年代勒·柯布西耶等一代杰出的建筑師提出了建筑工業(yè)的多米諾體系。

“我們構思了一個(gè)結構體系——骨架——完全獨立于住宅平面功能地骨架：它只承載樓板和樓梯，它由于標準地構件組成。彼此可以聯(lián)立，住宅地組合于是便具有了豐富地多樣性?！@是一種專(zhuān)門(mén)用于工地地現場(chǎng)材料，工字鋼梁臨時(shí)鉤在固定于每根柱頂端的柱環(huán)上，構成簡(jiǎn)單地支架，通過(guò)這種方式確保樓板上下表面澆筑平整；混凝土柱就在建筑腳下澆筑，并隨著(zhù)上方模架體系豎立起來(lái)。技術(shù)公司把骨架銷(xiāo)售到全國各地，其組合與定位取決于規劃建筑師，或者更簡(jiǎn)便地，由顧客來(lái)決定?！?/p>

20世紀50-60年代建國初期，從前蘇聯(lián)搬、抄了單層工業(yè)廠(chǎng)房體系。該體系中的柱、吊車(chē)梁、人字形屋架和薄腹屋面梁、槽型屋面板、天溝板和槽，均采用預制生產(chǎn)，圍護結構多為磚砌體。在這個(gè)年代構件的預制生產(chǎn)大多是在工程現場(chǎng)，且多為非預應力構件，技術(shù)水平不高，質(zhì)量也不穩定。

1960s，工業(yè)建筑的主要構件已是工廠(chǎng)化集中生產(chǎn)，構件質(zhì)量明顯提高；特別是預應力技術(shù)在鋼筋混凝土預制構件企業(yè)得到推廣應用，不但節省了原材料，還提高了構件的性能。

1976年以前，預制板因為使得蓋樓速度快，價(jià)格相對便宜，質(zhì)量相對來(lái)說(shuō)也有保障，因而在全國范圍內被大力推廣。直到唐山大地震摧毀了整整一座城市。

進(jìn)入九十年代后，由于（部分）裝配式建筑自身有許多問(wèn)題，主要可用“熱、裂、漏“來(lái)概括，和現澆結構相比，這些問(wèn)題更顯突出。于是現澆結構幾乎全部替代了裝配式結構。

在進(jìn)入21世紀后，裝配式建筑在設計概念及技術(shù)上有了一定程度的積累和進(jìn)步。

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上海地區預制裝配式建筑的適用范圍

由于目前無(wú)論是PC還是鋼結構，其總的造價(jià)仍然高于傳統現澆混凝土結構，因此少做或者不做裝配式仍然是各大甲方的訴求，根據滬建建材〔2019〕97號，如下建筑可以不考慮裝配式建筑：

（1）建設工程設計方案批復中地上總建筑面積不超過(guò)10000平方米的公共建筑類(lèi)、居住建筑類(lèi)、工業(yè)建筑類(lèi)項目，所有單體可不實(shí)施裝配式建筑。

（2）高度100米以上（不含100米）的居住建筑，建筑單體預制率不低于15%或單體裝配率不低于35%。對平屋面或坡度不大于45°的坡屋面房屋，房屋高度指室外地面到主要屋面板板頂的高度（不包括局部突出屋頂部分）；對坡度大于45°的坡屋面房屋，房屋高度指室外地面到坡屋面的1/2高度處。

（3）建設項目中獨立設置的構筑物、垃圾房、配套設備用房、門(mén)衛房等，可不實(shí)施裝配式建筑。

（4）當居住建筑類(lèi)項目中非居住功能的建筑，其地上建筑面積總和不超過(guò)10000平方米，且其與本項目地上總建筑面積之比不超過(guò)10%時(shí)，地上建筑面積不超過(guò)3000平方米的售樓處、會(huì )所（活動(dòng)中心）、商鋪等獨立配套建筑，可不實(shí)施裝配式建筑。

（5）當工業(yè)建筑類(lèi)項目中配套生活用房及配套研發(fā)樓等地上建筑面積總和不超過(guò)10000平方米，且其與本項目地上總建筑面積之比不超過(guò)7%時(shí)，地上建筑面積不超過(guò)3000平方米的配套生活用房、配套研發(fā)樓等獨立非生產(chǎn)用房，可不實(shí)施裝配式建筑。

