淺談裝配式建筑設(shè)計(jì)深化及BIM技術(shù)的應(yīng)用

張繼勇

摘 要 裝配式建筑是遵循建筑全壽命期的可持續(xù)性原則，并應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理和智能化應(yīng)用。是一個(gè)系統(tǒng)工程，包含全專(zhuān)業(yè)和全過(guò)程的一體化。一個(gè)項(xiàng)目的裝配式建筑設(shè)計(jì)方案應(yīng)與裝配式構(gòu)件施工技術(shù)方案同步進(jìn)行研究，應(yīng)結(jié)合BIM技術(shù)應(yīng)用，將結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備與管線(xiàn)系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)集成合一，統(tǒng)籌優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)建筑功能完整，性能優(yōu)良。所以，在施工前設(shè)計(jì)深化工作的意義尤為重要。

關(guān)鍵詞 裝配式;設(shè)計(jì)深化;BIM;應(yīng)用

1工程概況

本文主要是以裝配式建筑在合肥市肥西人才公寓（EPC）項(xiàng)目工程中的應(yīng)用為例，闡述關(guān)于裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)深化和BIM技術(shù)的應(yīng)用。該工程地點(diǎn)位于合肥市肥西縣，總建筑面積約28.2萬(wàn)平方米（含地下車(chē)庫(kù)），包含17F-24F高層住宅27棟，其中17F5棟、18F13棟、21F3棟、22F2棟、24F4棟，高層住宅樓為裝配整體式鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，裝配率不低于50%，結(jié)構(gòu)從一層頂開(kāi)始采用裝配式結(jié)構(gòu)，預(yù)制構(gòu)件主要為外墻、內(nèi)墻、疊合板、樓梯、陽(yáng)臺(tái)板、空調(diào)板等。目前該項(xiàng)目正在實(shí)施。

2裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)深化

2.1 設(shè)計(jì)深化的意義

本項(xiàng)目遵循“設(shè)計(jì)、加工、裝配一體化”的原則，設(shè)計(jì)前，要充分考慮構(gòu)件生產(chǎn)及現(xiàn)場(chǎng)安裝的要求，協(xié)同各專(zhuān)業(yè)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化戶(hù)型、模塊、通用接口等的不同組合，來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑平面和戶(hù)型功能空間的豐富效果，滿(mǎn)足節(jié)約用地和用戶(hù)使用需求，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的幕墻、外墻板、門(mén)窗、陽(yáng)臺(tái)及色彩單元的模塊化集成技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑立面的多樣化和個(gè)性化，通過(guò)構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化，最大程度上方便構(gòu)件生產(chǎn)和安裝。如優(yōu)化部分房間開(kāi)間進(jìn)深尺寸，實(shí)現(xiàn)建筑模數(shù)與模數(shù)協(xié)調(diào);統(tǒng)一樓電梯間核心筒的規(guī)格尺寸，實(shí)現(xiàn)模塊和模塊組合;通過(guò)平面局部調(diào)整，在盡量不改變建筑外輪廓及立面效果的前提下，盡可能的實(shí)現(xiàn)“少規(guī)格，多組合”。在建筑施工圖階段，運(yùn)用BIM技術(shù)，對(duì)構(gòu)件拆分、設(shè)備管線(xiàn)集成進(jìn)行優(yōu)化，從而優(yōu)化施工成本，提高裝配式建筑的生產(chǎn)、施工效率。需要注意的設(shè)計(jì)誤區(qū)有：①前期按傳統(tǒng)方式完成施工圖設(shè)計(jì)，后期強(qiáng)行拆分;②僅為完成裝配率，提供不合理的裝配式建筑技術(shù)方案。

2.2 設(shè)計(jì)深化的原則

依據(jù)本工程標(biāo)準(zhǔn)化建筑模塊的設(shè)計(jì)總體思路，在施工圖設(shè)計(jì)深化中的主要原則，體現(xiàn)在以下七個(gè)方面：

（1）實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，為建設(shè)方提供一套能在多個(gè)項(xiàng)目中形成系列化應(yīng)用的裝配式建筑體系。與構(gòu)件生產(chǎn)、施工工藝形成配套設(shè)計(jì)，降低成本、提高效率。

