第3章 设计概述

3.1 设计流程与技术策划

3.1.1 设计流程的阶段

传统建筑设计流程分为三个阶段，以接到任务书、签订合同开始的设计前期阶段，随即进入方案设计、初步设计（扩初设计）、施工图设计的设计阶段，交付施工图之后进入设计配合阶段直到竣工验收。相比之下，装配式建筑设计流程增加了技术策划和部件部品深化设计两个环节。技术策划是整个装配式建筑项目的核心，是产品化思维控制的重点，统筹规划设计、部件部品生产运输、施工安装和运营维护等，以保证装配式建造顺利实施。而部件部品深化设计，是装配式建筑设计流程中特色环节，也是落实的基本点。装配式建筑系统、子系统层层分级之下，正是通过一个个标准部件部品的连接组合实现的。

装配式建筑设计与传统建筑设计流程比较如图3.1-1所示。

北京副中心C2综合物业楼设计流程及其外观图如图3.1-2所示。

从装配式建筑的设计、生产、施工到运营维护等全生命周期的各个阶段来看，相比传统建筑生产方式，装配式建筑的特点主要体现在标准化、模块化、一体化、信息化等方面，见表3.1-1。

设计集成是工厂化生产和装配化施工的前提。装配式建筑应利用包括信息化技术手段在内的各种手段进行建筑、结构、设备、室内、幕墙、景观、市政、灯光等设计集成，实现各专业间、各工种间的协同配合。

在装配式建筑的设计中，参与各方都要有“协同”意识，在各个阶段都要重视实现信息的互联互通，才能做到工程上信息的正确性和唯一性。

装配式建筑设计集成是以模数与模数协调、标准化设计、模块化设计和成套技术为基本路径，各专业及协同单位在BIM平台上进行协同合作，在设计的策划、方案、初步设计、施工图设计、详图设计等不同阶 段，建 筑、结 构、给水排水、暖通、电气电信、内装等不同专业，对装配式建筑的四大系统所进行的设计集成（图3.1-3）。

3.1.2 技术策划的内容和路径

1.前期策划设计阶段

前期策划是传统项目设计流程开始之前的重要环节，针对装配式建筑项目，前期策划中包括装配式要求、地方装配式政策奖励分析等。通常前期策划与装配式建筑项目重要的技术策划环节相关联。技术策划环节主要目的是为了系统统筹规划设计、部件部品生产运输、施工安装和运营维护等全过程，对装配式建筑的结构选型与技术研发的合理性、经济与施工安装可行性进行分析评估，从而选定执行方案。技术策划要考虑项目定位、建设规模、装配化目标、成本限额以及各种外部条件对装配式建筑建造的影响，制订合理的建筑方案，进行标准化、模块化设计，并与建设单位共同确定装配式实施方案，为后续阶段提供设计依据。

建筑专业在装配式建筑前期策划与技术策划阶段，保持与各专业协同（表3.1-2），具体工作如下：

1）分析当地产业化政策要求、实施装配式政策奖励以及对本项目的要求等因素。

2）根据地质条件、建筑功能、项目定位等确定结构形式。

3）确定结构形式后，根据可选用的预制构件厂、其他部件部品生产厂的距离、技术水平以及生产厂家的产能等因素，基本确定装配式技术体系。

4）根据建筑功能、市政条件、项目定位及投资造价等因素，初步考虑设备系统形式。

5）内装系统根据项目需求、技术选择、建设条件与成本控制要求，统筹考虑室内装修的施工建造、维护使用和改扩建需要，采用适宜、有效的装配化集成技术。

2.方案设计阶段

方案设计阶段是对四大系统进行协同设计的重要环节，秉承标准化设计原则，采用系统集成的方法（表3.1-3）。

建筑专业在做建筑方案之初，就应在各个设计环节中充分考虑装配式建筑与传统项目的差异性，协同结构、设备和内装等专业共同完成方案设计（图3.1-4），具体工作如下：

1）总体规划布局时，需考虑建筑预留发展空间及装配式建造的可行性。

2）根据项目定位、场地条件、建筑方案等确定合理的结构体系和预制结构类型。

3）根据结构体系、平面布置等初步确定外围护系统（重点是外墙系统）类型和设计形式。

4）根据项目定位、建筑方案等制订设备与管线系统的实施技术路线，并结合内装系统初步考虑设备管线敷设方式。

5）完成内装部品选型，优选集成化、模块化部品。

6）在保障使用功能的前提下，建筑方案平面设计规整建筑体型、标准化尺度和模块，并提高模块使用率。立面设计注重外墙系统类型和设计形式，利用预制墙板排列组合丰富立面样式。

3.初步设计阶段

初步设计阶段根据前期策划、技术策划内容，对方案设计进行全面优化调整（表3.1-4）。

建筑专业加强各专业之间配合度，具体工作如下：

1）采用合理的结构体系排布，统一轴网和标准层高，为结构预制构件的标准化提供条件。

2）根据结构体系、平面布置等对外围护系统（重点是外墙系统）进行设计集成；考虑保温、防水、防火与装饰等功能，进行设计集成，实现系统化、装配化、轻量化、功能化和安全性的要求。

3）结合内装系统确定设备管线敷设方式，综合布置管线管井。

4）根据建筑内隔墙、地面和吊顶的室内设计方案优化设计室内空间布局，并且与内隔墙、柱梁等结构构件进行空间整合。

5）明确预制构件的开洞尺寸及定位位置，并提前做好连接件的预埋；采用局部结构降板进行同层排水时，合理确定降板的位置和高度。

4.施工图设计阶段

装配式建筑项目施工图设计阶段，应增加装配式建筑设计专篇，包括技术体系、PC应用部位、一体化设计情况、保温技术选用、BIM技术应用等（表3.1-5）。建筑施工图的平面图中应表达各预制构件种类和位置、构件机电专业的预留预埋和定位。剖面、墙身图中明确所有预制构件交接处关系。所有预制构件连接节点应完善大样图，标识构件安装的细部要求和尺寸。

在施工图设计阶段，具体工作如下：

1）结构系统应根据建筑功能布局和结构类型，进行结构柱网和平面深化设计，加强荷载集中区域的结构设计；确定预制构件截面尺寸，加强整体结构系统的抗震性能，并考虑减震隔震设计；装配式钢结构建筑同时要进行钢结构防火、防腐等性能设计。

2）外围护系统需要对采用外挂墙板的外墙进行立面细分，划分出外墙板排板图；细化外墙连接件与结构构件的连接节点，细化防水、防火、保温等构造节点。

3）设备管线系统需要进行优化布置，避免管线交叉，确定管井、检修口的位置及大小。

4）内装系统根据建筑空间与功能分布、室内基本风格、机电设备使用等考虑隔墙、地面、吊顶的集成设计。

5.部件部品设计阶段

部件部品深化设计，是装配式建筑设计区别于一般建筑设计具有高度工业化特征的一点（表3.1-6）。

装配式建筑部件部品深化设计与生产阶段紧密连接，生产企业依据深化设计文件，进行放样、预留预埋等生产设计，然后投入部件部品的生产环节。

部件部品深化设计需要建筑师必须了解部件部品的加工工艺、生产流程和运输安装等环节，才能更好地完成部件部品的合理拆分与连接点设计。具体工作如下：

1）预制构件详图深化设计是结构整个工序中的一项重要工作，是构件下料、加工和安装的依据。预制构件详图设计将与外围护系统、内装系统、设备管线系统以及建筑功能等各方进行深入协同融合，消除不同专业之间的冲突。

2）详图设计阶段包括预制外墙板、幕墙设计等，需通过构件节点的详图设计，满足生产加工的需求，使外墙各项物理性能达到要求。预制外墙板设计主要是根据结构尺寸及板材规格进行合理选材及排板，要解决好外墙板与外门窗、雨篷、栏板、空调板、装饰格栅等构件的构造连接节点，解决防火、防水、保温、隔声等构造节点问题。

3）内装设计与设备管线结合进行设计，宜采用管线分离的方式。包括预制构件上需预留预埋的孔洞、套管、管槽及预埋件等。预留预埋应在预制构件厂内完成，并进行质量验收。设备与管线应尽量避免敷设于预制构件的接缝处。同时梁柱包覆应与构造节点结合，实现防火、防腐、包覆与内装系统的集成。

