郭公庄车辆段一期公共租赁住房项目位于北京市丰台区, 用地南侧为六圈南路, 北侧为郭公庄一号路, 西邻规划小学和公共绿地, 东隔绿化带与郭公庄路相邻;整体规划采用“开放街区、围合空间、混合使用”的设计理念。在小区中心设计了商业街和活动中心, 同时通过道路、绿化等将小区分成6个组团, 每个组团单独管理, 形成整个小区的规划框架, 既保证了组团的私密性, 又具有方便联系的公共空间。总平面如图1所示。

在建造方式上, 本小区为北京市首个采用PC+PCF的公租房项目, 同时内部装修采用SI体系, 现在小区内1～12号楼已主体封顶, 样板间也已完成。作为设计者, 经过这2年的施工配合, 对工程中遇到的各种问题进行回顾, 以便更好地指导接下来的设计。

郭公庄车辆段一期公共租赁住房项目住宅楼采用装配式建造方式, 在项目产业化策划阶段, 为确保住宅楼上下部分立面效果统一, 底部结构加强区域外围护结构采用PCF体系、上部外围护结构采用PC体系、内墙现浇、核心筒现浇的结构体系, 在内装方面采用SI体系, 整个工程从“外”到“内”实现全产业化。

本项目在进行产业化设计伊始, 希望尽可能多的部位可工厂预制, 采用绿色、环保的建造方式, 尽量减少现场湿作业, 在不影响结构安全的情况下, 住宅楼大部分外墙、阳台、楼板、外装饰构件均在工厂预制, 楼板采用叠合楼板, 装配率达70% (见图2) 。另外, 内装施工也采用钢龙骨和高密度聚酯板的轻质隔墙体系 (见图3) 。

针对建筑内管线使用寿命远低于主体结构的情况, 为便于更换, 设备管线安装采用与主体结构分离的方式, 地板、墙面均设置架空层, 采暖采用采暖模块, 管线布设在架空层内。

产业化建筑是一个系统工程, 需建设方、设计方、施工方、部品方等参建各方相互配合, 在实施过程中考虑运输、构件安装、构件连接等方面, 以下从设计方面论述产业化设计中需考虑的问题。

1) 装配式建筑的构件制作主要在工厂完成, 构件的设计、制作、运输、安装等过程相互制约、相互作用;开始设计时需设计方、构件加工方、现场施工方、第三方厂家密切沟通, 确定构件尺寸以便于运输、安装;如果尺寸过大, 运输、安装过程中易造成构件损坏;如果尺寸过小, 安装完成后连接缝又非常多, 不利于外墙面防水, 造价又高。由于本工程套型面积小, 每间房面宽均在3.6m以下, 且层高为2.7m, 在这种情况下, 按面宽、层高确定外墙面构件的加工尺寸符合使用要求, 同时减少外墙面过多的接缝, 如图4所示。

2) 在水平构件上, 楼板采用叠合板, 叠合板下层在工厂预制, 保证了房间顶板的平整度, 而且为上部现浇层提供了模板, 减少了现场现浇混凝土量和模板数量;同时上部现浇层保证了结构的整体性和水平构件连接的可靠性 (见图5) 。

3) 本项目在立面造型上做了装饰梁、柱, 在这些装饰构件的分段长度上力求便于施工、运输、安装, 装饰柱按层高划分, 水平梁按小于4.2m并结合立面划分, 确保立面分缝与立面整体造型相协调。

构件主要是指与主体结构相连的构件, 如阳台板、空调板、女儿墙、楼梯等。在产业化设计中, 这些部分可采用现浇也可采用预制方式, 这与构件的复杂性关系密切, 如楼梯适合采用工厂预制, 既节约现场模板又可提高施工效率, 工程中所有楼梯均采用工厂加工;阳台栏板在阳台板上安装, 对阳台板本身的荷载提出了要求, 如果允许应尽量采用铸铁材质栏杆, 以降低自身重量;但在本工程中考虑以后要封闭阳台等要求, 阳台板采用混凝土结构, 为减少自重, 内部填充轻质材料。

