本文授权转载自公众号新营造（id:xinyingzao_1994)
作者：孙占琦、王宁等
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前文“构件、构造与构成——一个结构工程师对装配式建筑的认识”（详见《新营造》2018年5月刊）从建筑结构的发展历史入手，分析了新理论、新技术对建筑业发展的促进作用，分析了结构体系的组成并提出未来发展的无限可能性，结合装配式建筑的现状，提出工程师们要坚定信念，勇于创新，必能守得云开见月明，开启建筑业的一片新天地。本文继续从宏观上谈一谈对装配式建筑的认识，希望能够引起更多业界人士注意，吸引更多志同道合的同仁一起为实现建筑工业化做出更大贡献。
装配式建筑是指用工厂化生产的构件，通过现场机械化安装，施工完成的建筑。装配式建筑系统由结构、围护、机电和内装四个子系统组成，各个子系统都是由若干构配件、部品件等更小的子系统组成。四个子系统各自既是一个完整独立的子系统，又共同构成一个大的系统，而这个大的系统就是建筑工程项目。四个系统既相互独立，又从属于建筑系统，由于每个子系统都是借助于装配式方法实施完成的，那么整个大系统也是装配式建筑系统。这个大的装配式建筑系统也称作建筑工业化。
发展装配式建筑，要有“三个一体化”的思维，即：建筑、结构、机电、装修一体化；设计、加工、装配一体化；技术、管理、市场一体化。“三个一体化”是建筑工业化发展的方向，是实现装配式建筑的必要手段。
结构系统、围护系统、机电系统、内装系统需要通过总体协调，多专业配合，按照一定的协同标准和原则组装成为整个装配式建筑产品。像造汽车一样造房子，将结构系统、围护系统、设备系统及内装系统集成，实现工厂化生产、装配化施工、一体化装修，最终实现装配式建筑的完整功能。
装配式建筑应该采用标准化、模数化、模块化的设计方法，满足功能性和安全性的限制，然后实现易建性和经济性的要求。
首先，装配式建筑应当满足功能性要求。一座建筑无论造型多么复杂、体量如何巨大，首先要满足功能需求，即人类在建筑空间里开展的各种各样的特定活动的需求。满足建筑物的功能要求，为人们的生产和生活活动创造良好的空间环境，是建筑设计的首要任务，这也是建造某个建筑的目的。例如住宅建筑设计，首先要满足居住活动的功能要求，卧室、厨房、卫生间等功能房间要齐全且都要满足相应的尺寸要求、采光通风要求、保温、隔音、防潮等要求，并且平面布局合理，流线清晰。
其次，装配式建筑应当满足安全性要求。结构的安全性是指结构应能承受设计的各种荷载作用和变形而不发生破坏或者不倒塌，是建筑的基本受力性能。满足结构的安全性，是结构设计时的最重要的目标，建筑的安全是实现其功能目标的基础和前提条件。
再次，装配式建筑应当满足易建性要求。易建性是指在满足建筑功能及质量等项目整体目标要求的前提下，采用易于建造的设计方案和技术方法，以方便于施工，提高劳动生产率，降低建造成本。例如，在装配式建筑中，采用标准化、模数化的设计方式，在工厂采用自动化生产线生产预制构件，减少模板在施工现场的重复安装，减少现场人工工作，都是提高建造效率、实现建筑易建性的手段。
最后，装配式建筑应当满足经济性要求。任何先进的技术都是以实现更强大功能、更快建造效率、更低建造成本为目的的。目前装配式建筑体系的平均成本普遍比传统现浇体系高，在一定程度上影响了工业化的推进和发展，导致建筑工业化项目成本偏高，原因是多方面的。首先，目前装配式建筑产品的标准化、模数化方面程度不高，不能完全适应机械化操作来代替手工，发挥不了生产自动化生产的优势；其次，基于现浇设计、通过拆分构件来实现“等同现浇”的装配式建筑，导致施工现场两种建造模式并存，额外增加了施工组织成本；第三，没有推行EPC工程总承包管理模式，各方面力量不能有效协同，对项目的工期和成本都产生了较大的消耗；第四，装配式建筑项目目前还处于示范阶段，还没有形成大规模的建筑工业化市场，工厂建设成本、设备投入成本、技术研发成本、人工培训成本等都比较高，增加了当前装配式建筑的工程造价。
装配式建筑设计应当采用标准化的设计原则，标准化设计就是要采用标准化、模数化、模块化的思维，尽可能采用自动化生产的方式，满足装配式建筑的易建性和经济性要求。
