裝配式混凝土建筑裝配方案研究

夏運生 馬三蕊

（黃河交通學院， 河南 焦作 454950）

0 前言

中國作為全球最大的發(fā)展中國家，儼然已經成為全球的經濟發(fā)展引擎。中國的建筑也發(fā)展那是突飛猛進，碾壓全球各個國家。我國房屋建設，路橋建設、地鐵建設、鐵路建設等等都給世界樹立了標桿。據統(tǒng)計，每年我國建筑業(yè)水泥、鋼材的使用量已經快占到全球消耗量的二分之一。如此大的工程建設體量對工程建設的效率和質量是要求非常高的。裝配式混凝土建筑就應運而生，它具有環(huán)保、效率高、質量好等許多優(yōu)點，但裝配方案的選擇至關重要。一旦裝配方案錯誤就會造成人力、物力、資源、時間等等的巨大浪費，因此混凝土裝配式建筑施工前的裝配方案設計、評估很重要。

1 裝配式建筑設計方案國內外研究現狀

裝配式建筑設計施工方案關系到整個工程項目的造價和進度。國外建筑學家Shadram 等人設計了一個基于BIM 的方案評估方法，是根據建筑工程項目材料質量和項目運行使用情況來綜合評判各種設計方案，找到多種因素的一個平衡點去選擇最佳裝配方案，以達到工程質量最優(yōu)，項目生命周期最長的目的。我國田東等建筑師，則以預制構件的造型設計為起點，繼而分析裝配式混凝土預制構件的生產效率、施工質量以及建造成本和產出等因素，最終得出最優(yōu)裝配方案。

2 裝配式混凝土建筑裝配方案的重要指標

2.1 預制程度

我國政府對裝配式混凝土裝配方式很重視，對工程項目的裝配式施工進行了多維度的要求。比如政府要求工程項目的裝配數量和規(guī)模達到多少，對新建工程的裝配率和預制率需要達到多少比例。對于裝配式建筑而言,其中裝配預制程度是建筑項目的重要指標。按照不同工程類別，不同地區(qū)對工程裝配預制程度要求也不同。目前有些省份對項目的裝配預制率要求從15%-30%不等，今后可能會要求達到50%以上。為了鼓勵裝配式建筑預制率，政府也給予各個項目一定補貼和優(yōu)惠，甚至政府強制要求項目必須達到裝配預制率達到多少，否則項目就不予審批和通過。這樣顯而易見，我國政府對裝配式建筑的預制率還是非?？粗氐?，預制程度是裝配式建筑的重要指標之一。

2.2 可持續(xù)性

裝配式建筑要與當前經濟社會發(fā)展相適應，在建筑物全生命周期內遵循現代可持續(xù)發(fā)展理念，結合建筑技術、社會現狀、生態(tài)環(huán)境和制造成本等多個維度建立起一套科學合理的裝配方案選擇體系。可持續(xù)裝配方案選擇的指標體系,可以從定量數據和定性指標兩個方面獲得，定量方面就是通過數據計算和分析得出方案選擇的結論；定性方面則通過建筑物性能、生命周期、安全性等方面來衡量。定性的指標不同定量的指標，定性指標可以人為判斷和評估。針對不同建筑工程項目我們采用要求專業(yè)內國家權威專家、學者、主管部門進行專業(yè)評估。評估的對象有很多，對于和建筑工程項目相關的企業(yè)及產品都要進行評估，比如項目設計單位、零部件供應商、混凝土生產商、施工單位及其他們所生產的商品都要進行評估。因為評估內容涉及方面廣，所以專家組成員也涉及各個行業(yè)，是來自于不同領域的專業(yè)技術人才，都屬于業(yè)內專家。這樣每位專家給出的評估結果都是最權威的，根據各個專家的評估分值進行權重配比，最終得出的定性指標絕對是當今科學技術水平下最合理的一個結論。首先,要求我們全面的給專家們提供混凝土裝配工程的詳盡資料和可供選擇的裝配方案以及工程要求的關鍵性指標，作為工程定性指標的初始基本要求。其次,專家們在評估過程中，他們會根據他們的專業(yè)知識和從業(yè)經驗對定性指標給以專業(yè)建議，進而會針對具體工程項目給出標準性評價數據，讓定性指標更具有科學性，更有利于混凝土裝配方案的優(yōu)化和選擇。最后,雖然混凝土裝配方案是按照性指標進行評估的，但結合數據的采集、分析、比較,采用區(qū)分定量矩陣方法發(fā)現冗余的關鍵性指標并對其進行相關定量指標的分析和優(yōu)化,得到裝配式建筑裝配方案的各個關鍵性初始評價指標,并通過使用資料和條件評價信息等方法確定各個關鍵性指標的權重。經濟維度的指標直接反映了建筑項目對利益相關者的經濟影響,以及對當地、全國以至全球經濟的影響。經濟維度指標是通過查詢建筑項目的財務指標或者非財務指標獲得,以了解裝配式混凝土建筑從建造、維護到處置回收的全生命周期過程中,該裝配式建筑的利益相關者的資金流動以及對社會的主要經濟影響。社會維度是指在可持續(xù)發(fā)展理念的底線,社會層面是指裝配式混凝土建筑在規(guī)劃、建設和使用情況過程中的社會責任履行情況,及其對企業(yè)、社區(qū)和社會的可持續(xù)發(fā)展產生的影響。對于企業(yè)來說,企業(yè)履行社會責任能夠使企業(yè)更好的協調與當地社會、當地居民的關系,為企業(yè)提供更好的發(fā)展環(huán)境,這是社會與企業(yè)共同可持續(xù)發(fā)展的關鍵途徑。

