小型裝配式建筑解決公共服務(wù)設(shè)施問題的設(shè)計(jì)思考
——結(jié)合BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)相關(guān)淺談

李逸樂 徐 婳 馮 瑜 洪婧穎 李佳穎 湯 萌 陳 雷

(1.西華大學(xué) 四川 成都 610039; 成都紡織高等專科學(xué)校建筑工程學(xué)院 四川 成都 610031; 3.西華大學(xué)土木建筑與環(huán)境學(xué)院 四川 成都 610039)

小型裝配式建筑解決公共服務(wù)設(shè)施問題的設(shè)計(jì)思考
——結(jié)合BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)相關(guān)淺談

李逸樂1徐 婳1馮 瑜1洪婧穎1李佳穎1湯 萌2陳 雷3

(1.西華大學(xué) 四川 成都 610039; 成都紡織高等?？茖W(xué)校建筑工程學(xué)院 四川 成都 610031; 3.西華大學(xué)土木建筑與環(huán)境學(xué)院 四川 成都 610039)

本文針對城鄉(xiāng)快速發(fā)展，地區(qū)公共服務(wù)體系建立過程中出現(xiàn)的小型公共設(shè)施缺乏等社會(huì)問題，結(jié)合預(yù)制裝配技術(shù)和BIM數(shù)字化建筑模型開發(fā)設(shè)計(jì)小型公共建筑，通過建筑概念構(gòu)思形成小型就方案設(shè)計(jì)裝配式建筑配套預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)。

社會(huì)公共服務(wù)設(shè)施問題；小型裝配式建筑；預(yù)制構(gòu)件；BIM技術(shù)

一、社會(huì)公共服務(wù)問題的提出

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快，城市不斷更新，大量的新舊街道替換、舊建筑拆遷，新農(nóng)村建設(shè)等問題都越來越顯著，不僅是城市建設(shè)，公共服務(wù)性設(shè)施的缺乏、景區(qū)自然環(huán)境的保護(hù)開發(fā)，偏遠(yuǎn)地區(qū)的建設(shè)也應(yīng)得到重視，需要考慮到的是怎樣做到在最短的時(shí)間內(nèi)用最便捷環(huán)保的方式解決問題。利用小型預(yù)制裝配建筑建立更多的地區(qū)性公共服務(wù)設(shè)施成為有效的解決辦法之一。

響應(yīng)城市建設(shè)節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展等環(huán)保政策，采用小型預(yù)制裝配式建筑作為綠色建筑的技術(shù)支持，來解決社會(huì)公共設(shè)施建設(shè)的缺乏和靈活性不足的問題，利用裝配式建筑構(gòu)件的輕便化，構(gòu)件、部件安裝方式的簡潔化，使得小型裝配式建筑能夠隨時(shí)隨地、短時(shí)間組裝成功，并投入使用。

二、小型裝配式建筑設(shè)計(jì)

(一)裝配式建筑

裝配式建筑是指在工廠中預(yù)制好建筑全部或部分構(gòu)件，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，通過可靠地連接方式將構(gòu)件組裝成一棟完整的建筑。預(yù)制構(gòu)件表面平整、外觀好、尺寸準(zhǔn)確，提高了建筑的品質(zhì)。裝配式建筑的構(gòu)件在工廠有固定鋼模進(jìn)行生產(chǎn)，較少施工中現(xiàn)澆板以及腳手架的使用，現(xiàn)場的管理人員與施工人員相應(yīng)減少。施工采用的鋼模板可以循環(huán)重復(fù)使用,而且施工現(xiàn)場的濕作業(yè)少, 減少了粉塵和噪音對環(huán)境的污染。施工方式具有縮短工期的好處，節(jié)約了能源降低了成本。故上文所探討的公共服務(wù)設(shè)施采用裝配式建筑的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(二)建筑及構(gòu)件設(shè)計(jì)

以較為典型實(shí)用的景點(diǎn)售票廳、公共衛(wèi)生間、小賣部為例，分別以5400×3400,5400×2700,5400×5400的尺寸設(shè)計(jì)小型建筑(圖1、圖2、圖3)

圖1

圖2

圖3

預(yù)制裝配式建筑的核心是預(yù)制構(gòu)件。在建筑的設(shè)計(jì)階段，預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)是作為重點(diǎn)設(shè)計(jì)，根據(jù)建筑設(shè)計(jì)方案中的外觀，功能需求初步設(shè)計(jì)預(yù)制構(gòu)件,包括梁、柱、構(gòu)件間的連接形式(圖4)。