模数化设计是标准化设计的前提，标准化设计是模块化设计的基础。只有构件按照模数化设计，才能保证模具尺寸是模数化的、有规律的，才能够降低建造成本。标准化设计不是同规格设计，而是模数统一、模块协同，实现平面标准化、立面标准化、构件标准化和部品标准化。模块化是指同一类型的模块内部的布局、装修是相同的，通过不同的模块组合，可以实现平面多样化和立面多样化。
建筑、结构、机电、装修一体化是装配式建筑的基本要求。装配式建筑需要建立“建筑系统”、“集成设计”的理论和方法。装配式建筑也与传统建筑一样，是由建筑围护系统、建筑结构系统、建筑机电系统和建筑装饰系统组成。
建筑围护系统通常指的是由建筑外墙、屋面、外门窗及其他部品部件的组合而成，用于分隔建筑室内外环境的部品部件的整体。
围护系统由于只承受自重，可以按照需求进行设计，因此是最容易做到标准化的系统，也是最容易做到多样化的系统。例如建筑的外墙凸窗，可以根据需要设计成各种尺寸的，也可以设置成内嵌式、外挂式、嵌挂组合式等各种类型，不同的户型可以采用同类型的凸窗构件，通过不同楼层不同位置的组合，由有限的几种凸窗组合成多样化的建筑立面。再如，遮阳系统也可以由水平遮阳、垂直遮阳系统通过不同的组合方式形成多样化的立面。
围护系统最基本的功能是分隔功能，因此无论是围护结构构件本身，还是构件间的节点构造，都应当保证围护结构有良好的防水、防渗、防火、保温、隔热及隔声作用。并且，围护结构应满足耐久要求，即围护系统的设计使用年限应与主体结构相协调。
结构系统由结构构件通过可靠的连接方式装配而成，以承受或传递荷载作用的整体，通常由梁、板、柱、墙等构件组成。
结构构件的基本受力形式按其变形特点可归纳为以下五种：拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转，实际结构中的构件往往是几种受力形式的组合，例如，梁承受弯曲与剪力，柱子承受压力、剪力与弯矩等。
构件的连接方式刚性连接、铰接和半刚性连接。在传统的现浇钢筋混凝土结构中，节点形式一般为现浇的刚接节点。装配式混凝土建筑中，节点连接的形式更加多样化，按照装配式建筑结构的施工方式，装配式混凝土建筑结构可以分为预制装配整体式结构和全预制装配式结构，与之对应的节点可以分为湿式连接和干式连接两种。在两种预制构件之间通过现浇混凝土连接的方式成为湿式连接，而干式连接则不需要现浇混凝土，而是将预埋在构件内预埋件，经过焊接或者螺栓连接而成的连接方式。
设计时，应当采用传力路径明确，受力合理的结构体系，结构构件和节点构造首先应当满足结构安全性要求，在此基础上采用标准化设计方式，优化构件尺寸模数和类型。生产和施工时，应当注意严格按照设计及相关规范要求，避免因尺寸误差及安装偏差影响结构整体受力性能与视觉美观效果。
机电体系通常包括给排水系统、强弱电系统、消防系统、供热通风系统和燃气系统。
机电系统是最能体现装配式建筑体系中模块化设计优点的部分。机电管井集中布置，在相同模块中的相同位置设置相同的机电管井，各种管线在同一类别的管井中采用相同的方式布置。在管线布置时，采用一体化设计思维，提前利用BIM技术做好管线排布优化工作，尽量采用综合桥架，充分利用空间和资源。
内装系统是由楼地面、墙面、轻质隔墙、吊顶、内门窗、厨房和卫生间等组合而成，满足建筑空间使用要求的整体。
装配式建筑宜采用工业化生产的构件进行装配式装修。装配式建筑的一大特点是可以做到装饰装修一体化，预制构件可以提前预留孔洞、预埋管线，一些装饰墙体也可以在工厂加工。在内装设计时，可以结合机电管线布置，比如局部吊顶造型可以根据管线的布置方式设置，既起到装饰作用，也起到遮挡管线的作用。
发展装配式建筑任重道远，虽然目前还存在很多困难，技术还不够成熟、成本问题也没有得到解决，甚至是产业队伍也还没有建立健全，但这都是时间问题，目前装配式建筑已经被越来越多的业界同仁认可，只要我们坚定信念，勇于突破，就一定能开启建筑工业化的新篇章！■
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