裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建與應(yīng)用研究

■陳宇翔

（義烏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 金華 322000）

在現(xiàn)如今的建筑行業(yè)，裝配式建筑逐漸成為十分常見的建筑形式，與常規(guī)建筑相比，在施工效率、專業(yè)性等方面具有諸多優(yōu)勢。另外，裝配式建筑正式施工之前，墻體、管道等均采用預(yù)制的方式，完成提前預(yù)制之后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場便可以直接安裝，不僅施工效率高，還保證了施工質(zhì)量與規(guī)范性。但是裝配式建筑在設(shè)計環(huán)節(jié)也必須要制定完善的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系，為預(yù)制、安裝施工等明確標(biāo)準(zhǔn)要求。針對裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建，立足于項目的全過程，展開科學(xué)有效的分析，才能夠保證設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系的可行性。

一、裝配式建筑整體特征概述

作為建筑領(lǐng)域的一種新形式，裝配式建筑在當(dāng)前社會中受到廣泛關(guān)注，并且受到行業(yè)從業(yè)者與廣大群眾的青睞，總結(jié)裝配式建筑特征，包括以下幾點。

1.裝配式建筑設(shè)計階段，采用的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)具有信息化特點。因為組織裝配式施工期間會運用通用型號的構(gòu)件進(jìn)行安裝，所以設(shè)計環(huán)節(jié)呈現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)化的特點，采用構(gòu)件質(zhì)量控制方面也有明顯的要求[1]。另外，開始施工的過程中，所有構(gòu)件信息、施工過程數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)等，均可以上傳到信息化系統(tǒng)中統(tǒng)一管理，加強(qiáng)了信息化管理水平。

2.裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑相比功能具有現(xiàn)代化特點。因為裝配式建筑設(shè)計、安裝施工環(huán)節(jié)，構(gòu)配件選擇、機(jī)電和給排水系統(tǒng)設(shè)計均會運用綜合施工方法，現(xiàn)場各個部門之間的協(xié)調(diào)性更強(qiáng)，建筑工程保溫性、節(jié)能性、吸聲性更強(qiáng)，加之一些裝配式建筑全面引用了智能化機(jī)電系統(tǒng)，所以為裝配式建筑功能賦予了信息化、數(shù)字化的特點。正因如此，裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)與安裝環(huán)節(jié)也體現(xiàn)出極高的自動化水平，采用的構(gòu)件是預(yù)制產(chǎn)品，通過流水線自動化生產(chǎn)獲得，產(chǎn)品本身具有較高的精度與質(zhì)量保障，將其運用在現(xiàn)場安裝施工環(huán)節(jié)，有利于縮短施工時間，降低現(xiàn)場施工作業(yè)難度，提升裝配式建筑整體質(zhì)量[2]。

3.裝配式建筑的安裝施工效率更高，在提前預(yù)制構(gòu)件之后，便可以將其運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，通過機(jī)械吊裝、安裝連接等方式進(jìn)行組裝，這一環(huán)節(jié)無需再次制作構(gòu)件，只需要裝配施工。所以對比傳統(tǒng)建筑模式施工時間縮短，也可以達(dá)到控制成本的目的?，F(xiàn)場所有原材料管控效果更加理想，降低了工程管理難度。

二、裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建

（一）裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)

裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系包括諸多集成系統(tǒng)，例如建筑結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)備與水管線系統(tǒng)，站在建筑行業(yè)角度，各個集成系統(tǒng)之間相互配合，是保證建筑質(zhì)量與功能完善的重要前提。每個集成系統(tǒng)彼此之間必然會受影響，若其中任何一個集成系統(tǒng)在設(shè)計環(huán)節(jié)欠缺完整性，或者配合度差，便會對裝配式建筑結(jié)構(gòu)、管理控制、整體質(zhì)量帶來影響[3]。裝配式建筑與現(xiàn)澆建筑相比，所有構(gòu)件之間必須要緊密配合，每個重要構(gòu)件設(shè)計、銜接均有不同的要求。所以，獨立構(gòu)件的規(guī)格與尺寸參數(shù)在實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化這一方面，要保證銜接位置規(guī)范性，以此提升裝配式建筑安裝施工效率，保證裝配式建筑整體質(zhì)量。

（二）構(gòu)建基本原則

構(gòu)建裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系，在前期的標(biāo)定階段需要考慮的因素比較多，應(yīng)該立足于裝配式建筑施工需要達(dá)到的不同目標(biāo)，其中包含功能設(shè)置的合理性、結(jié)構(gòu)完善性、建筑工程綠色環(huán)保程度等[4]。為了達(dá)到以上目標(biāo)，需要遵循一系列構(gòu)建原則，具體包括以下幾點：