3.2 集成化设计

3.2.1 建筑集成基本方法——协同设计

当我们拿到一个建筑设计项目任务书时，解读条件、调研背景、分析功能、推敲空间，完成方案设计、初步设计（扩初设计）、施工图设计，之后开展设计配合工作直到竣工验收。

这是一个传统项目的完整设计流程，但不是装配式建筑项目的设计流程。对于传统的项目，建筑师从事的工作是做设计，而对于装配式建筑来说，建筑师从事的工作是针对装配式建筑的系统集成在做产品，而原本的设计工作只是其中的一个环节。在专业配合上，传统项目由建筑到结构、机电、内外装修等流程化的推进方式也不适合装配式建筑项目，而是需要各专业、全过程地协同，才能完成这项系统工程。

1.建筑产品化

长期以来，功能与形式占据建筑设计的重要地位，但在装配式建筑系统集成面前，显得渺小。正如前文所述，技术所向和需求所向催生并确定了建筑工业化与装配式建筑的发展。

装配式建筑是以用户体验为中心，最终完成的是建筑产品。因此需要以产品化思维站在系统集成的层面统筹项目，通过产业整合和技术集成，实现装配式建筑项目的系统解决方案。从装配式建筑产业链的角度思考，就需要整合资源、实现一体化成品交付的建筑产品，才能真正实现当代装配式建筑区别于早期装配式建筑且具有面向未来可持续发展建设的崭新转型和升级。

2.建筑集成化

“协同”一词，在装配式建筑领域的复现率极高。协同思维突破传统项目分散局部的思路，以一种具有连续完整的思维方式覆盖项目实施全流程。“协同”分为两个层级的协同：第一层级是管理协同；第二层级是技术协同。“协同”的关键是参与各方都要有“协同”意识，在各个阶段都要与合作方实现信息的互联互通，确保落实到工程上所有信息的正确性和唯一性。各参与方通过一定的组织方式建立协同关系，互提条件、互相配合，通过“协同”最大限度地达成建设各阶段任务的最优效果。

“协同”有多种方法，当前比较先进的手段是通过协同工作软件和互联网等手段提高协同的效率和质量。比如运用BIM技术，从项目技术策划阶段开始，贯穿设计、生产、施工、运营维护各个环节，保证建筑信息在全过程的有效衔接。由于装配式建筑设计的参与者众多，为了确保在实施过程中有效地进行系统集成，需要以装配式建筑协同思维在三个维度上给予约定，即理念认知、设计实施与管控体系。

3.2.2 体系集成——技术集成

装配式建筑以建筑工业化生产建造为基础，以建筑产品为最终形态，决定了装配式建筑从设计思维到流程都不同于一般建筑项目，且更准确地来讲，不再是以设计思维主导建筑设计，而是以集成思维主导项目。集成思维体现在两个方面，产品化思维和协同思维。

中建设计集团有限公司总建筑师赵中宇，在中建科技福建闽清构件厂综合管理用房、合肥湖畔新城一期工程等多个项目的实践过程中，提出了让装配式建筑从“标准化”走向“产品化”的设计理念，并逐渐建立起具有独立知识产权的装配式建筑技术体系。基于模数模块化设计、标准化设计，实现建筑机电设备、装配式部品部件的产品设计，进而实现产品化的整体厨卫设计、户型设计、单元设计和建筑设计。

装配式建筑的协同思维主要体现在三个维度：理念认知维度、设计实施维度和管控体系维度（图3.2-1）。在设计院协同设计层面，各专业密切联系，在不同设计阶段各专业协同设计有不同的参与内容。图3.2-2展示的是建筑专业与其他专业协同设计的主要内容。

1.开放性建筑体系

装配式建筑的集成设计对于建筑师的综合能力是一个巨大的考验，因为集成设计是一个开放性的平台体系，体系内部各系统随设计进程解体、重构，从而优化内部关系。同时，被动式新技术、新方法的不断涌现，对于集成设计体系内部的关系产生新的变因，系统通过对这些变因的梳理和整合，实现更新、优化、升级换代。例如：功能的复合化趋势颠覆了传统某种类型建筑的单一空间功能模式，取而代之的是灵活多变、复合大量多元化功能的复合空间模式，这既是集成设计策略发展的机遇也是挑战。开放性体系也要求建筑师不断地吸纳新的装配式建筑的集成设计策略以及与策略关联的其他方面的设计革新，对于装配式建筑集成设计不能因循守旧，应采取更灵活、开放的态度应对建筑的发展和变革。

2.技术集成

集成设计的系统性策略和开放性体系落实到实践中，都需要转化为对集成性技术的创造和应用，利用创新技术研发综合解决设计问题。过去传统的设计模式将建筑设计的创造性过多地倾注于建筑方案设计阶段，而忽视技术手段的重要性。特别是对于装配式建筑的集成设计来说，四大系统的系统整合需要集成性技术作为支撑。

3.2.3 部品集成——部品选型

集成化部品设计包括结构系统部品、外围护系统部品、内装系统部品和设备管线系统部品的集成。这里主要讨论外围护系统部品和内装系统部品的集成。

外围护系统部品主要包括外墙、屋面和门窗三个方面，它们各自在当前市场可选择的产品和集成技术见表3.2-1。

建筑内装部品应采用标准化设计，尺寸应符合模数协调的规定，部品接口应具有通用性和互换性。

内装部品应具有通用性和互换性，设计应满足内装部品装配化施工和后期更新的要求。装配式内装部品互换性指年限互换、材料互换、样式互换、安装互换等，实现内装部品互换的主要条件是确定构件与内装部品的尺寸和边界条件。年限互换主要指因为功能和使用要求发生变化，要对空间进行改造利用，或者内装部品已达到使用年限，需要用新的内装部品更换。

采用标准化接口的内装部品，可有效避免出现不同内装部品系列接口的非兼容性；在内装部品的设计上，应严格遵守标准化、模数化的相关要求，提高部品之间的兼容性。设计人员和工程采购人员应选择符合标准化接口要求的相关内装部品。生产企业也应以采用标准化接口为前提进行内装部品的研发与生产，满足接口兼容性的相关要求。

内装系统部品主要包括吊顶、内隔墙、地面、整体收纳和集成式厨卫等方面，它们各自在当前市场可选择的产品和集成技术见表3.2-2。

3.3 模数化设计

3.3.1 模数与模数协调

1.模数

模数是指选定的尺寸单位，作为尺寸协调中的增值单位。其概念包括基本模数、导出模数和模数数列：

（1）基本模数 基本模数是模数协调中的基本尺寸单位，用字母M表示。建筑基本模数采用国际标准值，即：1M=100mm。

（2）导出模数 导出模数分为扩大模数和分模数。

扩大模数是导出模数的一种，其数值为基本模数的倍数。扩大模数一般按2M、3M、6M、9M、12M等选用。

分模数是导出模数的另一种，其数值为基本模数的分数倍。分模数按M/2（50mm）、M/5（20mm）、M/10（10mm）进行选用。

（3）模数数列 模数数列是以基本模数、扩大模数、分模数为基础，扩展成的一系列尺寸，应根据功能性和经济性原则确定。

装配式建筑部品部件应综合安装部位、节点接口类型、加工制作及施工精度等要求，以及制作尺寸的变异性等来确定公差系统，实现部品部件的模数协调。

2.模数协调

模数协调是指应用模数实现尺寸协调及安装位置的方法和过程。

装配式建筑的模数协调设计是以建筑为基础，为设计提供“比例标准化”。在装配式建筑的设计和建造过程中，推动结构、外围护、内装、设备管线等系统中所采用的各种部品部件，在满足建筑功能要求的前提下，实现与建筑功能空间的相互位置及尺度的有效协调。

装配式建筑的标准化设计应采用模数协调的方法，应符合现行国家标准《建筑模数协调标准》（GB/T 50002—2013）的有关规定。

我国从20世纪50年代即开始模数协调工作的研究，主要是对模数系列和扩大模数的研究。第一批建筑模数协调标准是从1956年开始实施的，它基本上是参照苏联有关规范编制的，包括《建筑统一模数制》（标准—104—55）和《厂房结构统一化基本规则》（标准—105—56）。它们在全国房屋建造过程中推广实施，在新中国成立初期的基本建设中发挥了重要作用。在70年代，经过了近20年的工程建设实践，工程技术人员对国内外的模数协调理论与我国的传统技术和国情做了全面的分析和研究。为了使标准更切合我国工程建设的实际，对标准做了删繁就简的修编工作，形成了我国自己的模数协调标准。修编后的标准有《建筑模数协同统一标准》（GBJ2—86）和《厂房建筑统一化基本规则》（GBJ6—74）两套。我国工业与民用建筑物构配件标准图大多数是在这两套标准原则的指导下完成的，前者为原则规定，后者为工业建筑编制，特别是有关厂房建筑的模数协调理论。20世纪50年代以来，中国建筑标准设计研究院遵循《厂房建筑模数协调标准》（TJ6—74），完成了一整套单层工业厂房的标准图，此套标准图在我国新中国成立初期的大规模工业建设中发挥了重要作用，至今仍然在指导我国的工业建设。80年代以后，我国形成了历史上空前的建设高潮。面对规模大、速度快的建设任务，我国住宅结构体系不断在发生变化和发展。由于新结构体系的出现、科学技术的进步和建筑新材料的涌现，促成了80年代以后对模数协调标准的修订和编制，到目前，已初步形成了我国的建筑模数协调标准体系。

