1、装配式高层住宅立面设计研究 黄高松 广东省建筑设计研究院 摘 要： 本对从建筑艺术的角度来分析装配式建筑的发展, 研究装配式高层住宅立面设计的特点和设计方法, 探索装配式高层住宅立面的发展方向。关键词： 装配式高层住宅; 建筑艺术; 立面设计; 作者简介：黄高松 (1985-) , 男, 主任建筑师, 工程师, 主要从事建筑设计及装配式建筑、绿色建筑研究工作。收稿日期：2017-9-2Received： 2017-9-2引言为减少建筑垃圾和扬尘污染, 缩短建设周期, 提升工程质量, 实现建筑产业的转型升级, 国家正大力推广装配式建筑。现阶段装配式建筑尚处于探索阶段, 市场上有各式各样的装配式体
2、系, 对各体系的建筑技术研究也较深入, 从设计到施工也实现了 BIM 的全过程控制, 在降低建筑成本、提升施工效率方面有了很大的进步。但目前对装配式建筑的认识多为建造技术方面的, 在建筑艺术方面, 仍然是用传统建筑的评价标准来对其进行评价, 在这方面的讨论一般就用标准化、模块化的语言进行带过, 缺少系统化研究。本文以目前推广力度最大的装配式高层住宅为切入点, 从建筑艺术的角度对其进行初步研究。1 装配式建筑艺术发展史最早装配式建筑构想和实现由英国的工程师在 20 世纪初提出, 在 PC 领域, 最早从建筑艺术的角度来探讨建筑技术变革的是勒柯布西埃的走向新建筑, 该书中用建筑革命来形容建筑技术对
3、古典建筑艺术带来的冲击, 也强调了建立新的建筑艺术的发展方向。勒柯布西埃本人设计的代表性 PC 建筑是马赛公寓, 影响了几代建筑师。现代建筑史上比较有代表性的案例有蒙特利尔 67 号住宅、芝加哥 Marina City 等, 日本的新陈代谢派的建筑从技术层面也属于装配式建筑。图 1 马赛公寓、芝加哥 Marina City、日本中银大厦 下载原图2 装配式建筑的前沿设计建筑艺术风格的取决于建筑空间和建筑造型, 建筑造型中也越来越注重表皮设计, 各种复杂的表皮若按传统工艺来进行施工, 则完成度较低, 且不一定能实现。随着技术的不断进步, 如 3D 打印技术、GRC 材料、金属幕墙、单元式整体幕墙
4、的出现, 使得各种复杂的立面均可以采用装配式的施工工艺, 构件可以在工厂生产、现场拼装。也有些建筑可以做到整体空间的拼装。比较有代表性的案例有:纽约迷你公寓项目, 采用整体拼装的建造技术;290Mulberry Street 项目, 采用装配式实现复杂的建筑立面;洛杉矶浩瀚博物馆, 用装配式建造工艺实现复杂的表皮。芝加哥大学公共住宅项目, 采用预制混凝土板与玻璃相结合的装配式幕墙技术, 实现了生动的建筑立面效果。图 2 洛杉矶浩瀚博物馆、芝加哥大学公共住宅、290Mulberry Street 大楼 下载原图3 装配式高层住宅立面设计装配式高层住宅的外立面设计, 从成本和建设周期角度考虑, 应
5、采用标准的设计手法, 通过模数协调, 依据装配式建筑建造方式的特点及平面组合设计实现立面的个性化和多样化效果。装配式建筑体系的选择, 也会对立面设计产生较大的影响, 如内浇外挂的体系, 由于外立面构件均采用外挂版, 可以全部采用反打技术, 使得立面分格尺度更大更完整;竖向构件内嵌的体系, 分格方式与外挂差距比较大, 由于构件受结构的约束比较大, 采用反打工艺时需要增加外叶板, 转角构件需单独制作外叶板, 立面的分隔受结构构件影响较大, 分格面相对外挂体系就较小。装配式建筑的立面设计和平面设计的原则一致, 应尽量采用标准化模块的设计手法, 适合造型简单、立面简洁、没有复杂装饰的建筑, 少即是多的
6、建筑理念。横竖线条排列组合变化, 虚实对比变化。建筑立面不宜复杂装饰, 需符合现代主义建筑“少即是多”理念。3.1 模数协调装配式混凝土建筑设计应符合建筑模数统一协调标准 (GBJ286) 、住宅建筑模数协调标准 (GB/T50100) 及厨房、卫生间等相关专项模数协调标准的规定;设计应严格按照建筑模数制要求, 采用基本模数或扩大模数的设计方法实现建筑构配件、建筑组合件、建筑制品等的尺寸 (度) 的协调。3.2 建筑高度和层高装配式建筑选用不同的结构形式, 可建设的最大建筑高度也不同, 结构的最大适用高度参照装配式混凝土结构技术规程 (JGJ1-2014) 中第 6.1.1 的规定。3.3 标
7、准化、模块化设计装配式高层住宅平、立面设计都需要遵循少规格、多组合的设计原则, 采用固定模块及各种不同的模块进行组合的设计手法, 外立面的标准化设计还需注意以下几点:(1) 外墙及其洞口、外窗及其分隔、阳台、空调板及其他装饰性构件需统一, 尽量减少构件种类;(2) 装配式高层住宅建筑可以通过通过不同的建筑体量、外立面材质和肌理对比、色彩变化等方法, 在基本构件统一的前提下, 形成丰富多样的立面效果;(3) 预制混凝土外墙的装饰面层课采用免抹灰涂料、反打面砖、装饰混凝土、等材料, 在施工工艺有保证是, 也可以直接采用清水混凝土, 都能取得较好的效果;(4) 装配式高层住宅建筑的建筑层高应统一,