（1）裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建需要明確基本思路，有完善的標(biāo)準(zhǔn)，并且滿足裝訂設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)法基本原則，保證核心標(biāo)準(zhǔn)與工作方案、規(guī)劃內(nèi)容一致；（2）裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建理論在實踐中要保證合理，合理規(guī)劃系統(tǒng)和內(nèi)部包含的各個子系統(tǒng)的關(guān)系，將設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系中的各項內(nèi)容合并、分解，從而滿足裝配式建筑施工要求，加強(qiáng)各個構(gòu)件之間銜接、結(jié)構(gòu)調(diào)整合理性；（3）裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)有大量的專業(yè)術(shù)語和符號，構(gòu)件體系階段要盡可能地統(tǒng)一，以免設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系在后期應(yīng)用的過程中出現(xiàn)內(nèi)容重復(fù)現(xiàn)象。另外，則要遵循共性提升原則，相關(guān)內(nèi)容合并之后加強(qiáng)結(jié)構(gòu)緊湊性、系統(tǒng)規(guī)范性，杜絕內(nèi)容重復(fù)、脫節(jié)等現(xiàn)象；（4）設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系在當(dāng)前行業(yè)環(huán)境下，必須要融合先進(jìn)技術(shù)、材料與一些新工藝，總結(jié)裝配式建筑發(fā)展方向，滿足新時期環(huán)境下新技術(shù)材料等標(biāo)準(zhǔn)要求；（5）構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系期間所涉及到的所有方法必須要清晰明確，并且劃分為強(qiáng)、弱兩種體系，以強(qiáng)體系為主體著重構(gòu)建[5]。將不同標(biāo)準(zhǔn)所具有的聯(lián)系清晰地反映出來，提升設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系操作可行性，在今后裝配式建筑施工過程中得到廣泛應(yīng)用[6]。

（三）層次設(shè)計

裝配式建筑在設(shè)計環(huán)節(jié)對比傳統(tǒng)建筑，無論是建筑理念還是工藝技術(shù)均進(jìn)行了創(chuàng)新與優(yōu)化，采用現(xiàn)代化管理模式，著重體現(xiàn)設(shè)計的層次性。所以基于裝配式建筑全壽命周期范圍內(nèi)裝配式建筑設(shè)計工作，構(gòu)建設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系也必須要體現(xiàn)出層次性的特點[7]。一般情況下構(gòu)建裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系可以劃分三個層次：一為綜合性層次。劃分綜合性層次往往是將建筑群、單體建筑中所有的建筑系統(tǒng)作為基本對象或者組成元素，全方位了解綜合性層次的設(shè)計任務(wù)、裝配式建筑所在位置整體面積、功能需求、設(shè)計風(fēng)格等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。二為通用層次。劃分通用層次要將建筑系統(tǒng)與建筑所屬類型當(dāng)做基本對象，根據(jù)空間結(jié)構(gòu)要求劃分技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，將所有裝配式建筑分類技術(shù)與管理途徑全部組合。三為專用層次。該層次的劃分標(biāo)準(zhǔn)為單一技術(shù)，期間還需要掌握實現(xiàn)該目標(biāo)的有效方法與手段，明確專項層次標(biāo)準(zhǔn)，保證裝配式建筑設(shè)計規(guī)范性[8]。

（四）構(gòu)建技術(shù)

裝配式建筑設(shè)計與后期安裝施工階段，立足于宏觀視角呈現(xiàn)出線性狀態(tài)，傳統(tǒng)形式建筑的設(shè)計工作是以建造為前提，充分考慮建筑整體性。裝配式建筑雖然具有復(fù)雜性，但傳統(tǒng)建筑形式所體現(xiàn)的線性狀態(tài)卻相對減弱[9]。預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計與安裝施工，除了要做好建造邏輯處理工作，還應(yīng)該加強(qiáng)這兩項環(huán)節(jié)所有流程安排合理性。構(gòu)建裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系，期間涉及到諸多子系統(tǒng)，為了能夠保證設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)用的可行性與可操作性，建議采用一體模塊化設(shè)計理念，從線性過渡為系統(tǒng)，期間還包括設(shè)計建造維度、實體系統(tǒng)信息系統(tǒng)、建造設(shè)計操作等諸多環(huán)節(jié)。