目前，建筑模数协调标准体系大约分属于四个层次：《建筑模数协调标准》（GB/T 50002—2013）属最高层次，它规定了数列、定义、原则和方法；第二个层次《厂房建筑模数协调标准》（GB/T 50006—2010）、《工业化住宅尺寸协调标准》（JGJ/T 445—2018）为专业的分类标准（原《住宅建筑模数协调标准》GB/T 50100—2001已废止）；第三个层次《住宅厨房模数协调标准》（JGJ/T 262—2012）、《住宅卫生间模数协调标准》（JGJ/T 263—2012）是专门部品的标准；第四个层次《建筑门窗洞口尺寸系列》（GB/T 5824—2008）是建筑构配件和各种产品或零部件的标准，可用产品分类目录的统一规格尺寸加以指定。经过半个多世纪的研究与探索，模数协调体系发展成型，其详细的研究体系和方法在本书中不做深入展开，可通过查阅上述模数协调相关标准学习有关内容。

对于装配式建筑而言，要实现结构系统、外围护系统、设备和管线系统、内装系统的集成设计，需要各大系统建立在模数协调的基础上（图3.3-1）。那么就需要把建筑模数协调体系落实到新型工业化建筑生产的全过程、全专业和集成设计上。模数和模数协调是建筑工业化的基础，用于建造过程的各个环节，在装配式建筑中显得尤其重要。没有模数和尺寸协调，就不可能实现标准化。因此装配式建筑标准化设计的基本环节是建立一套适应性的模数与模数协调原则。模数协调是进行标准化设计的基础条件，通过协调主体结构部件、外围护部品、内装部品、设备与管线部品之间的模数关系，优化部件部品的尺寸，保证部件部品标准化，满足通用性与互换性的要求，并通过标准化接口连接各部分内部与外部组合，从而实现大规模的工厂化生产，有效降低成本，提高施工安装效率。同时，对部件的生产、定位和安装，后期维护和管理，乃至建筑拆除后的部件再利用都有积极意义。

3.模数网格

模数网格是指用于部件定位的，由正交、斜交或弧线的平行基准线（面）构成的平面或空间网格，且基准线（面）之间的距离符合模数协调要求。

相邻网格基准面（线）之间的距离可采用基本模数、扩大模数或分模数，对应的模数网格分别称为基本模数网格、扩大模数网格和分模数网格。

模数网格可采用单线网格，也可采用双线网格。

（1）模数网格基本方法 模数网格是指用于部件定位的，由正交、斜交或弧线的平行基准线（面）构成的平面或空间网格，且基准线（面）之间的距离符合模数协调要求。确定建筑平面，以及相关部件部品、组合件的平面标志尺寸时，如：建筑物的开间、进深、柱距、跨度等，以及梁、板、内隔墙和门窗洞口的标志尺寸宜采用扩大模数。确定装配式建筑中主要功能空间的关键部品和构配件的制作尺寸等（如外墙板、非承重内隔墙、门窗、楼梯、厨具等），应优先采用推荐的优选模数尺寸。这是实现使用最小数量的标准化部件部品，建造不同尺度和类型的装配式建筑的捷径。其中，确定部件部品的厚度、部件部品之间的节点、接口的尺寸以及设备管线的尺寸及其定位尺寸等，可采用分模数数列。内装修网格宜采用基本模数网格或分模数网格。隔墙、固定橱柜、设备、管井等部件宜采用基本模数网格，构造做法、接口、填充件等分部件宜采用分模数网格。确定建筑物的竖向尺寸时，建筑高度、层高及室内净高等，宜采用竖向基本模数和竖向扩大模数数列，且竖向扩大模数数列宜采用nM。

模数网格的设置是建筑模数协调应用的前提。新型工业化建筑的部件按照模数网格进行定位安装，模数网格线起到部件定位控制线的作用。例如，在使用单、双线混合的模数网格进行建筑空间分隔部件（墙体、门、窗等）的定位安装时，符合1M模数的分隔部件用同样符合1M模数的双线网格定位，部件的界面限定在网格线以内，形成符合扩大模数（如3M）进级的模数化内部空间，为内装部件模块化提供了可能。

建筑模数是建筑设计中选定的标准尺寸单位，是建筑物、建筑构配件、建筑制品以及有关设备尺寸相互间协调的基础。模数作为一条纽带，将设计、施工、材料及部件生产紧密联系起来。传统工业化建筑的模数应用主要是预制构件（墙板、楼板等大模块）的尺寸确定和定位，以及扩大模数网格对建筑开间、进深、层高等数值的控制。与传统工业化建筑相比，新型工业化建筑的部件种类多、构造更为复杂，在设计阶段就要解决各种部件之间的模数协调关系；同时，模块化的内装、外装也需要模数协调以提高建筑的综合品质。因此，较之以往，装配式建筑的模数协调应通过层级建立，实现四大系统内部和彼此之间的协调。

（2）支撑体空间网格 当把建筑看作是三维坐标空间中三个方向均为模数尺寸的模数空间网格时，这一空间网格在新型工业化建筑中可被设定为模数协调体系的第一层级。支撑体空间网格在三个空间方向上的模数可以不等距，层高以基本模数1M（模数）进级，开间和进深以扩大模数6M和3M进级。支撑体结构部件主要指梁、柱或板等，它们通过预制装配或现浇的方式连接成符合空间网格参数的建筑框架，从而形成模数化的支撑体和单元内部空间框架。支撑体结构部件的尺寸应符合模数要求，其中梁、柱的长度方向和板的长度、宽度宜以1M、3M或6M进级，梁柱截面尺寸和板的厚度宜以1M、1/2M或1/5M进级。起固定、连接结构部件作用的分部件在三个维度上的参数宜以1/2M、1/5M、1/10M进级（图3.3-2）。

（3）单元空间网格与空间分隔部件的模数协调 支撑体空间网格可以分解为数个独立的单元，这些单元可被设定为模数协调体系的第二层级——单元空间网格。新型工业化建筑的空间单元是可变的。在建筑的长寿命使用过程中，人们对建筑空间的需求会改变，在不改变建筑支撑体结构的情况下，可根据需要改变单元空间的形态和尺寸。虽然在尺度上小于支撑体空间网格，但是单元空间网格的框架仍然是由支撑体结构部件（含分部件）连接装配形成。相邻单元空间网格之间通过空间分隔部件的安装形成隔墙、楼板，从而形成具有相对独立性的空间单元。以住宅建筑为例，逐层分解的单元空间网格与住宅单元、住宅户型、房间等空间单位相对应。如图3.3-3所示，逐层分解的单元空间网格参数分别以3M和1M进级。空间分隔部件的尺寸应符合模数，其中长度和宽度方向的尺寸宜以基本模数1M或扩大模数nM进级，厚度方向宜以1/2M、1/5M等分模数进级。

（4）平面网格与内装及外装部品的模数协调 新型工业化建筑需要在支撑体最外层的框架上装配外装部件，以形成建筑外围护结构；而在单元空间内部，内装部品需装配于各空间界面。上述外围护结构所形成的界面，以及内部空间界面，安装内装或外装部件都在相应的二维模数网格中进行，这些二维模数网格可被设定为模数协调体系的第三层级——平面网格。不同的空间界面按照所需装配部件的不同，采用不同参数的平面网格。平面网格参数按照从大到小的顺序，分别以3M、1M、1/2M进级。内装、外装部件（分部件）的类型复杂，在尺寸上跨度较大。除了极少数板状部件在长度方向上的尺寸以3M进级以外，大部分内装、外装部件的尺寸以1M和1/2M进级；内装、外装分部件的尺寸宜以分模数1/2M、1/5M、1/10M进级。用平面网格进行部件的定位安装能体现模数协调体系的应用价值（图3.3-4）。