（6）技術(shù)條件特殊的建設項目，可申請調整預制率或裝配率指標。

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上海地區預制裝配式建筑的計算

然而多數情況上海地區在土地出讓時(shí)，一般會(huì )按照預制率40%或預制裝配率60%的要求寫(xiě)入規劃條件中去，因此對于目前絕大多數項目，裝配式建筑是一個(gè)必須的選擇。針對兩種計算要求，在上海的計算細則里，給出了兩種計算方法。

方法一比較簡(jiǎn)單明了，及采用預制構件的體積比，方法二為權重系數法，與墻體、樓板等構件的厚度無(wú)關(guān)，僅與墻體長(cháng)度、樓板面積、構件數量相關(guān)。因此，一般對于200mm以上的裝配式外墻，尤其是夾心保溫外墻，方法一更為合理。

在這種計算規則下根據一些項目的計算案例比較，可比較明顯地得出，對于住宅項目而言，使用方法一的計算更為有利。

住宅：

另一種情況是針對現在越來(lái)越多的精裝修住宅，有業(yè)主提出，若考慮精裝部分的預制，是否采用60%預制裝配率的要求更為經(jīng)濟。若考慮精裝部分，則必須采用方法二即權重系數法進(jìn)行計算，計算規則如下：

新的計算規則較老版提高了部分部品部件的權重系數，在老規則下，全裝修權重系數十分低，計算上毫無(wú)優(yōu)勢。新版規則提高了全裝修權重系數，盡管如此，通過(guò)計算比較，如下表：

當考慮以上全部項目時(shí)，內裝權重系數0.5，內裝部品修正系數0.65，按照80%裝配率計算為26%，按照60%預制裝配率計算，仍需34%構件實(shí)施預制。這幾乎與40%預制率相差無(wú)幾，且目前集成式衛生間和廚房，其品質(zhì)上并不太高，因此總的來(lái)說(shuō)，選擇使用40%預制率計算仍是較為經(jīng)濟的。

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預制裝配式建筑的設計及施工

對于PC結構而言，一般來(lái)說(shuō)有如下流程：

對于PC項目而言，施工圖設計單位、PC深化單位、總包、PC加工廠(chǎng)、門(mén)窗廠(chǎng)家、空調、太陽(yáng)能、新風(fēng)、衛浴等廠(chǎng)家均需有效地整合信息。例如，施工圖階段：當各種設備供應廠(chǎng)家的設備對深化設計構成影響時(shí)，應在深化設計開(kāi)始前的施工圖階段進(jìn)行招采；深化階段：各種設備的供應廠(chǎng)家應提出設備安裝要求，明確設備安裝需要土建進(jìn)行調整和預留，反饋深化設計單位；構件加工階段：與加工廠(chǎng)配合，保證設備點(diǎn)位位置、型號準確。

然而現實(shí)往往不盡如人意，如下案例中，建筑墻身圖與結構墻身圖不符，結構圖中，結構梁上翻，下面留了150mm的空間給PC墻，由于趕工的原因，此洞口為后開(kāi)，沒(méi)有預留，而開(kāi)洞信息盡在建筑圖中表述，當工人依據建筑圖開(kāi)洞時(shí)，卻沒(méi)有注意到這其中差別，直接將洞口開(kāi)到了結構梁底，打斷了梁的縱向主筋。

現場(chǎng)照片如下：

因此，對于PC結構的從設計到施工，都面臨著(zhù)一系列的管理問(wèn)題需要解決。針對各個(gè)專(zhuān)業(yè)，尤其是精裝項目，原先可以后置的專(zhuān)業(yè)都需要前置，例如精裝二次機電深化，電氣專(zhuān)業(yè)所需提資有：

給排水專(zhuān)業(yè)：

PC 設計應共同參與決定在預制構件中預埋的給排水管、止水節、地漏、穿墻套管等的做法和節點(diǎn)，例如穿墻套管的材質(zhì)和墻內外高低差、管線(xiàn)穿墻穿板處的防水處理、預留孔洞的大小和允許偏差等；

暖通專(zhuān)業(yè)：

提資時(shí)應注明預制構件中需要預留的新風(fēng)、空調、排風(fēng)孔位置和相關(guān)的尺寸規格。

針對這種復雜管理情況，工業(yè)化內裝管線(xiàn)分離（Skeleton Infill）體系會(huì )是一個(gè)可行性的選擇。

這種體系機電設備完全脫離于主體結構，易于維修、更換，但對房間的套內面積會(huì )有一定的損失。