熊堂
上海霍普建筑设计事务所股份有限公司 上海 210511
摘要：目前，中国装配式建筑正处在发展的关键时期。装配式建筑设计有别于传统的设计理念和方法，更强调建筑设计的全周期和系统性。周家渡社区Z000201单元A14-01地块位于上海市浦东新区世博板块。为建立租购并举的住房制度以及满足多层次的住房租赁需求，同时本项目承担了上海人才安置的重要战略功能。项目以装配式技术为基础，运用装配式技术最大化利用空间，创造经济集约的住宅产品。
关键词：装配式；租赁住宅；开放空间；全周期
1：装配式技术国内发展状况
回顾历史中国早在上个世纪50年代就开始了装配式技术在建筑工程中的运用。50年代北京市建筑设计院设计在苏联的协助下首次提出了住宅标准化设计，为工业化住宅户型和预制结构提供了借鉴。1959年建国初期，北京的民族饭店是我国第一座高层装配式框架结构建筑，装配率达到60.47%，所有预制构件都是在工厂制作完成。通过在预制柱与梁的节点部位预埋了型钢作为结构传力构造节点。这种以“钢和混凝土组合的构造”的干法连接的装配式建筑在当时已经具备非常高的技术水平。1964年竣工的北京民航大厦为当时国内第一座整体式装配式钢筋混凝土框架结构高层建筑。 朝阳区2栋高层塔式外交公寓采用装配式整体式钢筋混凝土双向框架装配整体式结构。1976年至1979年北京前三门高层住宅结构采用“内浇外挂”的做法，现浇内墙和预制外墙板，构配件也做到相当层度的标准化。北京西苑饭店首次引进法国预制薄板叠合技术，并于1980年进行不同的跨度和荷载试验，1981年北京西苑饭店工程开始采用，建成于1984年。此后在一些高层旅店，办公楼，公寓以及工厂等工程中得到推广和运用。1982年至1983年的丽都假日饭店一期是最早的模块化钢结构建筑。1980年建成的国家海洋局和中国国际贸易促进委员会办公楼是国内最早的陶粒混凝土轻质预制外墙建筑。此后由于唐山大地震，国内装配式建筑大规模停工。
中国在上个世纪，从建国初期一直到20世纪80年代末，装配式建筑技术给我国建筑业的发展和科技创新带来了很多最前沿的理念也提出很多新问题和新挑战。这些建筑作品也为后续装配式建筑技术的发展提供了宝贵的经验。进入新时代，中国城市化进程面临着新的挑战。节能减排、绿色生态、智能制造、工业4.0以及可持续发展等新技术新理念将使得装配式技术在建筑工程中发挥更大的作用。
2：设计理念——共融之塔
2.1 未来社区
周家渡租赁住宅社区位于高科西路和浦东南路交叉口。地块周边住宅社区和商业配套成熟。地块东面为上海长途客运站东站，北面为金砖国家新开发银行总部，离西北面的世博中国馆和梅赛德斯奔驰文化中心分别是600米和900米，西侧为雪野家园住宅社区。整个社区处于浦东新区世博板块核心地带。是未来上海高端上午人才和科技人才的聚集地。结合设计理念和周家渡租赁住宅的发展方向，未来社区具有一下几个特征：完善的综合性配套服务系统、开放和极具活力的社区氛围、丰富多样的生活场景、可持续发展的理念渗透进社区每一个角落以及社区人群具有高收入，受过较高教育，较高的审美层级和更具现代性的生活方式等特性。
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2.2 设计理念
项目基于敞开型住宅建设理论，从公共空间、公共群体、私人领域三个层面来塑造未来住宅在城市中的角色。通过将住宅骨架于住户内的装修和设备等明确分离，从而延长住宅的可使用寿命从而让居住环境变的更加美好。一个舒适，美好的家园是每个人都向往的，也是最基本的需求。基于开敞设计的理论我们希望创造一个和城市共同呼吸的社区共同成长的未来社区。建筑空间相互叠加，相互吸引，开放的社区空间将汇入更多城市发展所带来的新鲜血液，更多的城市空间将植入建筑的各个层面和不同的维度。相互融合将会是社区长时间与城市的关系。同时我们希望建筑像是一个生命体，她有自己的个性。她会留有大量的“孔隙”以便吸取“养分”，她会自我成长自我学习以及自我更新。借助装配式建筑技术随着时间的洗礼，演变成一个具有智慧的人工系统。
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通过对这边住宅的分析和出入口分析，因受日照以及对雪野家园住宅视线的影响，高层塔楼沿高科西路方向设置，由于该地块只能沿浦东南路设置出入口，公安局与住宅社区出入口相互独立，因此公安局设置在浦东南路方向。住宅塔楼分别对比了点式和板式两种形式。点式塔楼会有大量北侧住户，不利于采光和日照。同时很难形成南北通透，有较多的暗厨和暗卫。并且点式为钢筋混凝土核心筒框架结构，此结构体系不利于装配式设计且构件大重量大以及成本高。最终我们选择板式作为塔楼的基本结构特性。板式塔楼布局使得户型90%为南向户型，南北通透，后排套楼倾斜15度避免对西侧雪野家园住宅的视线遮挡以及日照影响。同时保证两栋塔楼南向视线户不干扰。