（5）建筑与模数网格 确定建筑平面，以及相关部品部件、组合件的平面标志尺寸时，如：建筑物的开间、进深、柱距、跨度等，以及梁、板、内隔墙和门窗洞口的标志尺寸宜采用扩大模数。

对扩大模数的基数，按国际惯例采用3M；同时考虑我国建筑师对建筑平面尺度的把握，根据现行国家标准《建筑模数协调标准》（GB/T 50002—2013）的规定，对扩大模数的基数，也允许采用2M。相应的模数网格宜采用扩大模数网格，且优先尺寸应为2nM、3nM模数系列。

确定装配式建筑中主要功能空间的关键部品和构配件的制作尺寸等（如外墙板、非承重内隔墙、门窗、楼梯、厨具等），应优先采用推荐的优选模数尺寸。这是实现使用最小数量的标准化部品部件、建造不同尺度和类型的装配式建筑的捷径。其中，确定部品部件的厚度，部品部件之间的节点、接口的尺寸以及设备管线的尺寸及其定位尺寸等，可采用分模数数列。分模数及其增量可选用M/2、M/4、M/5和M/10。

内装修网格宜采用基本模数网格或分模数网格。隔墙、固定橱柜、设备、管井等部件宜采用基本模数网格，构造做法、接口、填充件等分部件宜采用分模数网格。分模数的优先尺寸应为M/2、M/5。

确定建筑物的竖向尺寸时，建筑高度、层高及室内净高等，宜采用竖向基本模数和竖向扩大模数数列，且竖向扩大模数数列宜采用nM，宜选用以下模数尺寸：当模数层高小于36M时，宜选用1M为模数增量；当模数层高为36M到48M时，宜选用3M为模数增量；当模数层高为48M以上时，宜选用6M为模数增量。

3.3.2 优先尺寸和尺寸协调

1.优先尺寸

优先尺寸是指从模数数列中事先排选出的模数或扩大模数尺寸，在使用中被选为优先于其他模数的尺寸。

装配式建筑功能空间、部品部件优先尺寸的确定应符合功能性和经济性原则，并满足模数与人体工学的相关要求。部件的优先尺寸应由部件中通用性强的尺寸系列确定，并应指定其中若干尺寸作为优先尺寸系列，部件基准面之间的尺寸应选用优先尺寸。

优先尺寸应包括网格优先尺寸和部件优先尺寸两类，前者是后者得以实施的基础。网格优先尺寸是指建筑支撑体空间网格、内部空间网格和平面网格等各层级网格的最优化的参数数列；部件优先尺寸是指建筑专业部位或部件的最优化的参数数列。网格优先尺寸和部件优先尺寸的根本区别在于，前者的参数是指相邻网格线之间的尺寸，后者的参数是指部件三个维度上的外缘尺寸。

优先尺寸与地区的经济水平和制造能力密切相关。优先尺寸越多，则设计的灵活性越大，部品部件的可选择性越强，但制造成本、安装成本和更换成本也会增加；优先尺寸越少，则部件的标准化程度越高，但实际应用受到的限制越多，部品部件的可选择性越低。

住宅、宿舍、办公、医院病房等规则性强、使用空间标准化程度高的各类建筑，宜釆用装配式建筑设计与建造，并根据不同建筑的自身特点确定模块空间及选用的优先尺寸。

2.尺寸协调

装配式建筑设计在遵循模数协调的基础上，通过提供通用的尺度“语言”，实现设计与安装之间尺寸配合协调，打通设计文件与制造之间数据转换。

尺寸协调的过程就是采用模数协调尺寸作为确定部品部件制造尺寸的基础，使设计、制造和施工的整个过程均彼此相容，并与其他相关制造业的部品部件彼此相容，从而降低造价。

装配式建筑的尺寸协调可分为两个层级：建筑层级和构件层级。装配式建筑的尺寸协调可分为三个阶段：设计阶段、制作阶段和施工阶段。

部品部件在进行尺寸协调时，应符合以下原则：

（1）填充用部品应避让承重部件。

（2）设计使用年限短的部品部件应避让设计使用年限长的部品部件。

（3）后安装的部品部件应避让先安装的部品部件。

（4）灵活度大的部品部件避让灵活度小的部品部件。

在指定领域中，部品部件的基准面之间的距离，可采用标志尺寸、制作尺寸和实际尺寸来表示，对应部件的基准面、制作面和实际面。

部品部件先假设的制作完毕后的面，称为制作面，部品部件实际制作完成的面称为实际面。

部品部件的尺寸在设计、加工和安装过程中的关系如图3.3-5所示。正确确定部品部件的标志尺寸、制作尺寸和实际尺寸，是模数协调中的重要工作，设计者应清晰地认清三种尺寸的区别和各自的用途。

（1）标志尺寸 标志尺寸应符合模数数列的规定，用以标注建筑物定位或基准面之间的距离，包括水平距离和垂直距离，以及部品、部件安装基准面之间的尺寸。国际标准中称之为协调尺寸。

（2）制作尺寸 是制作部品、部件所依据的设计尺寸。用于标明经与模数功能空间协调，并考虑了相关节点、接口所需的尺寸及其偏差（特定条件时此偏差可为零）后，部品、部件理想的制作尺寸。国际标准中称之为目标尺寸或工作尺寸。

（3）实际尺寸 部品、部件经生产制作后实际测得的尺寸，它包括了在制作过程中产生的偏差。实际尺寸的数值可以通过测量得到。必要时，已知的校正，例如对于物理条件的校正，应包括在测量中。

对设计人员而言，更关心部品部件的标志尺寸，设计师根据部品部件的基准面及其接口来确定部品部件的标志尺寸。

对生产企业来说，则关心部件的制作尺寸，必须保证制作尺寸符合基本公差的要求，以保证部品部件之间的安装协调。

对建设方而言，则关注部品部件的实际尺寸、安装完成后的效果。

部品部件的标志尺寸应根据部件安装的互换性确定，并应采用优先尺寸系列协调。标志尺寸应利用模数数列，依此模数协调来调整建筑与部品部件之间的尺寸关系，达到减少部品部件种类、优化其尺寸的目的。

部品部件的安装应根据部品部件的标志尺寸以及接口要求，规定部品部件安装中的制作尺寸、实际尺寸和允许公差之间的尺寸关系。

在部品部件所占用的模数空间中，尚应结合部品部件之间的节点、接口进行尺寸协调。部品部件的制作尺寸应从标志尺寸中扣减节点、接口所需的空间。

3.3.3 部品部件定位和接口

1.部品部件定位

应利用空间参考系统，使部品部件与其所坐落的空间相互关联在一起。

应采用模数网格形成一个正交的、三维空间模数参考系统，将其作为部品部件在施工现场就位的依据，并据此规定部品部件的安装基准面。

模数空间参考系统中三个方向的模数参考平面所采用的扩大模数，可以是各自不同的。部品部件置于此空间参考系统的模数网格内进行模数协调，使设计、施工及安装等各个环节的配合简单、明确，达到高效率和经济性。

部品部件的定位应以空间参考系统中的水平模数网格构成基本参考平面，建筑中部件部品的水平定位应与此水平模数网格相关联，部件部品的垂直定位应以楼层平面作为基本参考平面。

确定部品部件的位置时，应根据工程项目特定的目的，选定模数网格的优选尺寸；每一个部品部件都应被置于模数网格内；部品部件所占用的模数空间尺寸应包括部品部件的尺寸、公差以及节点接口所需的净空。

部品部件定位方法的选择应符合部品部件受力合理、生产简便、尺寸优化和减少部品部件种类的需要，满足部品部件的通用性和可置换性的要求。

装配式建筑功能空间宜采用界面定位法（图3.3-6）。部品部件的水平定位可采用界面定位法、中心线定位法（图3.3-7），或者中心线定位法与界面定位法混合使用的方法。

宜根据部品部件在建筑空间中水平模数协调（图3.3-8）的要求，采用不同的水平定位法：

（1）对于采用湿式连接的装配整体式混凝土建筑的部件的定位，宜采用中心线定位法。

（2）对于采用干式连接的装配式混凝土建筑的部件的定位以及内装部品的定位，宜采用界面定位法。

（3）对于外围护部品法的定位，宜采用中心线定位法与界面定位法混合使用的方法。例如，装配式住宅建筑中厨房、卫生间、电梯井、过道、电梯厅等的尺寸模数采用界面定位法（净空尺寸），客厅、卧室、走廊、阳台、楼梯间等的尺寸模数采用中心线定位法（轴线尺寸）。