結(jié)合裝配式建筑設(shè)計規(guī)范要求，構(gòu)建設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系需要運用到BIM技術(shù)，在當(dāng)前信息化時代下，建筑行業(yè)信息化建設(shè)越來越深入，裝配式建筑設(shè)計工作也開始廣泛應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)手段[10]。例如，G5軟件已經(jīng)在預(yù)制裝配式建筑中有非常廣泛的運用，其作用在于逐漸實現(xiàn)了大規(guī)模裝配式建筑建設(shè)，不僅能夠節(jié)省成本，還切實提升了施工效率。當(dāng)前BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建中運用，對于行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新而言是非常有效的先進(jìn)技術(shù)手段之一。

通常BIM技術(shù)需要結(jié)合信息技術(shù)、綠色環(huán)保技術(shù)，基于物聯(lián)網(wǎng)時代環(huán)境下，樹立互聯(lián)網(wǎng)理念以提升裝配式建筑設(shè)計工作質(zhì)量為目標(biāo)，發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢將裝配式建筑工期縮短，并且達(dá)到節(jié)能降耗的目的。裝配式建筑設(shè)計環(huán)節(jié)采用BIM技術(shù)，真正實現(xiàn)了管網(wǎng)一次性設(shè)計、洞口預(yù)留以及戶型組合拼裝[11]。與傳統(tǒng)建筑形式對比，大大緩解了重復(fù)性設(shè)計這一問題。除此之外，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建還可以應(yīng)用一體化設(shè)計技術(shù)，裝配式建筑技術(shù)前期預(yù)制生產(chǎn)與安裝施工環(huán)節(jié)關(guān)系非常密切，并且存在于建筑生產(chǎn)全過程中，采用先進(jìn)的技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計方式，發(fā)揮出裝配式建筑預(yù)制化這一特征，在傳統(tǒng)設(shè)計模式的基礎(chǔ)上融合一體化設(shè)計技術(shù)，在組件拆分、生產(chǎn)與組合等方面體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。因為裝配式建筑比較特殊，內(nèi)墻裝飾層能夠預(yù)制填充墻體，采用保溫材料與防水材料均可以提前預(yù)制完成，隨后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場便可以獲得一體化墻體。從材料性能與后期使用效果方面呈現(xiàn)出良好的保溫性、防水性、穩(wěn)定性特征。一般制作一體化墻體在建筑工程中使用，在當(dāng)前行業(yè)環(huán)境下得到廣大從業(yè)者的青睞[12]。

裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建運用模塊化設(shè)計技術(shù)，在現(xiàn)有基礎(chǔ)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上將其劃分為多個獨立標(biāo)準(zhǔn)模塊，由設(shè)計人員制定設(shè)計規(guī)范，明確不同模塊邊界條件，即便各個模塊獨立，在設(shè)定的邊界條件要求下相互構(gòu)建全新的系統(tǒng)。模塊化系統(tǒng)分解之后，獲得各個層級標(biāo)準(zhǔn)模塊。設(shè)計人員根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模塊與設(shè)計需求重新組合，為輸出賦予多樣性特點。搭建模塊化系統(tǒng)要在原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用分散化技術(shù)為獨立模塊提供活力，使其能夠組建成為不同的簇群以及生態(tài)系統(tǒng)[13]。經(jīng)過分解、分級、規(guī)則、選擇、組合之后，完成設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建。例如，房屋居住工程可以根據(jù)不同的功能，將空間劃分為臥室、起居室、廚衛(wèi)等各個功能區(qū)域，而這些功能區(qū)域都可以被稱作單位功能空間模塊，將其二次分解之后得到子模塊，分別對應(yīng)單一的居住行為，即為單一功能空間模塊。采用模塊化設(shè)計方法，在工業(yè)化建筑的設(shè)計工作中是非常有效的手段之一。利用不同的組合搭配方式達(dá)到裝配式建筑產(chǎn)品生產(chǎn)定制的目的，有利于節(jié)省開發(fā)成本支出，提高設(shè)計工作效率，還能夠利用模塊化生產(chǎn)的方式達(dá)到規(guī)模效應(yīng)，將設(shè)計流程簡化，在當(dāng)前行業(yè)環(huán)境下不斷創(chuàng)新設(shè)計方案，充分利用現(xiàn)有設(shè)計資源，確保最終設(shè)計產(chǎn)品滿足客戶要求。最后建議采用個性化設(shè)計技術(shù)，基于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)模式為裝配式建筑產(chǎn)品賦予個性化、多樣化特征。針對一些有特殊要求的關(guān)鍵技術(shù)，可以搭建以客戶驅(qū)動為前提的開放式架構(gòu)模型，加強(qiáng)規(guī)模生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化。