（3）結(jié)構(gòu)空間優(yōu)化設(shè)計(jì)，為內(nèi)裝及空間的靈活使用提供接口。采用模塊化設(shè)計(jì)方法，形成符合模數(shù)數(shù)列的標(biāo)準(zhǔn)化模塊，并能進(jìn)行多樣化的平面組合。

（4）套型優(yōu)化設(shè)計(jì)，既要滿(mǎn)足市場(chǎng)定位和居住功能要求，同時(shí)也要體現(xiàn)裝配式住宅標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)合理、體型規(guī)整、重復(fù)率高的特點(diǎn)。

（5）在標(biāo)準(zhǔn)化套型基礎(chǔ)上，充分發(fā)掘生產(chǎn)和施工工藝的特點(diǎn)，滿(mǎn)足立面多樣性和創(chuàng)新性的要求。PC預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)整體上以滿(mǎn)足建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電等各專(zhuān)業(yè)以及構(gòu)件制作、運(yùn)輸、安裝等環(huán)節(jié)的綜合性要求為原則。

（6）PC預(yù)制構(gòu)件拆分方案以遵循受力合理，連接簡(jiǎn)單，施工方便，少規(guī)格，多組合為設(shè)計(jì)原則。

（7）PC預(yù)制構(gòu)件拆分方案以預(yù)制構(gòu)件板縫設(shè)置與立面效果協(xié)調(diào)統(tǒng)一，以構(gòu)件裝配與結(jié)構(gòu)受力模型一致為原則，并遵從標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化的設(shè)計(jì)理念。

2.3 PC預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)深化文件的內(nèi)容

深化設(shè)計(jì)文件應(yīng)包括（但不限于）下述內(nèi)容：

①預(yù)制構(gòu)件平面和立面布置圖;②預(yù)制構(gòu)件模板圖、配筋圖、材料和配件明細(xì)表;③預(yù)埋件布置圖和細(xì)部構(gòu)造詳圖;④帶建筑飾面的構(gòu)件應(yīng)有排版圖;⑤復(fù)合保溫墻板的連接件布置圖和保溫板排版圖;⑥計(jì)算書(shū)（包括脫模、翻轉(zhuǎn)、吊裝等過(guò)程相關(guān)構(gòu)件的承載力和變形驗(yàn)算）[1]。

裝配式建筑的深化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)方案和施工專(zhuān)項(xiàng)方案，應(yīng)符合國(guó)家、行業(yè)、建設(shè)所在地的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和地方標(biāo)準(zhǔn)等規(guī)定。經(jīng)專(zhuān)家組評(píng)審后，提交工程建設(shè)單位、監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位聯(lián)合審查，取得書(shū)面批準(zhǔn)后，方可作為生產(chǎn)和施工依據(jù);并且應(yīng)當(dāng)根據(jù)建設(shè)所在地的規(guī)定，向建設(shè)主管單位完成備案工作。預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制及產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)符合JGJ1-2014、DB34/T 5033、GB/T 51231-2016等相關(guān)規(guī)定。

2.4 深化設(shè)計(jì)過(guò)程中的施工單位的主要任務(wù)

施工單位必須根據(jù)實(shí)際情況參與構(gòu)件加工圖紙進(jìn)的設(shè)計(jì)深化，以保證裝配施工，首先要掌握深化設(shè)計(jì)要點(diǎn)，預(yù)制構(gòu)件制作詳圖應(yīng)綜合設(shè)計(jì)各專(zhuān)業(yè)和生產(chǎn)、機(jī)電管線(xiàn)的預(yù)留預(yù)埋、鋼筋調(diào)整、洞口預(yù)留均設(shè)要求繪制。當(dāng)發(fā)現(xiàn)詳圖中有沖突時(shí)，應(yīng)及時(shí)指出需要改進(jìn)之處，以便設(shè)計(jì)方能及時(shí)修改。其次要核查預(yù)制構(gòu)件詳圖，確保滿(mǎn)足規(guī)范要求，符合安裝需求。