（4）水平部品部件中洞口的定位，例如门窗的安装洞口宜采用界面定位法。

（5）洞口的水平标志尺寸宜符合模数。洞口中需安装的部品的制作尺寸，应计入接口和公差的影响。

建筑沿高度方向的部品部件的定位，应根据不同的条件确定其基准面，具体如下：

（1）建筑层高和室内净高宜满足模数层高和模数室内净高的要求。

（2）楼层的基准面宜定位在楼面完成面或顶棚表面上，应根据部品部件的安装工艺、顺序和功能要求确定基准面。

（3）模数楼盖厚度应包括在楼面和顶棚两个对应的基准面之间。当楼板厚度的非模数因素不能占满模数空间时，余下的空间宜作为技术空间使用。

2.公差与配合

公差是指部件或分部件在制作、放线或安装时允许偏差的数值。部件的制作尺寸应由标志尺寸和安装公差决定；部件的实际尺寸与制作尺寸之间应满足制作公差的要求。

部品部件的加工或装配应符合基本公差的规定。基本公差应包括制作公差、安装公差、几何公差和连接公差，并应按其重要性和尺寸大小进行确定，并宜符合表3.3-1规定。

部件的安装位置与基准面之间的距离（d）应满足公差与配合的状况，且应大于或等于接口空间尺寸，并应小于或等于制作公差（t_m）、安装公差（t_e）、几何公差（t_s）和连接公差（e_s）的总和，且连接公差（e_s）的最小尺寸可为0（图3.3-9）。公差应根据功能部位、材料、加工等因素选定。在精度范围内，宜选用大的基本公差。

装配式建筑部品部件应综合安装部位、节点接口类型、加工制作及施工精度等要求，以及制作尺寸的变异性等来确定公差系统，实现部品部件的模数协调。

根据关键部品和构配件的尺寸、边界条件及其接口的性能，并考虑被纳入时每个部件的尺寸和位置的实际限制，确定部件与准备将其纳入的空间之间尺度的相互关系，均应计入公差的影响。

实现部品和构配件及其接口的标准化、模数化、系列化，促进部品和构配件之间的通用性和可置换性，同时应该不限制设计的自由，通过少规格多组合，实现多样化。

公差系统应包括制作偏差和安装偏差，并应合理地确定允许偏差上限和允许偏差下限。

可采用概率统计的方法计算和分析公差，并在统计学的基础上采用概率的概念，确定部品部件尺度的变异性，建立部品部件合理的公差系统。也可根据所积累的实践经验，确定部品部件尺寸的公差。

可仅考虑部品部件在制作、放线和安装过程中，由于采用不同的测量和定位方法导致的诱发偏差。可不考虑由于自然环境、荷载和其他条件的改变引起材料的变形和尺度的变化导致的固有偏差。

现行相关的国际标准，已有足够的经验和大量的案例证明部品部件在制作、放线、安装等过程中，产生的各种尺度偏差均符合正态分布或者高斯分布曲线，同时，也证明了采用概率统计学的方法，可以作为分析不同尺寸偏差及公差的数学工具（图3.3-10）。

3.节点和接口

装配式建筑部品部件之间的节点、接口应进行标准化、系列化和模数化设计，减少尺寸不协调的部品部件的数量。

节点是指部件在安装时，为保证部件相互连接或将部件连接到它所附着的结构上时所需要的空间。节点设计应考虑各种允许偏差的累积效应。

接口（间隙）是指系统、模块或部品、部件之间，在一定技术空间尺寸内，为实现规定的性能要求，采用某种形式相互连接、彼此作用的部分。

装配式建筑的节点、接口应满足使用功能与结构安全、防火、防水、保温等要求，并满足安装组合的便利性。

节点或接口的尺寸应能包容部品部件制作和安装过程中产生的各种偏差，以及各种预期的变形的尺寸要求。

当节点、接口需要封闭时，封闭材料应满足节点、接口所必须具备的各种物理性能的要求，以及耐久性能的要求。节点、接口的尺寸尚应满足封闭时施工的可行性。

处于外立面的节点、接口尚应满足建筑立面的美学要求。

接口界面需考虑生产和安装公差的影响及各种预期变形，如挠度、体积变化等。

对于建筑模块化来说，空间的“断面”便是模块的接口。不同模块通过空间组合连接在一起。部品之间的连接也要注意余量的设置，制造精度高的余量就小，制造精度低的余量也应相应放宽。

装配式建筑部品的标准化安装应重点解决部品接口标准化问题。标准化接口是指具有统一的尺寸规格与参数，并满足公差与配合要求及模数协调的接口。接口标准化易于实现部品部件的通用性与互换性。

3.4 可持续设计

3.4.1 长寿化设计

长寿化设计，就是在提高建筑支撑体的物理耐久性，使建筑的寿命得以延伸的同时，通过建筑支撑体和建筑填充体的分离来提升建筑的同时性能，提高建筑全寿命期内的综合价值。装配式建筑可在提高建筑支撑体的物理耐久性的同时，通过建筑支撑体与建筑填充体的分离改善建筑的适应性和可更替性，提升住宅建筑全寿命期内的价值。通过利用建筑空间和结构潜力，使建筑空间和功能适应使用者需求的变化，在适应当前需求的同时，使建筑具有更大的弹性以应对变化，以此获得更长的使用寿命。

建筑体系是实现建筑长寿化的基础，SI体系在提高了建筑支撑体的物理耐久性使使用寿命得以延长的同时，既降低了维护管理费用，也控制了资源的消耗。装配式建筑的内装系统可以通过采用架空地板、架空墙体、轻质隔墙、架空吊顶等集成化技术，实现内装与主体结构的墙、顶、地面进行分离。

装配式建筑管线分离设计通过前期设计阶段对主体结构体系整体考虑，有效提高后期施工效率，合理控制成本，保证施工质量，方便今后检查、更新和增加新设备。管线分离是实现建筑产业现代化的可持续发展目标和新型建筑工业化生产的关键技术发展方向。装配式建筑提倡通过将设备管线与主体结构分离，而不将设备管线埋设在支撑体的墙、板柱内。这样可以实现在不破坏主体结构，甚至无须入户的情况下对设备管线进行保养、维修更换（图3.4-1）。

装配式住宅建筑套内设备管线的设置应遵循以下设计原则：①分类集中设置；②位置隐藏设置；③设备接口充分性设置。装配式建筑可采用的分离式管线集成技术包括：给水系统、排水系统、电气系统、通风系统、供暖系统等。给水排水管道宜敷设在墙体、吊顶或楼地面的架空层或空腔中，并考虑隔声减噪和防结露等措施。供暖、空调和新风等管道宜敷设在吊顶等架空层内。电气管线宜敷设在墙体、吊顶或楼地面的架空层内或空腔内等部位。

建筑长寿化要关注建筑内的设备管线，内装系统和设备管线不仅应具有耐久性的特点，还要易于维修和更换。随着社会的进步和使用者需求的不断变化，内装更新、设备扩容、管线改造等工作会不断出现在整个建筑全寿命期内。因此，延长建筑的使用寿命，就需要着力解决内装系统和设备管线系统应对未来变化的适应性问题。

1.主体结构耐久性

装配式建筑希望通过主体结构具有更强的耐久性，从而实现建筑的长寿化。而主体结构的耐久性主要是通过提高主体结构开放度和增加主体结构本身的耐用性来实现的。

结构系统是形成装配式建筑系统的最基本的要素。由于结构系统的使用时间最长，贯穿了整个建筑全寿命期，因此，结构系统成为装配式建筑长寿化的关键。

延长结构系统的耐久性主要采用两种策略：延长体系与构件的使用时间和保证在未来使用中的便利性。延长体系的使用时间，即延长体系的耐久年限，主要关注主体结构的安全性和设备管线的耐用性，以及便于更换和维修等要素。装配式建筑可以在全寿命期的设计、施工、维护管理等环节采取基础及结构牢固、提高混凝土强度等级、增加混凝土保护层厚度、提高水泥比例、使用能有效保护混凝土的饰面材料等措施以提高其耐久性。

日本的SI住宅体系极少采用砖混结构，取而代之的是钢筋混凝土结构、钢结构等构建的框架或框架—剪力墙结构。一方面是出于建筑工业化的考虑，另一方面是出于对承重结构耐久性和安全性的考虑，同时减少砖的用量也是对自然环境的保护。