三、裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)用

裝配式建筑整體來說呈現(xiàn)出綜合性的特點，尤其是集成體系的構(gòu)建，其中包括建筑結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)備、外維護(hù)、排水管線內(nèi)裝等各個系統(tǒng)，且這些系統(tǒng)之間聯(lián)系非常緊密，若是其中一個流程控制不到位，必然會影響到裝配式建筑整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量。所以，對于裝配式建筑各個系統(tǒng)的銜接需要保證標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化，這是裝配式構(gòu)件預(yù)制加工非常重要的前提，也是保證后期安裝施工質(zhì)量的關(guān)鍵性手段[14]。結(jié)合當(dāng)前裝配式建筑發(fā)展情況，在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)用方面依然面臨一些問題，例如設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)容完善與創(chuàng)新、與各個施工環(huán)節(jié)的融合等。為了能夠加強(qiáng)涉及標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)用的可操作性，要注意以下幾個問題。

（1）結(jié)合當(dāng)前裝配式建筑的模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)以及尺寸協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)，編制設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系，尤其是裝配式建筑尺寸參數(shù)，其中涉及到建筑電梯間、廚衛(wèi)等各個功能區(qū)域尺寸；（2）經(jīng)典的裝配式建筑要以業(yè)主提出要求為基準(zhǔn)制定設(shè)計尺寸參數(shù)與模塊，所有系統(tǒng)之間的銜接也要保證標(biāo)準(zhǔn)化。例如，我國現(xiàn)有一線城市的人口基數(shù)龐大，針對保障性裝配式建筑的設(shè)計要提前展開調(diào)查，確定設(shè)計符合多數(shù)人員需求便可以確定其滿足標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范。另外，對于施工技術(shù)的選擇，也要在預(yù)置構(gòu)件生產(chǎn)不同系統(tǒng)緊密銜接這方面著手，制定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系，為預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)與安裝提供參考；（3）裝配式建筑在設(shè)計環(huán)節(jié)，所有設(shè)計人員必須要全面了解標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)要求，按照裝配式建筑所有系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)與方法要求，掌握不同設(shè)計方法的操作技巧，并且將現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計與裝配式建筑設(shè)計、后期安裝施工等環(huán)節(jié)充分融合。

裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系在實踐應(yīng)用中，在系統(tǒng)工程學(xué)理論的基礎(chǔ)上構(gòu)建霍爾三維結(jié)構(gòu)模型，以此為前提衍生出空間六維模型，這是裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系得以全面應(yīng)用的理論基礎(chǔ)。要明確設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建流程、依存主體，詳細(xì)劃分設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系標(biāo)準(zhǔn)類型[15]。其中，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系的依存主體要立足于各個設(shè)計階段、對象、性質(zhì)分別展開分析。根據(jù)方案設(shè)計、初步設(shè)計、施工圖紙設(shè)計、構(gòu)件加工圖紙設(shè)計等環(huán)節(jié)提出的要求，明確設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)容。結(jié)合前期調(diào)查采集到的裝配式建筑各項數(shù)據(jù)，加強(qiáng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)用的可行性與針對性。在對象組成方面，按照對象建筑實際應(yīng)用功能主要有居住建筑、工業(yè)建筑、公共建筑和農(nóng)業(yè)建筑這幾種類型，設(shè)計階段按照各個建筑類型有明確的側(cè)重點。性質(zhì)組成方面具體包括技術(shù)設(shè)計與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)評價這兩項工作。創(chuàng)建裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系，其中包含六個基本維度，即階段維度、級別維度、等級維度、屬性維度、對象維度、性質(zhì)維度。每個維度分別包括不同的內(nèi)容，后期應(yīng)用設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系也要以這六個維度為主，綜合考慮裝配式建筑設(shè)計需求。滿足綠色環(huán)保、節(jié)能降耗功能性要求的同時，也能夠符合經(jīng)濟(jì)性、專業(yè)性、規(guī)范性等技術(shù)方面的規(guī)定，這是裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)用最為關(guān)鍵的問題。

四、結(jié)束語

綜上所述，構(gòu)建裝配式建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系，需要結(jié)合裝配式建筑整體特征以及設(shè)計工作要求，立足于六個維度進(jìn)行構(gòu)建。期間必須要保證設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)容的清晰性、針對性與指導(dǎo)性，能夠在裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)與安裝施工等環(huán)節(jié)體現(xiàn)出其實質(zhì)作用，提高裝配式建筑設(shè)計施工安裝效率。