装配式住宅在绿色建筑的应用

摘要：在可持续发展理念指导下，绿色建筑建设在中国已形成目标明确、政策配套、标准完善的工作体系，在开始进行建筑设计时，就应创新绿色建筑设计技术，进一步扩大绿色建筑占比。基于此，本文从装配式住宅在绿色建筑中的应用优势入手，结合绿色建筑建设案例，总结在绿色建筑建设工程中设计、应用装配式住宅的方法，以供建筑企业参考。

关键词：装配式住宅；绿色建筑；四节一保

绿色建筑具有能耗低、污染少、保护环境等特点，可为建筑用户提供自然、高效、安全、舒适的建筑空间。装配式住宅是绿色住宅建筑产业化发展的核心技术，可降低绿色建筑建设成本，与绿色建筑的“四节一保”（节能、节材、节水、节地和环境保护）发展要求相符，建筑企业应在绿色建筑中推广应用装配式住宅。

1装配式住宅在绿色建筑中的应用优势

在绿色建筑工程建设中，装配式住宅的优势体现在以下五个方面：①节能。装配式住宅在施工过程中，可减少人力、物力，在使用过程中，构件性能优于传统建筑结构，可减少建筑运行能耗，节能效果显著；②节材。装配式住宅建筑使用的施工材料可循环使用，材料浪费现象得到有效遏制，材料使用率显著提升；③节水。装配式住宅统一生产构件，运输至施工现场进行装配，施工现场配置的施工人员、施工材料都较少，生活用水与生产用水大大减少，节约水资源；④节地。装配式住宅在工厂生产建筑结构构件，无须单独设置场地进行混凝土生产，可节约土地资源；⑤环保。在装配式住宅建筑中，施工现场以装配施工为主，无须运输水泥、砂石等材料，施工现场粉尘污染大大减少，且无需进行夜间施工，不会产生光污染、噪声污染，不会影响施工现场周边居民正常生活。

2装配式住宅在绿色建筑中的应用策略

基于装配式住宅在绿色建筑中的应用优势，建筑企业应根据住宅建筑特点，选择合适施工技术，开展装配式住宅建设工作，做到“四节一保”，实现绿色建筑建设目标。以某建筑企业的小区工程项目为例，总结装配式住宅在绿色建筑中的应用策略。该小区工程项目用地面积约8万m2，住宅可建设用地面积69858.88m2，均为装配式住宅，要求预制率超过30%，其中装配式住宅中“三板”占比超过60%。设计人员根据该小区工程项目施工现场地理条件与工程建设要求，进行装配式住宅建筑、结构等专业方案设计，通过设计施工一体化工作，为装配式住宅施工提供详细指导，切实发挥装配式住宅优势。

2.1预制结构设计

在装配式住宅施工中，预制结构部件是基础环节，建筑企业应结合建筑工程的结构特点，将建筑划分为预制柱、预制桩、预制剪力墙、内外墙板、楼板、屋面板、楼梯、阳台等结构构件，在工厂完成各个结构构件的制作，将其与施工现场浇筑的部分柱与梁进行拼接，或到现场拼接各种预制构件，实现节约能源、保护环境的建设目标。为此，为保障装配式住宅建设质量，设计人员应按照规范流程与要求实施预制结构设计工作。

2.1.1方案设计

在装配式住宅的方案设计阶段，设计人员应对装配式住宅的平面布局、立面、结构、建筑空间等模块进行设计。结合装配式住宅的平面布局与立面结构，选择合适的预制构件类型，在满足建筑工程对建筑空间要求的基础上，选择合适的预制构件连接技术，再结合预制构件类型与连接技术，完成预制结构方案设计。在该小区工程项目中，设计人员引进BIM技术，基于BIM软件的模拟功能，将装配式住宅进行结构拆分，计算装配式住宅的预制率，明确预制的建筑构件及相关参数要求。结合参数要求，在BIM软件中构建各个预制构件族库，遵循“少规格、多组合”的原则，将重复利用率偏低的结构从预制构件族库内删除，改为现场浇筑施工，以此明确工程项目中预制结构的范围。在确保建筑工程预制率符合要求的基础上，协调预制构件与现场浇筑施工，避免二者占比不合理，加大工程建设能耗，实现绿色建筑设计目标。

2.1.2初步设计

首先，结合方案设计成果，设计人员依托于BIM协同设计平台，整合各项工程项目数据信息，计算方案设计后的预制装配率等指标，准确拆分装配式住宅的预制构件，实施标准化设计，确保预制构件符合工程项目建设要求，为后续预制构件生产提供详细指导；其次，结合预制构件的设计成果，计算装配式住宅建设成本，优化改进装配式住宅的预制构件规格，提高装配式住宅建设效益；最后，明确设备管线的预留预埋要求，完成装配式住宅结构方案设计。在该小区工程项目中，设计人员的设计方案为：25个单体预制叠合板、13个预制剪力墙与3个预制空调板；通过初步设计的成本分析，调整预制构件的规格，转变为19个单体预制叠合板、9个预制剪力墙与1个预制空调板，减少了种类数量，节约预制构件施工所用的模板、人工等，提高了制作运输安装效率，每平方米节约成本近30元，并显著提高了装配式住宅建设的环保效益与经济效益。