3 裝配方案支持系統(tǒng)軟件實現

裝配方案的最優(yōu)化方案選擇離不開數學、管理學、建筑學、統(tǒng)籌學、信息技術等多門學科，只是計算機信息技術為用戶數據分析和模型建立提供了重要支持。裝配式混凝土建筑裝配方案支持系統(tǒng)用途在于幫助設計人員分析裝配混凝土建筑可持續(xù)性等多項指標,并根據實際工程情況幫助者獲取最優(yōu)裝配方案。從中可以看出該裝配方案軟件支持系統(tǒng)主要包含三方面：

3.1 參考數據

系統(tǒng)軟件在進行數據分析時候，必須有大量的基礎數據可以比較，數據越多，越真實，比較分析出的結論就越準確。這就需要裝配方案體系設計人員搜集大量的相關數據導入到軟件系統(tǒng)中，經過系統(tǒng)軟件比較分析得出正確決策。整個決策過程如圖1 所示：

圖1 裝配方案決策流程

3.2 模型庫的建立

混凝土裝配方案的模型建立過程是個復雜的過程,需要根據不同的建筑工程特性采用不同的模型。不同類型的建筑項目裝配方案模型也不一樣，根據路橋、樓房、水利工程等不同建筑特點，調用特定模型，提高方案決策效率。傳統(tǒng)的模型庫建立方法是通過結構化數值算法求解正確模型，這種方法結論單一，可操作性不強。通過實踐得出三庫結構模型法對于裝配式方案選擇效果更佳。三庫為模型庫、方法庫和數據庫。 裝配方案設計人員通過人機交互系統(tǒng)，對數據庫、模型庫、方法庫中的數據進行比較，得出最佳裝配方案。三庫模型圖如2 所示

圖2 三庫模型圖

3.3 數據庫的建立

數據庫是將之前的模型數據通過計算機系統(tǒng)有組織的集合在一起。數據庫中數據是按照一定規(guī)則、獨立的存貯于計算機中，可以被多個用戶共享。本文推薦使用ACCESS 數據庫，該數據庫數據存儲量大、操作簡單、界面清晰，使用方便快捷。 數據管理系統(tǒng)是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數據管理軟件，為裝配方案決策者通過應用程序快速訪問數據庫提供了技術支撐。

4 總結與展望

我國建筑行業(yè)已進入快速發(fā)展階段，隨著我國經濟的發(fā)展，對建筑業(yè)的要求標準肯定會越來越高。本文就混凝土裝配傳統(tǒng)技術指標和現代信息科技技術相結合，給裝配方案決策者提供方案選擇的思路?；炷裂b配技術必定會是我國建筑乃至世界建筑行業(yè)發(fā)展的趨勢，希望我國廣大建筑設計人員繼續(xù)在這一領域不斷探索，為我國建筑事業(yè)發(fā)展貢獻一份力量。