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公共安全是本项目格外强调的设计要点。去年年初开始全世界经历了几百年来罕见的公共突发事件，这给人们的生活和工作方式带来的巨大的改变。所以安全在这个时间点会显得格外重要。过去的一年从各种渠道能看到疫情给人们生理和心理健康带来很大冲击。在疫情重灾区很多家庭甚至几个月无法出门，只能隔离在一个不大的房子内部。从这一点出发，我们觉得未来住宅社区（无论是商品住房，公租房或者是租赁住房）是不是应该更多的在社区内部植入一些有效的能够连接外界的公共空间，同时这些空间对社区内部是开发的，和自然也是亲近的，但和城市又是相对隔离的。这样至少人们因为某种原因需要被隔离的时候也不至于长时间被待在室内。又因为整个社区的功能是综合以及完善的，高度混合，能够实现在一段时间内自给自足。这种状态不是外界强加而是自我形成的一种高度智慧化的社区。智慧化的前提是需要系统化，而装配式技术就非常强调系统化设计。而且随之而来的开放社区更需要系统化的管理和运维方式才能保证它运行的有序和高效。开放社区将面临更多的不确定因素，之前提到的疫情也是其中之一。封闭社区用相对极端的手法实现管理的高效，但同时也带来很多负面影响。
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公共空间的有效使用在公共安全事件中所起到的积极作用
整个设计当中在塔楼部分三个层面形成整层架空来创造丰富的公共空间。首先为加强入户感受我们将主要入户空间直接设置在二层架空层，在社区配套的屋顶会有一个非常宜人的屋顶花园。中间连接体通过钢结构将两栋塔楼相互连接形成一个整体。并且在18层创造了一个无与伦比的景观露台。住户能够在自己的社区毫无阻拦地一览世博园区的风采。在空中连接体内部会有丰富多样的功能植入。由于突发卫生公共事件在爆发初期需要人员相互之间彼此隔离，大多数居民只能选择封闭在各自的生活的房屋内。但长时间与外界的隔离会对人心理和身体造成非常不利的影响。人们需要户外活动，需要亲近自然。所以为了防止人们因为外出而被感染，更加需要建筑物内自身就具有独立的室外空间。外加社区自给自足，所以人们可以相对安全的在自己的小区内部进行户外活动。两个不同层级的架空空间能够满足整栋楼居民的室外活动需求。一旦有重大公共突发事件的发生而产生隔离措施人们可以在自己的社区有充足的室外活动空间。
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3：装配式结构体系
本项目采用装配式剪力墙结构体系，此结构体系是将竖向结构主要受力构件：剪力墙、梁、板等由预制混凝土构件组成的装配式混凝土结构。装配式剪力墙结构是目前技术最成熟、应用最广泛的一种装配式混凝土结构体系，是高层住宅建筑的首选结构体系。预制构件主要包括：预制剪力墙、预制外填充墙、预制楼梯、全预制阳台板。本项目在装配整体式剪力墙结构体系下，预制单面叠合外墙+内保温体系。两栋塔楼之间通过架设钢结构连廊系统形成空中共享空间和屋顶花园连廊体系。
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装配式剪力墙结构体系
建筑外立面运用特殊的PCF工序在工厂实现立面一次成型 免去二次外立面施工这个环节。无外模板，无外粉刷施工，免外架，现场湿作业量大大减少。外墙PCF板缝内侧为现浇剪力墙，有效的避免了硅胶老化而造成的墙体渗水情况发生。PCF均为非受力外墙墙板，主要受力剪力墙及暗柱均为现浇，相对于其他PC体系抗震性能较好。为保证装配式技术在项目中顺利实现，户型在设计过程中尽量减少房型总类和构件总类。按照N*300mm模数统一设置户型门窗以及构件尺寸。户型一共分为40㎡和60㎡两种户型，户型，阳台以及核心筒的设计的遵循同向排布原则减少构件种类。每个户型内部均采用可拆卸式隔墙安装系统，便于未来户型的改造和可变性需求。本项目为租赁住房，户型标准化程度高，装配式内装部分实现标准化生成相对简单，且保证建筑全生命周期内，内装的可拆卸及可替换。内装部品装配率30%。预制率30%.整体工程装配率达到60%。
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4：构件标准化设计与装配式干法施工技术
4.1水平构件