2.1.3施工图设计

在完成初步设计后，设计人员开展施工图设计，绘制装配式住宅的结构施工图，明确装配式住宅的装配构件拼接要点，为装配式住宅的施工提供依据。为保障施工图的准确性与指导性，设计人员利用BIM技术的碰撞检查功能，对预制构件拼接的空间实施管线碰撞检测，分析机电管线是否存在交叉、重叠等问题，重新调整管线布局，通过翻弯、改道等措施，优化改进装配式住宅的空间布局，确保预制构件的装配更为科学合理，避免施工设计不合理导致返工，避免进一步影响绿色建筑建设目标的达成。

2.1.4深化设计

在装配式住宅深化设计中，设计工作分为土建与机电两个部分：第一，在土建深化设计中，主要对预制构件和装配式建筑的现浇部分进行结合设计，保障装配式建筑的整体性。设计工作涵盖结构设计、参数检测、参数统计三部分。在结构设计中，设计人员要结合预制构件拆分结果，计算预制构件与现浇结合点，完成构造节点设计，并明确预留、预埋要求；在参数检测中，从装配式住宅建筑整体（即预制构件与现浇结构）入手，分析预制构件之间是否存在碰撞问题、预制构件与现浇结构是否存在碰撞问题；在参数统计中，设计人员须要计算预制构件生产所需的混凝土体积与重量，明确预制构件的生产工程量，并统计预埋钢筋的规格要求与所需长度，为工厂原材料采购提供参考，避免出现材料浪费现象。结合上述深化设计成果，设计人员利用BIM软件自动输出预制构件拆分图、预制构件装配图及深化设计图等图纸。第二，在机电深化设计中，设计人员根据装配式住宅的土建设计成果、图纸等，选择合适的机电设备类型，综合部署机电设备管线，实施净空控制、支架吊架设计及荷载验算等工作，明确土建工程中应预留的机电管线孔洞，并通过BIM软件自动输出机电深化设计图。

2.2施工方案设计

在完成装配式住宅的预制结构设计后，根据预制构件生产要求、建筑工程设计要求，实施预制构件施工方案与建筑施工方案设计，指导装配式住宅施工，实现设计施工一体化建设，提高装配式住宅工程建设质量和效率。

2.2.1预制构件施工设计

在该小区工程项目中，建筑企业根椐设计好的装配式施工图纸设计预制构件生产方案，确保工厂生产的预制构件在质量、规格等方面符合建设要求。预制构件均采用装配整体式预制钢筋混凝土结构，通过工厂定制的钢模板，完成各个钢筋混凝土结构的施工，钢筋混凝土结构浇筑完成后，通过浇水与蒸汽进行养护，确保预制结构构件的质量与精度符合工程建设要求。同时，设计人员考虑装配式住宅的可持续性，将外墙结构与面砖的施工工艺设计为一次浇筑成型工艺，避免外墙面砖脱落，以提高外墙结构的密实性，预防出现开裂渗水等质量问题。在该小区工程项目中，设计人员应严格遵循工程精度要求，设计规范的施工流程，将预制结构构件的精度控制在5mm内。以外墙板为例，设计的预制施工流程为：①制作钢模，根据小区住宅的外墙板大小，选择钢材制作模板，可循环利用约200次，且钢模板报废后可回炉重制，节约材料；②绑扎钢筋，根据设计方案要求进行钢筋绑扎；③铺贴面砖，选择节能环保性能优异的面砖材料，按照反打工艺的规范要求及流程铺贴；④安装窗框与预埋件，选择隔热性能优异的窗框材料，按照设计方案规定的位置安装窗框与预埋件；⑤浇筑混凝土，一次性浇筑成型；⑥养护脱模，选择蒸汽养护方案，循环利用养护用水，节约水资源，待混凝土结构强度符合要求后，再进行脱模；⑦全面清洗钢模板，以便后续重复利用；⑧将制作完成的外墙板运输至施工现场。

2.2.2装配式住宅施工设计

就目前的建筑施工技术而言，装配式住宅常用的施工技术包括单元吊装组拼技术、BIM技术与产品保护技术等。在预制剪力墙施工流程设计中，设计人员考虑到剪力墙为装配式住宅的核心承重结构，在剪力墙内部设置钢筋大网片，以此提高结构强度；将预制剪力墙板运输到施工现场后，要求施工人员以剪力墙内部的定位件作为吊装设备的附着点，指导施工人员规范操作预制构件的拼装施工，保障装配式住宅施工质量。在上述施工流程设计中，装配式住宅施工配置的人员较少，且无需进行水泥砂石运输或搅拌等操作，可节约资源，降低施工现场噪声，减少环境污染。在该小区工程项目中，设计方案中的施工流程为：预制剪力墙吊装→预制柱吊装→预制梁、预制楼梯吊装→预制楼板吊装→预制外墙、预制阳台板吊装→楼板上部钢筋绑扎→楼板上部混凝土浇筑。