以百年住宅为代表的SI住宅体系，倡导大力提高主体结构的耐久性能。结构体系的耐久年限以要求达到100年为前提。从抗震角度说，由于钢筋混凝土刚性较大、弹性不足，因此易受地震产生的脆性破坏，根据结构混凝土耐久性的基本要求，主要做法包括：

（1）提高混凝土的强度等级，建议在30N/mm²以上，即C30以上。

（2）控制混凝土水灰比，宜在0.55以下。

（3）根据实际情况，增加配筋厚度和配筋形式。

从防潮角度来说，钢筋锈蚀使钢筋有效截面减小，影响受力。可对钢筋混凝土结构做防锈处理：

（1）增加混凝土保护层厚度。混凝土保护层厚度指最外层钢筋外边缘至混凝土表面的距离，适用于设计使用年限为50年的混凝土结构。为增强SI住宅主体结构的耐久性，混凝土的保护层最小厚度为50年结构的1.4倍（即按照100年的设计结构），梁、板、柱、承重墙的保护层分别增加6~14mm。

（2）可采用涂料封闭法。考虑涂料与混凝土间的粘结力，涂料是否抗冻、抗晒、抗雨水侵蚀，涂料的收缩、膨胀系数是否与混凝土接近，防止混凝土碳化、开裂、锈蚀钢筋。

（3）严格控制混凝土中最大氯离子的含量，不应超过0.05%。

（4）宜用非碱性活性骨料。

2.大空间体系

建筑主体结构的开放度越大，其全寿命期内的耐久性越好。装配式建筑的主体结构开放程度越高，使用价值也越大，可持续性也就越好。若采用大空间的结构体系，则可以尽可能减少室内主体结构构件，同时设计集约布置管井管线，最大限度地减少结构部件（支撑体）所占用的空间，使内装和设备管线部分（填充体）的使用空间得以充分释放。

事实上，装配式建筑的结构体系并不局限于某种结构形式。主体结构可以是中小柱距的框架体系，也可以是大开间剪力墙承重体系。相比较而言，大开间的框架体系可以更好地发挥支撑体和填充体分离的特性。但无论采用哪种结构类型，倡导SI体系的装配式建筑始终都应以开放式体系为基础，提高结构系统的开放程度，强调以大开间的结构体系保证集中完整的使用空间。

最大限度地减少结构所占空间，使填充体部分的使用空间得以释放，预留单独的设备管线空间，而不把各类管线埋入主体结构，方便检查、更换和增加新设备。

结构种类包括钢筋混凝土结构、钢管混凝土结构以及钢结构等。这些不同结构体系的选择需要充分综合考虑建设项目的建设条件、主体规模和建筑形式等因素。就住宅项目来说，装配整体式剪力墙结构是国内最普遍的高层住宅结构体系。

3.管线分离（SI体系）

除了保证结构体系的耐久性，建筑的长寿化还要关注建筑内的设备管线。各类管线的使用时间仅次于主体结构，并且设备管线在建筑内的布局与所有建筑构件都产生了密切的关联。装配式建筑中的内装系统和设备管线系统是与主体结构系统并行的独立系统。内装系统和设备管线不仅应具有耐久性的特点，还要易于维修和更换。

随着社会的进步和使用者需求的不断变化，周期性的内装更新、设备扩容、管线改造等工作会不断出现在整个建筑全寿命期内。若限制了内装和设备管线的更新和维护，则将很难满足装配式建筑长寿化的目标，有可能在主体结构尚未达到耐久年限前，就因使用功能不能满足需求而面临被拆除淘汰的风险。

因此，延长建筑的使用寿命，就需要着力解决内装系统和设备管线系统应对未来变化的适应性问题。管线与结构、墙体的寿命不同，给建筑全寿命期的使用和维护带来了很大的困难。建筑结构与设备管线分离设计，可有利于建筑的长寿化。

建筑结构不仅仅指建筑主体结构，还包括外围护结构和公共管井等可保持长久不变的部分。建筑结构与设备管线分离设计便于设备管线维护更新，可保证建筑能够较为便捷地进行管线改造和更换，从而达到延长建筑使用寿命目的。

装配式建筑采用SI体系，即支撑体S（Skeleton）和填充体I（Infill）相分离的建筑体系，可认为实现了建筑主体结构与内装、设备管线系统的分离。

（1）内装分离技术集成 装配式建筑的内装系统可以通过采用架空地板、架空墙体、轻质隔墙、架空吊顶等集成化关键技术，以及采用整体厨房、整体卫浴和整体收纳等三大模块化部品的集成关键技术实现内装与主体结构的墙、顶、地面进行分离。内装系统的分离集成的关键技术是采用集成化部品，应具有以下特点：

1）自重轻、抗震性能好。

2）减少浪费、占用空间小、方便搬运。

3）拆装与位移简单易操作，可实现无破坏性拆改和重组，便于后期改造，避免噪声和粉尘、减少建筑垃圾。

（2）管线分离技术集成 在建筑全寿命期内，设备管线由于使用寿命有限，需要经过多次维修或更换，因此装配式建筑强调设备管线应具备易维护更换的灵活性，从而实现建筑的可持续性。装配式建筑提倡通过将设备管线与主体结构分离，而不将设备管线埋设在支撑体的墙、板柱内。这样可以实现在不破坏主体结构，甚至无须入户的情况下对设备管线进行保养、维修、更换。而针对装配式住宅建筑，套内设备管线的设置应遵循以下设计原则：

1）分类集中设置。

2）位置隐藏设置。

3）设备接口充分性设置。

装配式建筑可采用的分离式管线集成体系包括：给水系统、排水系统、电气系统、通风系统、供暖系统等。其中，给水排水管道宜敷设在墙体、吊顶或楼地面的架空层或空腔中，并考虑隔声减噪和防结露等措施。供暖、空调和新风等管道宜敷设在吊顶等架空层内。电气管线宜敷设在墙体、吊顶或楼地面的架空层内或空腔内等部位。

4.围护体系耐久性

装配式建筑在全面提高建筑外围护性能的同时，尤其注重围护结构耐久性与抗老化技术，外围护系统也更需要注重选择耐久性高的部件部品集成技术。

《装配式混凝土建筑技术标准》（GB/T 51231—2016）和《装配式钢结构建筑技术标准》（GB/T 51232—2016）中要求，设计需要合理确定外围护系统的设计使用年限，其中住宅建筑的外围护系统的设计使用年限应与主体结构相协调。

外围护系统的实际使用年限是确定外围护系统性能要求、构造、连接的关系。住宅建筑中外围护系统的设计使用年限应与主体结构相协调，主要是指住宅建筑中外围护系统的基层板、骨架系统、连接配件的设计使用年限应与建筑物主体结构一致。为满足使用要求，外围护系统应定期维护，接缝胶、涂装层、保温材料应根据材料特性明确使用年限、注明维护要求。

3.4.2 适应化设计

就住宅建筑来说，居住者对居住空间的使用要求变得更加多元化，注重家庭生命周期适应性的住宅设计是未来方向。家庭生命周期设计应该考虑到居住家庭在五个阶段的不同特征，满足居住者对使用空间改造和功能布局变动可持续居住。设计尽可能地适应家庭生活不同阶段的不同居住需求，设计可持久居住的适应性住宅套型空间。套型设计充分考虑不同家庭结构及居住人口的情况，在同一套型内可实现多种套型变换（表3.4-1）。

1.合理的结构体系

合理的结构体系为装配式建筑功能适应性提供了基础条件。

建筑主体结构的开放度越大，其全寿命期内的耐久性越好，所容纳的功能适应性也就越强。

如果采用大空间的结构体系，尽可能减少室内主体结构构件，同时集约布置管井管线，就可以最大限度地减少结构主体所占用的空间，将使用空间得以充分释放。

如山东鲁能领秀城公园世家项目，结合国际最先进的开发建设理念，打造一个高品质、长寿化、高集成度的可持续化产品。项目采用高开放度的主体结构体系——框架剪力墙+PC预应力叠合楼板+ALC外墙板围护体系。该体系竖向承重结构采用了现浇工艺，水平构件与外围护结构采用装配式施工工艺，提升了施工效率，节约了成本。框架剪力墙体系最大限度地减少套内结构墙体所占空间，为套型内部及套型与套型之间的可变性提供了有利条件。其住宅建筑体系的开放度高，支撑体和填充体分离的特性强，实现了全寿命期内的高使用价值。同时，项目研发创新的建筑结构体系，其套型以大空间框架加厚楼板，满足其大空间要求。除内部厨卫位置不可变外，其余都可以根据住户的需求进行多样化布局。