8、且不易过高, 否则难以生产和运输, 也加大生产成本。高层住宅建筑的模块化设计从建筑平面入手, 先将建筑平面进行拆解, 使其各功能形成固定的模块, 再对其进行组合, 可以有效的减少后期构件拆分的种类, 减少部品部件的种类。将各功能空间进行模块化归类, 如卫生间模块、厨房模块, 卧室模块、书房模块等, 利用该模块进行组合, 形成各种户型模块, 一旦户型模块固定, 其对应的立面模块也就固定了。4 装配式高层住宅立面设计方法对装配式立面影响最大的是构件的种类和大小, 因此建筑的拆分是其最大的影响因素。4.1 拆分原则装配式建筑的结构拆分主要是结构设计师的工作, 但建筑立面的外墙构件及涉及到设备管线预埋
9、构件的拆分不仅要考虑结构的合理性和可实施行, 更要考虑建筑功能、艺术效果、后期管理维护等。所有建筑外立面和涉及到较多管线预埋的构件拆分应以建筑师为主。外立面构件的拆分需考虑的因素包括建筑功能、节能、艺术、结构、生产运输、现场安装、各专业衔接等。4.2 各种结构体系的拆分特点本文探讨的结构体系与传统结构专业角度的体系分类不同, 是从建筑艺术的角度出发, 考虑对建筑立面形式影响较大的几个结构因素进行的划分。4.2.1 钢结构体系钢结构体系的建筑一般采用混凝土核心筒, 外围钢结构框架体系, 外围钢框架的形式各有不同, 如广东省建筑设计研究院推出的 U 型钢梁钢框架 (SP) 体系、杭萧钢构力推的钢管
10、束结构体系等, 钢结构对应的外立面形式基本有两种, 一种是采用轻质外挂墙板, 如木丝绵水泥板、夹心混凝土板等;另一种是内部为砌体结构, 外围采用幕墙形式的外挂水泥纤维墙板。因主体结构和外围立面关联性不大, 因此受主体结构制约相对较小, 外立面形式较为灵活。4.2.2 内浇外挂预制混凝土结构体系内浇外挂是前几年国内使用较多的体系, 如万科、远大均采用此种体系, 该体系是结构受力构件均采用传统现浇形式, 和目前的结构规范不会形成冲突, 结构部分的计算和传统形式差别不会太大, 实施难度也相对较低;缺点是室内空间会突出结构构件, 墙体的规整性较传统现浇住宅差, 外挂部分也计容建筑面积, 因此, 有些地
11、方针对此类住宅给予 3%的容积率奖励, 或者将外挂部分不计入容积率面积内。此种方式比较适合做反打外立面, 外立面的拆分受结构影响相对较小。4.2.3 内嵌预制混凝土结构体系内嵌预制混凝土结构体系不算一个严格的结构体系概念, 是从建筑专业角度出发, 从安装方式上对其进行的定义, 如果从结构专业出发, 类似于装配式剪力墙结构体系, 但又不完全相同。内嵌混凝土预制混凝土结构又可分为全受力的外墙体系, 如国标图集装配式混凝土结构住宅建筑设计示例 (剪力墙结构) 15J939-1 就采用的此种体系, 所有外墙构件均参与受力;另一种是预制混凝土剪力墙加内嵌夹芯外墙体系 (precast concrete
12、shear wall inset Sandwich wall, 简称 SIS 体系) , 主要受力构件的受力原理与传统受力构件类似。该体系外墙板与受力构件平齐, 室内墙体规整, 不会影响建筑面积的计算, 空间体验较好。对施工的精确度要求较高。在做全装修外立面时, 需伸出部分外叶板, 对工厂预制和运输的要求较高, 构件的外叶部分较易损坏, 施工难度大。5 装配式高层住宅立面发展方向展望随着技术的不断进步, 建造成本也会随之降低, 建筑立面的可能性也会越来越多, 实践项目变多, 最终也会形成几个比较明显化的立面形式。BIM 技术的采用, 也使得装配式建筑建造会越来越高效, 形式也越来越美观。根据上
13、述研究, 总结了高层建筑立面的几个发展趋向: (1) 简洁有规律的立面:根据装配式建筑方式的特点, 采用固定的一个或几个经过细致推敲的外立面构件进行不断重复, 组合出简洁有规律的立面。 (2) 外挂的多样化立面:外挂是装配式最重要的建造方式之一, 在未来的发展中, 外挂的形式也会越来越多样化, 外挂可以在不改变住宅原有结构形式的前提下, 实现多样化的建筑立面。 (3) 住宅和公建立面的趋同性:随着建造方式的趋同以及国家提倡的开发小区的理念, 未来高层住宅的设计和公建的立面会越来越趋同。图 3 采用反打外立面构件的全受力体系 下载原图图 4 郭公庄公租房全受力体系、远大内浇外挂体系、中建 SIS 体系 下载原图最后用 GMP 事务所的设计理念来对装配式建筑立面做一个展望:以简洁的形式去设计建筑, 严格的建筑标准和统一性原则经得起时间的检验。参考文献1郭学明.装配式混凝土结构建筑的设计、制作与施工, 2017, 01. 2马涛, 张玉梅.装配式建筑系列标准应用实施指南 (装配式混凝土结构建筑) .2016, 04. 3朱邦范.装配式建筑设计系列讲座装配式建筑的发展史与国内外发展经验.2017, 08.
