項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段裝配式建筑的實(shí)際應(yīng)用

熊陽(yáng)槐

（廣東中山建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司）

1 引言

項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段是裝配式建筑實(shí)際應(yīng)用的前端環(huán)節(jié)，當(dāng)前我國(guó)裝配式建筑種類多樣，如砌塊建筑、板材建筑等，不同類型的裝配式建筑有其一定的適用范圍，因此在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段需要預(yù)先確定裝配式體系。同時(shí)，當(dāng)代公眾對(duì)于房屋建筑的外觀、功能、質(zhì)量等提出了更高的要求，因此裝配式建筑設(shè)計(jì)要綜合考慮多種因素，以保證技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、美觀性與節(jié)能性的統(tǒng)一。

2 裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)

2.1 施工周期短

傳統(tǒng)建筑建設(shè)施工以現(xiàn)場(chǎng)為主要陣地，部分分項(xiàng)工程施工需要在工地進(jìn)行，如混凝土結(jié)構(gòu)工程，如果遭遇降雨天氣一方面會(huì)延誤工期，另一方面會(huì)降低混凝土結(jié)構(gòu)剛度及穩(wěn)定性。由此可見，傳統(tǒng)建筑的建設(shè)施工周期會(huì)受到氣候條件、環(huán)境等因素的影響。裝配式建筑部分構(gòu)件、配件均在工廠流水線生產(chǎn)，在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的支撐下，當(dāng)前大部分工廠的模具均能夠滿足構(gòu)件與配件的生產(chǎn)需求，可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。同時(shí)，裝配式建筑采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊組裝建設(shè)模式，如預(yù)制混凝土在工廠完成澆筑后運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行定位與組裝，能夠有效避免氣候、環(huán)境等因素對(duì)施工周期帶來的負(fù)面影響，施工周期可控并且有效縮短，能夠保證建筑工程項(xiàng)目如期交付。

2.2 施工質(zhì)量佳

裝配式建筑施工質(zhì)量佳體現(xiàn)在兩個(gè)方面。

①裝配式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如整體式混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要為鋼筋混凝土，相對(duì)于傳統(tǒng)建筑的混凝土結(jié)構(gòu)來說其抗震、抗負(fù)荷性能良好，能夠?qū)ㄖ镎w起到較強(qiáng)的支撐能力，保證建筑物這你的穩(wěn)定性。同時(shí)，整體式混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有良好的密封性，能夠?yàn)榫幼≌咛峁┦孢m的居住環(huán)境。

②裝配式建筑構(gòu)件及配件采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，構(gòu)件及配件的尺寸、預(yù)留孔洞位置等較為精準(zhǔn)，在實(shí)際應(yīng)用中施工人員可以運(yùn)用預(yù)制模塊放樣技術(shù)確定預(yù)留門窗及各專業(yè)管線的位置，并且無需再進(jìn)行人工開槽、打孔，能夠有效避免開槽打孔位置偏差或?qū)︿摻罱Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。

2.3 經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益佳

裝配式建筑的配件及構(gòu)件生產(chǎn)具有較強(qiáng)的可復(fù)制性，生產(chǎn)廠家批量生產(chǎn)此類部件及構(gòu)件，所需費(fèi)用較低，有利于降低建筑工程項(xiàng)目的施工成本。同時(shí)，傳統(tǒng)建筑建設(shè)施工過程中所產(chǎn)生的廢水、廢棄物等都會(huì)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成不良影響。施工過程中產(chǎn)生的噪音污染也會(huì)影響周邊居民的正常休息。在大力倡導(dǎo)綠色施工的新形勢(shì)下，裝配式建筑應(yīng)用范圍愈加廣泛，主要原因在于其所應(yīng)用的施工材料具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)。例如，新型的板材、保溫墻體等，所采用的綠色施工技術(shù)也能夠降低施工能耗，擴(kuò)大建筑工程項(xiàng)目的生態(tài)效益。

3 項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段裝配式建筑的實(shí)際應(yīng)用策略

3.1 明確裝配率的要求及結(jié)構(gòu)體系

裝配式建筑適用于戶型重復(fù)率較高、立面建筑風(fēng)格統(tǒng)一、功能相對(duì)簡(jiǎn)單的中端以下建筑形式。同時(shí)，裝配式建筑中水暖電等管線均在工廠生產(chǎn)階段進(jìn)行的預(yù)埋，建設(shè)完成后業(yè)主如果想要自主開槽或者布線的難度較大，因此在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段就需要考慮業(yè)主對(duì)建筑物功能的多元化需求。此外，在相同建筑規(guī)模下，裝配式建筑造價(jià)成本要高于傳統(tǒng)建筑，但是隨著預(yù)制構(gòu)件及配件數(shù)量的增加，裝配式建筑整體造價(jià)成本會(huì)有所降低，因此在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段需要考慮裝配式建筑規(guī)模的適用性。