中国的装配式住宅建筑由于开放强度、使用习惯等原因，更多地采用装配式整体剪力墙结构体系。传统剪力墙结构给户型套内设计带来了诸多限制。而装配式住宅建筑则希望提供大空间结构体系，因此需要尽可能取消室内承重墙体，为套型多样性选择和全生命周期变化创造条件，减少施工难度等。

如河南碧源荣府项目，深入调整结构形式，形成大空间的灵活布局；细化核心筒布局，减少对套内空间的影响；调整了套型空间结构，更加规整，功能更完善。

对医疗建筑这样的公共建筑来说，钢结构则更加适合医院功能建设的需要。钢结构跨度大，能够缓解功能更新带来的挑战，更好地适应医院的远期发展需要；构件截面尺寸小，空间利用率更高；钢材抗震性能好，可以适应医院安全性需要；钢构件工业化程度高，运输距离约束较小；钢材可循环利用，对施工现场环境影响小。

邯郸第四医院项目就是装配式钢结构建筑，采用钢框架支撑结构体系，为医院功能提供了大空间柱网，实现未来医疗功能发展的弹性。并且采用屈曲约束支撑减震措施，表现出优良的抗震耗能能力，大大提高了医院的安全性能，契合了医院功能特性。

2.空间可变性

（1）全生命周期 从建筑全生命周期角度出发，装配式建筑宜采用大空间可变性高的结构体系，提高内部空间的灵活性与可变性，方便使用者今后的改造。内部空间可采用隔墙体系，实现空间灵活分割，满足不同使用者对于空间的多样化需求。

就住宅建筑来说，居住者对居住空间的使用要求变得更加多元化，对居住品质更加注重，家庭对居住空间和环境的需要与其生命周期是密切相关的。家庭生命周期可以划分为形成、扩展、稳定、收缩、空巢与解体6个阶段。这6个阶段具有不同的特点，由于其生活要求的不同，所以人们对居住的需求有所差异。

然而目前我国社会结构正处于深入转型期，城市化进程不断加速，在中心城区房价越来越高、中小套型越来越多的现实情况下，注重家庭生命周期适应性的住宅研究与设计，不仅是当前中小套型住宅建设和设计问题突破的关键所在，也是未来的创新方向。

因此，住宅套型空间设计应该考虑住户家庭的寿命周期是处于不断变化的，应在规划设计时就预留改造余地，使其室内空间可随家庭成员结构的变化而变化，尽可能地适应家庭生活不同阶段的不同居住需求，设计可持久居住的适应性住宅套型空间。

理想的居住模式是住宅的空间划分能适应家庭生命周期中各阶段不同的要求，即可变、可改造调整。套型设计充分考虑不同家庭结构及居住人口的情况，在同一套型内可实现多种套型变换。适应家庭全生命周期的住宅设计，应在住宅主体结构不变的前提下，满足不同居住者的居住需求和生活方式变化，适应未来空间的改造和功能布局。满足人们对住宅的布局方式、功能分室与各室面积大小的需求。

在套内空间设计上，注重在限定的面积标准内最大限度地满足居住需求和优化空间布局。不仅在有限的面积内实现基本的居住功能，兼顾经济性和舒适性；同时基于环境行为学，套内空间设计充分考虑人体尺度，在满足安全性和基本使用需求的同时，具备对家庭结构、生命周期的适应性，面向老龄化社会的适应性，提高套内空间的舒适度与宜居性。

装配式住宅建筑延长了建筑全寿命期的长久资产价值和使用价值，并且其后期使用可随时间和空间的变化而变化，将满足现实的、局部的需求，同未来的、整体的发展相结合，并保证了住宅建设与城市发展的可持续性。

（2）空间集约化与开放化 为了更好地实现可变居住空间的理念，SI体系的做法是将所有的空间分类合并，对使用空间和辅助空间加以集中。之后再将这个集中的使用空间作为可变空间的被分隔主体提供给使用者，供其依据自身的居住需求和生活方式进行个性化设计和使用。

将使用空间集中化，从而达到可变空间的过程，依赖于SI体系支撑体和填充体分离的特点，特别是通过大空间结构体系+管线集成+轻质隔墙体三者综合的方式，使得功能使用空间可以更完整、集中地呈现。

在完成功能空间集中化之后，SI体系对这些功能空间加以独立和划分。

将关联性较强的空间进行一体化整合，如将住宅建筑中的起居室、餐厅、厨房三者尽可能实现空间上的融合。充分利用空间集中化的特点，尽可能减少相互关联性强的使用空间之间的阻隔，采用LDK餐厨交流系统，开放式的餐厨空间，使厨房、餐厅和客厅空间连为一体。厨房采用开放式，与用餐空间紧密联系在一起，客厅部分既从使用上独立出去又与餐厨空间在空间上保持密切的联系。通过以饮食生活习惯的“制作—就餐—交流”行为互动为目的，形成互动空间、优化了视觉感受，也有利于家庭成员在厨房与客厅之间的快乐交流。

（3）设备管线布置方式 考虑日常维护修理以及日后设备管线更新、优化的需要，并能够与建筑功能或空间变化相适应的设备管线布置方式或控制方式，既能够提升室内空间的弹性利用，也能够提高建筑使用时的灵活度。

比如家具、电器与隔墙相结合，满足不同分隔空间的使用需求；或采用智能控制手段，实现设备设施的升降、移动、隐藏等功能，满足某一空间的多样化使用需求；还可以采用可拆分构件或模块化布置方式，实现同一构件在不同需求下的功能互换，或同一构件在不同空间的功能复制。

空间可变性，需要在不损伤建筑主体结构的前提下实现部品更换。

将构成住宅的各种构件和部品等按照耐用年限不同进行分类，应考虑到更换耐用年限短的部品时不能让墙和楼板等耐用年限长的构件受到损伤，并以此决定部品安装的方法和方便设备检修的措施。

预留单独的配管和配线空间，不把管线埋入结构体里，从而方便检查、更换和追加新的设备。并且建立有计划性的维护管理的支援体制，建立长期修缮计划和确实可行的管理、售后服务及有保证的维护管理体制。

设备管线集成技术还包括：

1）集中管井技术。集中管井在建筑的公共区域设置，根据用水等功能空间并考虑结构等因素，进行设计集成；集中管井及共用设备管线应尽量布置在共用空间内，从而减少对户内空间或功能使用空间的干扰。

2）故障检修技术。在关键设备部品及接口处设置检修口，便于管道的检修、维护和更新。

3）同层排水技术。排水横支管布置在本层降板区域内，采用器具排水管不穿越楼层的排水方式。此种排水管设置方式，尤其可避免住宅建筑中上层住户卫生间管道故障检修、卫生间地面渗漏及排水器具楼面排水接管处渗漏等对下层住户的影响。

4）干式地暖技术。室内供暖系统优先采用干式工法施工的低温热水地面辐射供暖系统。其安装施工可以在土建施工完毕后进行，无须预埋在混凝土基层中。较之于散热器采暖，该法舒适度高，解决了传统的湿式地暖系统产品及施工技术楼板荷载大、施工工艺复杂、管道损坏后无法更换等问题；具有施工工期短、楼板荷载小、易于维修改造等优点。

5）烟气直排技术。住宅建筑中烟气直排不采用排烟道集中排烟，而将抽油烟机的排烟口直接设置在厨房外墙上，各户独立完成排烟。为了减轻油烟对外墙的污染，应采用集成部品。

（4）厨卫模块灵活布置 对住宅建筑来说，厨房和卫生间等有水空间往往限制了对户型布置调整更改的可能性。将住宅的居住领域与厨、厕、浴的用水区域分开，通过提高居住区域的可变自由度，居住者可以根据自己的爱好和生活方式进行分隔，也可以配合高龄化带来的生活方式的变化进行变更，让住宅具有长期的适应性。

1）模块化的整体卫生间。装配式住宅中，采用模块化的整体卫生间便于施工建造。整体浴室是建造体系的重要组成部分，分离式卫浴空间实现了干湿分区，大大提高了模数精度和节约了墙面空间面积。在套型设计时，充分合理处理空间相互关系，将盥洗室作为浴室的前室空间，便于淋浴前后更衣和换洗衣服。马桶间可单独设置或者与浴室空间合并。