在本工程中, 外墙连接在水平方向上与现浇结构梁采用套筒灌浆方式固定连接 (见图6) ;套筒灌浆浆料能起到很好的连接作用, 关键在于保证灌浆的密实度;阳台板和栏板连接采用坐浆+灌浆的施工方式, 保证了安装后栏板的高度和连接的可靠性 (见图7) ;室外空调护栏和空调位的连接采用在预制空调板上预埋连接件的连接方式。

在装配式混凝土建筑中, 构件在工厂加工完成, 现场拼装, 构件之间的缝隙宽度通常为20mm, 分为水平缝和垂直缝, 常用缝处理材料是密封胶, 根据装配式混凝土建筑的构件材料性质, 密封胶不应采用硅酮胶, 易污染混凝土构件, 一般采用改性硅酮胶, 先在缝内填充PE棒, 由PE棒做衬底, 内填改性硅酮胶, 填充硅酮胶厚度一般为10mm, 缝的处理形式有平缝、凹缝等, 现场施工需注意施工工艺的精确性, 避免缝周围出现毛边。

在本工程外墙中, 核心筒外墙根据结构专业要求采用现浇混凝土墙体, 另外由于女儿墙造型变化较多, 如果采用工厂预制, 会导致构件种类较多, 因此女儿墙也采用现浇混凝土形式, 整个外立面就出现了预制构件和现浇构件2种类型, 2种构件的交接处会出现水平缝和垂直缝, 对于不同类型的缝要采用不同处理方法: (1) 预制构件和女儿墙的交接处形成1道水平缝, 为避免水平缝中进水, 要对此处进行重点防水处理, 采用铝合金金属雨披的处理方法 (见图8) ; (2) 对于垂直缝, 根据两侧材料为混凝土和聚氨酯保温板, 其中一侧为低强度材料, 对此类型的缝采用砂浆填充, 兼顾防水、外立面等要求, 构造设计要保证施工便利性和后期使用的可靠性。

1) 项目之初, 整个项目设计要从产业化角度出发进行产业化策划, 构件种类尽可能少, 平面设计尽可能规整, 可通过构件本身变化而不是种类的增多丰富立面效果, 尽量减少悬挑构件, 对构件的分类要紧密结合构件的受力情况, 竖向受力构件要简洁、直接。另外, 对于居住建筑, 在规划时要考虑规划统一, 规划产品的类型要尽量少。

2) 对于产业化设计, 要与施工方、构件厂等相关各方紧密沟通, 确定相对合理的构件加工方案, 并汲取各方在产业化工程中的经验、教训, 以便更好地服务于项目。

3) 要结合参建各方, 充分论证建筑每部分采用工厂预制的必要性, 并分析构件采用现浇和预制2种方式的利弊, 以及采用不同预制材料的利弊, 更经济、合理、科学地进行产业化设计。

4) 在产业化设计时, 要平衡构件数量和后期施工完成后形成的缝的数量, 构件尺寸也不能过大, 以便运输和安装。

5) 设计时充分考虑预制构件与现浇部分、预制构件之间, 以及混凝土预制构件和其他材料预制构件之间的交接关系, 要提前考虑节点设计, 并分析不同方案带来的问题。

6) 施工配合阶段, 作为设计方, 要有充足的准备应对施工中的各种问题, 如构件的连接、结合缝的处理、部品的结合等, 同时协调好建设方、施工方、部品方等各方关系。

产业化设计是一个严谨、系统而又涉及很多方面的工程, 迄今为止, 郭公庄一期公租房项目还在紧锣密鼓地进行着, 作为设计方, 在配合施工的过程中, 还会遇到很多问题, 仍需不断总结, 不断吸取教训, 并转化成自己内部的力量, 促进成长, 在产业化设计的道路上越走越远。