“中国制造 2025”是我国政府推行制造强国战略的首个十年行动纲领。在工业化建筑领域以及“中国制造 2025”所面临的新一轮科技革命和产业变革的背景之下，我国的建筑行业迎来了新的变革，也受到了重大的影响。尤其值得一提的是装配式住宅，它已经在各地广泛地进行了实践。设计四院近些年来参与了诸多装配式住宅的设计事宜。它获得了广泛的市场认同，同时也积累了一定的设计经验。今天，将分享关于装配式住宅结构设计的一些体会。
预制率和装配率
目前国标《装配式建筑评价标准》中对装配率有统一规定。上海、江苏、北京、成都、深圳、湖南、湖北等省市陆续出台了针对当地的预制率和装配率计算细则。在纳入预制率（装配率）计算的构件范围方面有所差别，在各类构件预制率（装配率）的折算比例方面也有所差别。
以上海预制率和装配率计算细则作为例子，预制率指的是在混凝土结构、钢结构、钢 - 混凝土混合结构、木结构等结构类型的装配式建筑中，±0.000 以上主体结构以及围护结构里预制构件部分的材料用量，占对应构件材料总用量的比率。规范明确列出了两种计算方法。
计算方法一：
预制率指的是预制混凝土构件体积与预制混凝土构件体积和现浇混凝土体积之和的比值。即预制率等于预制混凝土构件体积除以（预制混凝土构件体积加上现浇混凝土体积）。
计算方法二：
预制率=∑（构件权重×修正系数×预制构件比例）×100%
计算时需要注意以下几点：
上海地区的计算范围是室外地坪以上。并且是以每栋单体建筑作为计算单元。
上海地区预制构件的范围仅仅涵盖主体结构以及外墙围护结构。幕墙、石材以及石膏板等这些并非混凝土的预制构件钢结构设计深化及详图表达，是不会被计入预制率的。内墙填充墙也不会被计入预制率。
方法一只适用于混凝土结构。方法二则既能用于混凝土结构，也能用于钢结构和木结构。对于装配式住宅中的混凝土结构，采用这两种方法进行计算都是可以的。
装配式建筑中预制构件、建筑部品的数量（或面积）占同类构件或部品总数量（或面积）的比率被称为装配率。
建筑单体的装配率由建筑单体的预制率、部品装配率以及其他部分共同组成。建筑单体的预制率是建筑单体装配率的一部分，部品装配率也是建筑单体装配率的一部分，同时还有其他部分也对建筑单体装配率产生影响。
部品装配率 = ∑（部品权重 × 部品比例） ×100%
其中，“部品”包含预制内隔墙、单元式幕墙、集成式厨房、集成式卫生间、集成管道井、集成排烟道。“其他”涵盖结构与保温一体化、墙体与窗框一体化、集成式墙体、集成式楼板、组合成型钢筋制品。
装配式结构体系选型
常见的装配式结构体系包含全预制剪力墙承重体系、预制剪力墙外墙模板体系、预制双面叠合剪力墙体系等。这些体系各自的代表工艺以及优缺点情况如下图所示。
装配式结构体系及特点
全预制剪力墙承重体系
预制剪力墙外墙模板体系
预制双面叠合剪力墙体系
制约预制结构体系的因素主要包含两个方面。其一为建筑高度，依据现有规范的规定，不同结构体系的装配整体式房屋存在最大适用高度限值。其二为建筑保温形式，常见的保温形式包括夹心保温、内保温以及外保温，在设计时应当考虑各类保温形式的特点以及所使用的材料，然后进行选择。
装配整体式结构房屋的最大适用高度（m）
常见保温形式及特点
各阶段PC专项设计内容及要点
方案阶段：
方案阶段的PC专项设计主要有以下内容：
装配式建筑的面积比例由各地政策确定，预制率由业主要求确定。
(2)选择预制结构体系
(3)确定预制构件类型和楼层范围
在预制楼层的选择方面，房屋的地下室楼层和屋面层宜采用现浇楼盖结构。开洞过大的楼层以及结构转换层应采用现浇楼盖结构。
初步设计阶段：
初步设计阶段的PC专项设计主要有以下内容：
(1)PC结构设计说明
(2)预制构件平面分布图
(3)预制构件立面分布图
(4)典型墙身剖面图和连接详图
(5)相关计算书——包括夹心保温外墙面积计算和预制率计算
预制构件平面分布图示意
预制构件立面分布图示意
施工图设计阶段：
施工图阶段的PC专项设计主要有以下内容：
（1）编写PC结构施工设计总说明
预制构件平面分布图需区分现浇结构与预制结构钢结构设计深化及详图表达，要绘出预制结构构件的位置以及定位尺寸；还要绘出预制结构构件的型号或编号以及详图索引号；同时要标注较大构件的尺寸、重量以及吊装距离最远的构件
预制构件立面分布图需表达出一整栋建筑立面上预制构件与现浇混凝土的范围，同时还要表达出预制构件的名称。
预制构件剖面图的作用是表达建筑的预制构件墙身详图以及节点详图的索引。
预制构件公共详图包含以下内容：有水平和竖向缝连接详图；有夹心保温排水管设置详图；有预制剪力墙水平和竖向连接详图；有预制梯段板端部连接详图；有夹心保温内外页板连接详图；有预制墙施工用斜撑详图；有预制外墙调标高详图；有 PC 与现浇阴角模板施工详图；还有双向叠合板整体式接缝构造图等。
预制构件索引节点详图包含多种连接详图，比如凸窗与叠合梁的连接详图；PC 墙的竖向连接详图以及水平连接详图；阳台板与叠合梁的连接详图；转换层与 PC 构件的连接详图；还有阳台隔墙上下连接详图等。
PC 计算书包含预制率的计算；包含预制夹心保温外墙面积的计算；包含剪力墙水平接缝的计算；包含预制构件在正常使用阶段的锚固验算；包含预制构件在脱模和吊装阶段的计算等。
预制构件公共详图示意
预制构件索引节点详图示意
PC深化阶段：
PC 深化设计阶段需要提供的设计成果包含以下方面。与施工图阶段的设计成果相比，主要增加了最后的 5 项内容。
（1）PC结构施工设计总说明
（2）预制构件平面分布图
（3）预制构件立面分布图
（4）墙身剖面图
（5）标准节点详图
（6）索引节点详图
（7）现场埋件分布图
（8）构件加工图
（9）预制构件装配图
（10）金属件加工图
（11） PC构件工程量统计清单
常用连接件形式
常见的连接件形式包含 FRP 连接件、不锈钢连接件以及灌浆套筒等。这些连接件各自的作用以及优缺点情况如下所示。
FRP连接件
不锈钢连接件
灌浆套筒
经济性对比
与传统现浇住宅相比，装配式住宅由于材料、模板、运输、临时支撑等成本有所增加，所以其结构造价偏高，并且预制率越高，造价增加得就越多。目前，住宅常用的三种装配式结构体系与传统现浇结构相比，每平米增加的造价可参考下表。表中的数值是 2016 到 2017 年多个住宅项目的统计结果。随着装配式住宅逐渐普及开来，我们可以相信，在未来，结构造价将会呈现出不断降低的态势。
装配式住宅造价增加参考表
（数据来自2016~2017年多个住宅项目统计）
结语
装配式住宅通过构件预制生产以及现场整浇的方式，能够提高建筑业的工作效率和工程质量。在我国城市化进程不断推进以及“中国制造 2025”政策的促进作用下，未来装配式住宅依然具备广阔的应用前景。