2）模块化的整体厨房。整体厨房是SI体系适应性内装部品中最直接展现工业化工艺水准的部分。所有柜体均采用环保型板材一次切割成型，提高拼缝处的精细化设计，避免产生较大的误差。

优选高质量合页、龙头、壁柜内置分隔等五金构件，减少了居住者二次选购。

3.更新性设计

（1）住宅建筑的更新 图3.4-2是根据对欧美的集合住宅的调查资料整理出来的，反映了建成后建筑物使用过程中的变化情况。可见住宅在修补和改建之外还有多种再生的手法。换句话说，在建筑物价值下降到完全不能使用而要拆除之前，还有各种各样的对其进行投资改造的方法，根据条件的不同，改变建筑物的用途，甚至可以产生出与原来建筑物完全不同的使用方法。

在日本，随着住宅再生改造更新渐渐变得活跃，人们也渐渐认识到更新手法的重要性。无论是对现有建筑物进行改造还是拆掉重建，都是希望对居住环境进行改善。户内改造是日本最盛行的集合住宅再生方式，最大的原因是可以在住户的套内空间内就可以进行，不需要经过他人同意。根据工程的规模和性质，可以分为部分改造和全面改造。部分改造是可以边住边改造的。大部分的内部改造是为了更新设备，都是围绕厨房、卫生间、浴室等用水部分进行的。另外，“户内全面改造”一般与既有住宅的交易有关。在日本的既有住宅交易中，通常会进行装修改造和更新设备，改变户型的情况也不少。

近年来为适合社会需要，改变了户型以后才出租的例子也越来越多。随着小家庭的增加，比起房间的数量，居住者更喜欢宽阔的起居室和厨房、餐厅。改造的范围不仅限于一户的住宅套内，还可以多户改造，比如把两户合为一户。2户1化主要是运用于一些旧公营住宅，因为在这些集合住宅里，还有很多没有达到现在居住水平的狭小住户。

在北京实创青棠湾项目中，也运用这样的设计理念，作为北京市的保障性住房产品，项目为后期可以便捷更换装修部品，甚至政策性住房之间的调整，提供了便利和可能。

（2）公共建筑的更新 在欧美，“用途变更（Conversion）”从20世纪90年代中期开始流行，为了促进都市的再生，出台了一些政策引导对城市中心积压的剩余建筑物进行用途变更。改造更新的建筑对象不仅限于旧住宅，将办公楼、仓库、医院等非住宅建筑的功能更新也是促进建筑物再生的一种方法。

从欧美的用途变更例子中可看出，通过用途变更而产生的集合住宅也是多样的。其规模从5户到超过400户的范围里广泛分布。从利用形态来看有分售住宅、租赁住宅，甚至还有公营住宅。这样的多样化显示了用途变更手法的适用范围之广和有效性。

同样以医疗建筑为例，高速发展的现代医学技术和新的诊疗模式也给紧张的医疗空间带来了挑战。那些尚未达到使用年限但又无法满足功能更新的医院建筑，就会面临被拆除重建的风险。正如英国建筑师约翰·威克斯所说的“设计者不应再以建筑与功能一时的最适应度为目的，真正需要的是设计一个能适应功能变化的医院建筑。”

装配式建筑要求标准化、系统化设计，提倡大空间可变布局方式，契合了现代医院的弹性化发展需求。装配式建筑这种弹性化的空间设计，便于医疗功能的更新，在不破坏主体结构的前提下，可以对内部医疗功能进行快速改造，实现了医院建筑节约资源、减少环境压力、可持续发展的目标。

3.4.3 低碳化设计

装配式建筑的低碳化设计，是对建筑整体提出综合优化技术解决方案，通过系统完整的技术集成措施，实现完善空间环境性能。也是建筑在满足适用需要的基础上，最大限度地减轻环境负荷，满足人们对可持续性绿色低碳环境的需求，适应建筑空间宜居和健康需求变化，最终实现绿色生活的可持续发展的建设目标。

1.建筑节能性

与传统建筑相比，装配式建筑的绿色属性体现在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材），保护环境和减少污染，并与自然和谐共生。

通过充分利用自然资源，集成低能耗围护结构、绿色能源利用、绿色建材和装配式建造等新技术，可有效解决能源节约和环境保护问题，为人们提供健康舒适环保的生活环境，具有显著的经济效益、社会效益和环保效益，是建筑业应对未来挑战的必然选择。

装配式建筑设计充分考虑项目地域特点和当地气候条件，优先采用节能环保的新技术、新工艺、新材料和新设备，为人们提供健康舒适的居住环境。

装配式建筑设计通过调整建筑外形轮廓控制楼栋体形系数，同时控制楼栋窗墙比，采用外遮阳技术、太阳能技术以及采用节水型器具、节能型灯具等节能技术，实现了装配式建筑的绿色低碳化建设目标。

2.绿色建造方式

装配式建筑是以一种绿色建造方式实现资源的永续利用，这里提到的“资源”包括自然资源和社会资源两部分。前者针对水、空气、土地、动植物等；后者则针对人力、物力、信息等，实现资源节约全面化。

通过绿色建造方式，最大限度地降低对自然环境的破坏；同时，降低住宅对人力、物力的消耗，以新的工业化生产技术取代传统手工业操作，实现社会资源的高效利用。

技术创新带动社会发展进步，以绿色建造技术为先导是当今建筑领域的发展趋势。

由于装配式建筑倡导的主体结构（支撑体）与内装和设备管线（填充体）的管线分离，可以使装配式建筑的各级子系统能够进行独立性的工业化生产制造，促进了建筑生产方式从手工操作转向工业化生产，从单件差异化生产转向规模标准化生产，从传统的现场“湿作业”施工转向预制装配“干作业”生产建造方式。

以绿色建造技术彻底改变传统建设中的高投入、高消耗、高污染、低效益的粗放方式，以节能减排、绿色环保的崭新模式促进建筑产业化转型升级。可以在保证生产规模不变的情况下，提高生产要素的利用效率，降低资源消耗和生产成本，使经济效益和社会效益最终得到极大提高。

装配式建筑以往常常被看成是一种高投入的建设方式。事实上装配式建筑的设计和建造应摆脱对短期成本和时间的考虑，建造高品质可持续建筑比单一复制劣质、短寿命的建筑具有更长远的经济效益。

建筑质量和功能的提高与所投入的时间和成本就不再成正比关系，可以实现建筑全寿命期内的低成本运维和高回报。比如采用SI体系的住宅在后期使用时，可以避免传统住宅装修带来的大量资源浪费。

在装配式建筑拆除时，大量的建筑材料可以回收，部品构件等处理后也可进行再生利用，使材料最大限度地循环使用，避免以往建筑改造中大部分材料废弃后难以再利用所造成的资源浪费。

3.绿色部品

（1）健康化部品 装配式建筑室内环境更加注重空气环境、声音环境的健康。鼓励采用建筑室内新风系统，鼓励采用健康化部品，如湿度调节呼吸砖、低甲醛环保材料、自洁耐久仿石涂料等，起到污染控制和环境调节的作用。

（2）适老化部品 在集成技术体系下，选择适老化部品，是整合现有技术、实现全面提高建筑性能的方式。对集成部品的选择，更多地反映在适度地甄选适宜的部品上。

老年住宅中对适老化部品的应用集成度更高，且更加直接，不会通过隐晦的设计处理形式弱化功能部品，而是尽可能完备地配置所有适老化部品。

因此，抛开空间设计或设计手法的差异，在比对部品配置方面，普通住宅和老年住宅并无明显差异，只是部品配置的集约度逐步增加，老年专业性逐步升级，形成一套系统、完整的标准体系。

（3）综合性部品 综合性部品技术解决方案，基于国际理念和装配式建筑发展与建设经验，通过实施干式技术集成解决方案，实现新型工业化设计建造体系的落地。

以上海绿地南翔项目为例，主要取得了4个方面的重大技术进步：

1）创建了我国新型住宅工业化的内装部品的组织构架。

2）形成了设计标准化、部品工厂化、建造装配化，采用通用的标准化部品体系。

3）明确了从系统实施到设计、生产、施工、维护等产业链上的各个环节。

4）研发并应用了建筑长寿化、品质优良化、绿色低碳化的可持续发展的部品及相关工业化生产集成技术。

综合性集成技术解决方案可以全面提高装配式建筑全寿命周期内的品质和性能，是建筑可持续性发展的技术新方向。