本项目预制阳台及预制楼梯梯段板，构件尺寸类型只有一种，构件模具利用率极高，因此构件模具成本低，构件采购成本也相对较低。全预制阳台连接节点及相应构造措施： 阳台受力形式采用挑板式结构受力，受力均靠上部钢筋锚固现浇楼板内与结构连接，因此预制阳台伸出钢筋对剪力墙边缘构件钢筋影响小，施工难度低，构件安装效率高。阳台板比结构标高底40mm，PC靠近室内一侧设置构造防水反坎，使阳台内形成有组织排水，且阳台对室内影响小。阳台采用预埋止水节及地漏，方便现场安装且防水整体性更高。
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4.2竖向构件
本项目预制剪力墙分内剪力墙和外剪力墙，内剪力墙统一模数，标准化程度高，模具成本低，外剪力墙采用PCF体系，外墙外侧均可免抹灰，施工整体效率高，且防水性能优异。预制剪力墙采用灌浆套筒连接，套筒采用梅花布置。预制外填充墙主要分8种长度尺寸，门窗洞口尺寸基本采用标准化尺寸，选用规格较少且本项目从户型选择上标准尺寸均以2.7米为标准模块，构件模具利用率相对较高。构件加工厂制作而成的外模板形式预制构件，通过与外墙内衬现浇混凝土结构连接，形成建筑外墙的外表维护体系。为保证预制构件在制作、吊装、运输及现场施工时有足够的强度和刚度，避免开裂和损坏需在构件内预埋叠合筋。
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4.3 装配式干发施工
本项目室内采用全装配式干法施工技术，主要从集成地板、ALC隔墙板、集成厨卫三大板块来满足室内部品装配式施工需求。以集成地面为例；集成架空楼地面系统通过整铺架空楼地面系统工艺，采用1.0mm厚的铝锰合金板材，经辊压成型的系统底盘。填充20mm厚加强纤维板作为基层，组成基础模块，用金属连接件模块组成整体地面；整铺定制的万能保温板。加盖1.2mm厚水泥纤维板，自攻螺钉将平衡板固定在铝镁合金底盘上。锁扣式快装地面瓷砖或其它地面板材完成楼地面作业。
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卧室地面
集成卫生间楼地面同样采用干法施工技术。为了降低架空层的高度，节约空间，采用架空超薄模块系统。墙地面将20mm厚的铝镁合金架空地板模块作为基层，加铺ABS防水底盘，铺装快装地面瓷砖和快装墙面瓷砖。墙面内侧铺装防潮膜阻断湿气渗透。铝镁合金收口线连接墙面瓷砖与地面瓷砖。
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卫生间地面
5：综合运维管理系统
通过BIM（建筑信息模型）技术设计环境将装配式构件的信息实施跟踪。为保证预制构件再生产和运输环节有效实现信息全天候数据采集和实时跟踪，在各个主要构件中植入能够长时间巡航的射频识别芯片（RFID），并且将数据实时传输给每家每户的房屋数据接口（HDI）。434户居民通过HDI系统实时检测数据，数据通过云端集中处理传输给社区房屋养护中心。在装配式技术之下，通过智能化设备和构件的无缝接入使得建筑呈现更高的智慧化。在建筑的长生命周期中，建筑将产生大量的使用数据和维护更新数据。通过对数据的大量和长时间采集，住户将会越来越熟知整个建筑的个性和特质。建筑也将自己的数据和人们充分共享。大数据的运用将真正做到让数据真实的反应建筑的本质特性，让建筑成为一个活着的生命体。
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6：结语
装配式建筑的技术和运用在所建成的工程项目中最能体现大工业生成所带来的建造效率和经济效益。要实现未来社区真正智能化，整个社区无论是建筑亦或是社区里的居民都必须通过一套系统化管理体系来实现，但实现系统化的前提必须通过装配式技术的模块化特性，可拆卸特性以及工厂预制等特性来实现。从建构角度来看，装配式技术能够很好实现建筑由内而外所呈现出的技术之美，构造美、材料美以及结构美。装配式技术在运用的过程中更加突显建筑师在整个工程中主导性作用。无论从设计，施工还是运维都需要以建筑师为核心，将各个不同学科紧密联系在一起。 但装配式如今也面临着诸多发展问题和挑战，建筑设计，加工，装配式施工还是彼此相互分离，管理呈现“碎片化”而非“系统化”。系统化思维和管理将会是装配式成功与否的最为关键要素。
参考文献
[1] 《民用建筑设计通则》GB50352-2005.
[2] 《建筑设计防火规范》GB50016-2014.
[3] 《装配式混凝土结构专项设计文件编制标准》（框架结构）
[4] 《装配式混凝土结构专项设计文件编制标准》（剪力墙结构）
[5] 《上海市城市规划管理技术规定》2016版
[6] 《从设计到建成》