施工單位必須充分了解裝配式相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，在深化設(shè)計(jì)時(shí)檢查預(yù)制構(gòu)件制作詳圖的內(nèi)容和深度等要素是否滿(mǎn)足預(yù)制構(gòu)件制作、工程量統(tǒng)計(jì)的需求和安裝施工要求。對(duì)墻板豎向接縫裝配、墻板水平接縫裝配、樓板接縫裝配、樓梯安裝節(jié)點(diǎn)、陽(yáng)臺(tái)板安裝節(jié)點(diǎn)、空調(diào)板安裝節(jié)點(diǎn)、裝配板安裝節(jié)點(diǎn)、隔墻板安裝節(jié)點(diǎn)、梁柱安裝節(jié)點(diǎn)等詳圖重點(diǎn)審核。

還要審查最后定稿的加工圖，如預(yù)制構(gòu)件模板圖、預(yù)制構(gòu)件配筋圖、預(yù)制構(gòu)件預(yù)留預(yù)埋配件圖等。并確保圖紙?jiān)O(shè)計(jì)進(jìn)度滿(mǎn)足施工進(jìn)度的需要，并根據(jù)圖紙，協(xié)同檢查模具制作方案是否存在問(wèn)題，盡早提出修改意見(jiàn)。

3裝配式建筑的BIM技術(shù)應(yīng)用

裝配式建筑的BIM技術(shù)應(yīng)用，要貫穿項(xiàng)目的施工圖設(shè)計(jì)、施工圖深化設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、裝配施工、質(zhì)量檢測(cè)全過(guò)程。各階段的BIM技術(shù)應(yīng)用深度，應(yīng)滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

在技術(shù)方案策劃階段，要選擇應(yīng)用策略，制定符合體系的模塊庫(kù)，協(xié)同設(shè)計(jì)時(shí)，使用BIM技術(shù)進(jìn)行性能分析。深化設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行模型拆分，可視化展示、裝配率計(jì)算，進(jìn)行2D、3D成果輸出。構(gòu)件制作前，提供施工圖設(shè)計(jì)BIM應(yīng)用要點(diǎn)，包含建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專(zhuān)業(yè)的施工圖3D模型、詳細(xì)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、碰撞檢測(cè)、工程量統(tǒng)計(jì)、可視化動(dòng)態(tài)展示、三維模型交付等內(nèi)容。結(jié)合BIM技術(shù)，構(gòu)件的拆分效果如下圖：

預(yù)制構(gòu)件拆分的BIM效果圖

施工階段，還要制定BIM應(yīng)用的實(shí)施方案，如構(gòu)件的信息化管理、發(fā)料編碼體系、構(gòu)件的堆放籌劃、施工時(shí)的BIM裝配模擬，4D或5D演示，場(chǎng)地布置及裝配施工管理等過(guò)程，并完成BIM竣工驗(yàn)收與交付。完美的施工圖深化設(shè)計(jì)，科學(xué)合理的施工平面布置，精準(zhǔn)的施工進(jìn)度管控，全面的質(zhì)量管理和標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件預(yù)制加工環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)應(yīng)用效果的基礎(chǔ)。通過(guò)全過(guò)程采用BIM技術(shù)，成果直觀，方便檢查核對(duì)，能確保設(shè)計(jì)、施工準(zhǔn)確度，提高效率。

4結(jié)束語(yǔ)

國(guó)家及各省推行裝配式建筑是新時(shí)代建筑業(yè)綠色發(fā)展的要求，大力發(fā)展裝配式建筑和穩(wěn)步推進(jìn)裝配式建筑，是相輔相成的。大力發(fā)展是目標(biāo)，穩(wěn)步推進(jìn)是方法。施工單位要積極培養(yǎng)裝配式建筑專(zhuān)業(yè)人才，從設(shè)計(jì)到實(shí)施的各項(xiàng)環(huán)節(jié)進(jìn)行全過(guò)程科學(xué)管控，才能有效降低企業(yè)施工成本，更好的實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理目標(biāo)。使工程的建設(shè)在安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀、技術(shù)先進(jìn)等方面能得以綜合展現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李金莉.淺談裝配式建筑技術(shù)管理要點(diǎn)[J].建筑模擬，2018，（11）：217.