2.3内部装修设计

在装配式住宅的结构施工方案设计完成后，建筑企业可遵循绿色建筑的建设特点，将装配式住宅的建设理念应用于内部装修中，优化改进内部装修设计，进一步提升绿色建筑的“四节一保”效果，提高装配式住宅的环保效益。在装配式住宅建筑工程中，内部装修通常采用工业化装修技术，并遵循装配式住宅的建设理念。在工厂进行装配式住宅装修材料及所需物品的生产，再运输至施工现场，通过集成化装配完成内部装修。具体来说，工业化装修分为菜单式设计、工厂化生产和集成化供应三个环节，这符合装配式住宅的设计施工一体化建设理念。在装配式住宅的内部装修中，工业化装修落实的重点在于建筑内部分隔、厨卫系统、给排水系统等模块的技术材料创新。因此，在装配式住宅的内部装修设计中，设计人员应注重绿色建材的应用，以落实绿色建筑建设目标。例如在分隔墙系统中，设计人员可通过绿色建材的选择与合理应用，发挥装配式住宅的优势。在该小区工程项目中，设计人员设计的内部装修方案为：在吊顶体系设计中，选用薄型轻钢龙骨材料，减轻吊顶结构重量，延长使用寿命；在卧室装修设计中，选用双面双层轻钢龙骨石膏板隔墙，并在墙体内配置隔音材料，以提高卧室的隔音效果，为用户创造安静舒适的环境；在浴室装修设计中，选用蒸压轻质加气混凝土隔墙板（ALC）预制板作为墙体材料，可减轻墙体重量，且该材料具有较强的保温性能、防火性能与抗渗性能，具有减少建筑物能耗、提高建筑安全性的作用；在架空地板设计中，将地板设计为干式隔音双层架空地板系统，提高地板稳定性，减少噪声；在厨卫系统设计中，设计人员实施整体厨房与卫生间设计。在整体厨房设计中，设计人员整合建筑空间模数、厨房空间模数与厨房内各个构件的模数，如橱柜尺寸系数、配套设施（如电冰箱、烤箱等）尺寸系数，利用BIM软件构建建筑空间与厨房空间的模型，设计厨房开间与进深，再根据确定的厨房空间模型，部署橱柜与配套设施。在整体厨房施工时，按照设计方案逐一安装橱柜与配套设施，这能够最大限度利用建筑空间来建设绿色建筑。在整体卫生间设计中，设计人员将卫生间划分为防水盘、壁板、顶板及支撑龙骨等部分，在工厂进行构件生产，与卫生间配置的洁具共同拼装，完成卫生间模块的设计与施工，现场无须进行湿作业，且构件标准化生产，提高材料利用率，节能环保。

2.4工程建设成效

在该小区工程项目中，设计人员结合绿色建筑建设特点与要求，优化设计装配式住宅的预制结构、施工方案以及内部装修，发挥装配式住宅的优势，显著提升建筑工程的性能，提高绿色建筑施工的效率。具体来说，该小区工程项目的装配式住宅应用效果如下：①在材料方面，从环保性、经济性与耐久性三个角度评估该小区工程项目应用的材料。其评估结果显示，施工材料的环保性评级与经济性评级均为b级，说明该装配式住宅所用材料属于绿色建材，碳排量相对较少，部分材料可降解，且材料生产成本相对较低；耐久性评级为c级，该装配式住宅所用材料可用年限为20年。②在生产方面，该小区工程项目使用装配式住宅施工，人工成本投入较少，施工人员培训工作简单，施工工艺简洁高效，生产性能优异，被评为b级。③在施工管理运维方面，装配式住宅可通过预制、吊装、组拼、连接等方式施工，施工效率与质量有保障，施工性能评级为a级；施工工艺流程简单，集成施工与精益施工管理有序，管理性能评级为a级；在装配式住宅投入使用后，结构构件质量有保障，内部装修材料技术先进，运维工作成本相对较少，运维性能评级为b级。④在综合性能方面，装配式住宅的适用性、安全性及耐久性相对较高，被评为b级。综合上述评级结果，根据《工业化住宅建筑性能综合等级评定表》，该小区工程项目的评级为Ⅱ级，整体水平较高，值得其他建筑企业借鉴学习。

3结语

综上所述，装配式住宅可节约能源，保护环境，有助于绿色建筑行业发展。通过以上分析，设计人员应做好装配式住宅的预制结构设计、施工方案设计与内部装修设计，实现设计施工一体化建设，提高绿色建筑建造效率与质量，提升建筑环保效益。

参考文献：

[1]赵青.装配式住宅在绿色建筑中的应用[J].居业,2020(4).

[2]杨赟.绿色建筑发展为视角的装配式住宅探讨[J].城市建筑,2019,16(36).

作者:朱桂莲 单位:深圳市联合创艺建筑设计有限公司