装配式建筑设计探讨

装配式建筑设计探讨

勾朝伟

长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430010

摘要：建筑业是我国国民经济的支柱产业之一，对国民经济的拉动作用十分明显。长期以来，建筑业分散的手工业生产方式与大规模的经济建设很不适应，且落后的生产方式带来的弊病越来越突出，如对环境的污染，对资源的浪费等。随着我国社会发展水平的提高，加快建设速度，降低劳动强度，减少人工消耗，提高施工质量和劳动生产率，实现建筑工业化逐渐成为我国建筑业发展的重中之重。

关键词：装配式混凝土结构；建筑设计；施工质量

1.装配式混凝土结构的特点

①预制构件工业化制作，构件尺寸精度高，质量较易控制；

②成型模具和生产设备固定，可重复使用，节约资源和能源；

③现场装配和连接，施工方便，模板和现浇混凝土作业很少，采用预制及半预制形式，现场施工作业大大减少，有利于环境保护和减少施工扰民，更可以减少材料和能源浪费；

④建造速度快，对周围生活工作影响小，劳动力资源投入减少；

⑤机械化程度高，与传统建造技术相比，质量控制由分散转为集中，质量较易控制。

2.装配式混凝土建筑在国内的发展现状

2.1装配式混凝土建筑稳步推进

以具体试点城市和项目为引领，我国部分发达地区呈现规模化的发展态势。不完全统计，截至2013年底，我国装配式建筑累计开工规模达1200万㎡；2014年度，约1800万㎡装配式建筑开工；2015年开工近4000万㎡，截至2015年底，全国装配式建筑建设面积累计约8000万㎡，考虑上钢结构以及木结构建筑，现有装配式建筑大约占新开工建筑总体面积的5%左右。

2.2政策支撑体系建立

《我国国民经济和社会发展“十二五”规划纲要》以及《绿色建筑行动方案》都明确提出了加强推进建筑业的结构优化，转变传统的发展方式，近一步推动装配式建筑的持续发展；到2016年2月，国务院发布了《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，提出了“大力推广装配式建筑”的政策响应，同时加大政策支持力度，争取用十年左右的时间，使装配式建筑在新建建筑所占比例达到30%。

2.3行业内生产力持续增强

随着建筑业建设成本的不断上升，尤其是劳动力与技工日渐短缺，从宏观上已促使开发商、施工企业加强投身装配式建筑工作当中。发展装配式建筑，把其作为企业提升劳动生产率、降低建设成本的重要途径。装配式建筑设计研发、部品升级和构配件生产运输、安装以及配套建设等能力日益提升。

3.基于BIM技术的装配式建筑设计

3.1软件开发和二次开发

BIM技术通过Revit软件的族功能，将族划分为系统族、内建族以及可载入族等。根据族系统的独立性，对其进行更改，便于设计人员操作。深化设计人员将预制构件建立在族样板中可直接生成施工图纸，便于设计和制造厂商进行信息沟通。在族样本中加载不同项目文件可以为项目设计、施工提供效率保证。基于BIM技术的Revit软件系统族只能完成屋顶、墙体等项目文件的加载和编辑，无法实现对其他项目文件的加载应用，因此，软件开发商需要基于3D模型和数字化设计软件进行装配式混凝土结构计算规则和统计方法进行适当调整。

3.2建立参数化构件族

由于常规现浇混凝土工程和装配式混凝土结构工程BIM模型具有一定差异，主要表现为构件族的参数化建立过程。借助BIM模型对构件加工图纸和构件模型形成双向参数连接，可以对构件进行编号、ID码、物理数据、钢筋信息、预留孔等参数进行统计。创建构件族的过程中，由于混凝土实心板困扎的钢筋占用板内空间，导致板混凝土力量增加影响混凝土和保温材料的精确性问题。因此，在建立参数族时需要对预留位的参数进行信息修改，确保工程量精确性。本住宅工程共构建参数族919个，为工程设计、施工提供精细化的构件数据。

3.3工程量统计及造价管理

传统工程量计算及造价管理需要消耗的人力资源及物力资源较多，且实际成本较高，技术应用时间周期较长。而BIM技术由于采用智能化及自动化的电子运算，可在短期内完成大量的工程统计造价管理工作任务，并可将工程造价管理及工程量控制错误率控制在0.1%以下，有效解决工程造价管理核算及预算不准确问题，为后续阶段工程建设的顺利进行，提供实际参考，同时为工程造价管理内容的修正及修改预留了大量可用时间，使工程造价管理及工程量统计内容可与工程施工建设设计项目步调一致。

3.4工程设计及施工设计协调

BIM技术条件应用下的装配式建筑设计施工虽然有效将传统繁琐的工程设计流程进行优化，但必要的施工项目仍需在建筑装配拼装施工阶段予以应用，继而需要在施工设计阶段，对有关的工程项目内容进行协调处理，避免出现工程项目施工矛盾及项目施工秩序混乱问题。BIM技术不是传统意义的计算机软件控制技术，它是一种完善的技术应用平台，为工程施工设计、技术处理等构筑了坚固的技术壁垒。所以在工程施工设计协调方面，可采用BIM技术平台工程周期计算模版，对工程施工技术应用及施工方向类似的工程项目进行规划，在保障工程施工质量的前提下，将部分工程进行删减与合并，实现多项施工工程作业的协调处理，一方面在节省工程施工成本的同时，也有效解决工程项目施工矛盾对冲问题。

3.5预制构配件设计

建筑师对预制构配件的设计主要是综合立面表现的需要，结合结构现浇节点及装饰挂板要求，合理拆分预制构件。拆分时应注重经济性，通过模数化、标准化、通用化减少板型，节约造价。预制构件的大小要考虑工程的合理性、经济性、运输的可能性和现场的吊装能力。上海《装配整体式混凝土居住建筑设计规程》（DG/TJ08-2071-2016）第5.4节、上海《装配整体式混凝土公共建筑设计规程》（DGJ08-2154-2014）第5.4节分别对居住建筑和公共建筑的预制构件提出了设计与应用要求，相关条文结合上海的气候、地质特点给出了适合本地区的个性化热工设计要求，有很强的设计指导性和实用性。

预制外墙板的设计要求较高，既要保证其具有良好的力学、耐候、抗风雨性能，又要兼顾构件构造和门窗一体化制作要求，保证良好的保温隔热性能。上海《装配整体式混凝土居住建筑设计规程》（DG/TJ08-2071-2016）5.4.3～5.4.9条分别对预制外墙板建筑模数、热工性能、接缝、构造防水、接缝材料给出了详细规定与推荐性做法，使相关外墙构件的设计有据可依。北京《装配式剪力墙住宅建筑设计规程》（DB11/T970-2013）第6章专门对“预制墙体设计”给出了防水、饰面、门窗设计的具体要求，尤其是对“水平缝两道防水构造”“垂直缝两道防水构造”给出了具体详图，具有较强的参照性。

结语

综上所述，装配式建筑设计施工的BIM技术应用并非单一的软件技术控制模版，而是庞大的技术控制应用平台，通过技术建模，模型分析及工程施工流程模拟等，实现对装配式建筑施工管理的前期阶段拟真化控制优化，进而为后续阶段工程施工技术、管理等相关方面问题的解决夯实技术基础。

参考文献

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