3.2 掌握建筑節(jié)能形式及面積計(jì)算范圍

總的來說，可以將建筑節(jié)能的形式分成外保溫、內(nèi)保溫、內(nèi)外保溫以及夾心保溫等幾種類型。 對(duì)于裝配式建筑來說，其最為常用的保溫形式就是外墻預(yù)制夾心保溫墻體的方式。 雖然不會(huì)將預(yù)制夾心保溫墻體面積歸入到容積率當(dāng)中， 但是要確保建筑面積不能超出總建筑面積的 3%。不同類型的建筑節(jié)能保溫形式對(duì)于建筑計(jì)容面積計(jì)算、套內(nèi)使用面積計(jì)算、墻身節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造設(shè)計(jì)方式等等都有相應(yīng)影響， 所以在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中要確定建筑節(jié)能形式， 從而有效控制項(xiàng)目后續(xù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和構(gòu)造成本等內(nèi)容。

3.3 應(yīng)用BIM技術(shù)制作預(yù)制構(gòu)件分布圖

裝配式建筑采用預(yù)制配件及構(gòu)件與現(xiàn)場(chǎng)澆筑相結(jié)合的施工方式，因此在施工圖設(shè)計(jì)階段需要根據(jù)前期現(xiàn)場(chǎng)勘查所獲取的場(chǎng)地面積、場(chǎng)地分區(qū)等資料應(yīng)用圖例呈現(xiàn)出預(yù)制構(gòu)件及現(xiàn)場(chǎng)澆筑的位置與范圍。同時(shí)，預(yù)制外墻外飾面的制作方法不同，對(duì)于預(yù)制構(gòu)件及配件的尺寸、施工等也有不同的要求。因此需要區(qū)分預(yù)制構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)之間的分縫線位置。傳統(tǒng)施工圖制作方法以平面或CAD制圖為主，雖然能夠?qū)︻A(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)場(chǎng)澆筑主體進(jìn)行立體化表達(dá)，但是存在信息指示不明確、功能單一的問題。為此，可采用具有出圖性、可視性等優(yōu)勢(shì)的BIM技術(shù)制作預(yù)制構(gòu)件的平面分布以及立面分布圖，將外墻板、陽(yáng)臺(tái)板等預(yù)制裝配式構(gòu)件的位置、其與軸線的尺寸關(guān)系等明確標(biāo)出。同時(shí)采用立體化形式表達(dá)預(yù)制外墻外飾面的鋪貼與分縫的形式。

3.4 注重裝配式建筑經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性的統(tǒng)一

不同預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)周期等具有較大的差異性，因此其成本費(fèi)用也不盡相同。同時(shí)，預(yù)制構(gòu)件從工廠運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)也需要花費(fèi)較多的運(yùn)輸費(fèi)用。為此，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段需要合理選擇預(yù)制構(gòu)件材料及生產(chǎn)廠家。例如可用本地生產(chǎn)的鋼材與墻體材料，如果項(xiàng)目規(guī)模較大，也可以由建設(shè)方投資成立專業(yè)生產(chǎn)公司，可以有效降低預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)成本。同時(shí)，在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，需要保證建筑物具有較好的性能，如部分地區(qū)屬于地震多發(fā)區(qū)，可采用鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑，其上部重量低，具有較好的抗震效果。在經(jīng)濟(jì)算量時(shí)需要明確列出預(yù)制構(gòu)件的信息，利用計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)與分析技術(shù)形成預(yù)制構(gòu)件經(jīng)濟(jì)算量清單，套用相關(guān)的公式或方程式對(duì)裝配式建筑項(xiàng)目進(jìn)行概算，以確定預(yù)制構(gòu)件的數(shù)量、單價(jià)等，為后續(xù)預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)、施工等奠定良好基礎(chǔ)。

3.5 借助BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行防碰撞測(cè)試

裝配式建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)包含諸多分項(xiàng)工程的設(shè)計(jì)，如現(xiàn)場(chǎng)澆筑構(gòu)件設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)、水電暖管線設(shè)計(jì)等。以建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)為例，其包括建筑構(gòu)件生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、裝配工藝設(shè)計(jì)、維護(hù)工藝設(shè)計(jì)等，各項(xiàng)設(shè)計(jì)方案需要相互協(xié)同并且不能產(chǎn)生沖突。BIM技術(shù)的防碰撞測(cè)試能夠智能優(yōu)化建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)方案，將設(shè)計(jì)流程、施工流程等集中在同一模型中，繼而提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性。具體流程如下圖1所示。

圖1 基于BIM技術(shù)的裝配式建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)流程圖

4 結(jié)語(yǔ)

相對(duì)于傳統(tǒng)建筑來說，裝配式建筑具有施工周期短、施工質(zhì)量佳、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益兼具的優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前國(guó)家倡導(dǎo)的建筑形式。在裝配式建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，需要綜合考慮裝配式建筑的裝配率、結(jié)構(gòu)體系節(jié)能形勢(shì)、面積計(jì)算范圍、經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性，并且需要應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，如BIM技術(shù)構(gòu)建裝配式建筑及建筑構(gòu)件三維數(shù)字化模型圖，將項(xiàng)目設(shè)計(jì)可視化，避免各項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案發(fā)生沖突，繼而為后續(xù)的裝配式建筑建設(shè)施工奠定良好的基礎(chǔ)。