圖4 構(gòu)件設(shè)計(jì)示意模型

不同構(gòu)件以“U”型槽結(jié)合方形直桶鋼板的形式用鉚釘在其中連接以固定構(gòu)件，暴露出的連接接口是可以便于建筑構(gòu)件的組裝與拆解，同時(shí)具有一定的工業(yè)美感。構(gòu)件設(shè)計(jì)中嚴(yán)格對照建筑設(shè)計(jì)方案的尺寸，結(jié)合前文所提到的公共服務(wù)設(shè)施以及裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)工業(yè)化，運(yùn)輸便捷，裝配簡單的優(yōu)點(diǎn)，本項(xiàng)目目標(biāo)是建筑戶型設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化且提高預(yù)制構(gòu)件拆裝效率。

三、結(jié)合BIM技術(shù)的模型建立與信息管理

(一)BIM技術(shù)給裝配式建筑提供的應(yīng)用支持

BIM是指建立建筑的模型，用數(shù)字信息作為載體模擬建筑的真實(shí)信息包括建筑工程項(xiàng)目中的各項(xiàng)相關(guān)信息。通過BIM技術(shù)建立公共服務(wù)設(shè)施的戶型庫和預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)得模型庫，通過BIM技術(shù)信息整理利于選擇最佳構(gòu)件組合方式最佳戶型，模擬裝配式建筑的組裝過程，精確到位置、順序、工期。并且可以指導(dǎo)生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件。BIM的管理模式和信息傳遞標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)上下銜接和各方面溝通，解決各方對該項(xiàng)目認(rèn)知差異的問題，將預(yù)制構(gòu)件的信息傳遞作為各階段各方溝通的關(guān)鍵。利用BIM技術(shù)的參數(shù)化建模和可視化的特點(diǎn)為整個(gè)工程項(xiàng)目的各個(gè)階段、各方協(xié)同管理提供便利。

(二)公共服務(wù)設(shè)施方案和構(gòu)件設(shè)計(jì)的BIM應(yīng)用

構(gòu)件庫的設(shè)置是對預(yù)制構(gòu)件的合理劃分，將建筑的各部分結(jié)構(gòu)以簡單方式進(jìn)行拆分歸類，提供最合適的構(gòu)件選擇也便于構(gòu)件生產(chǎn)、安裝、維護(hù)。適應(yīng)項(xiàng)目對構(gòu)件的尺寸、材料、功能、外觀的不同需求，通用性便得以提高。針對公共服務(wù)設(shè)施小型裝配式建筑設(shè)計(jì)的構(gòu)件設(shè)計(jì)同樣也采用構(gòu)件庫這一概念，下表中舉例了部分構(gòu)件信息。

BIM軟件的建模清晰地模擬預(yù)制構(gòu)件的連接形式，構(gòu)件之間是否能夠緊密無縫銜接是否需要做出參數(shù)調(diào)整，其中BIM相關(guān)軟件中即可精確地一一對應(yīng)。本文中提到設(shè)計(jì)預(yù)制構(gòu)件的組裝，柱-梁、柱-柱基礎(chǔ)的連接方式應(yīng)用BIM軟件直觀顯示(圖6、圖7)。

圖6 柱梁連接方式

四、公共服務(wù)設(shè)施結(jié)合裝配式建筑的應(yīng)用思考

本文對于公共服務(wù)設(shè)施可應(yīng)用情況做出適當(dāng)思考，例如街道小型公共服務(wù)建筑(公共衛(wèi)生間、流動(dòng)攤點(diǎn)、書報(bào)亭、自行車停靠點(diǎn)...等)，社區(qū)服務(wù)設(shè)施(社區(qū)圖書館、小型果蔬供應(yīng)點(diǎn))，鄉(xiāng)村公共服務(wù)設(shè)施(希望小學(xué)、圖書館、醫(yī)療援助點(diǎn)...等)，露營地公共服務(wù)設(shè)施(類帳篷、自動(dòng)販賣商店...等)，旅游事業(yè)可控開發(fā)規(guī)模保持生態(tài)平衡場所(農(nóng)家樂、海灘集散地、旅游客棧...等)，護(hù)林、生態(tài)研究保護(hù)事業(yè)(觀測站拍攝點(diǎn)...等)。這些可以將公共服務(wù)設(shè)施的實(shí)用功能發(fā)揮到最大化的地點(diǎn)或使用方式或多或少都沒有實(shí)際應(yīng)用。其實(shí)城市和

農(nóng)村公共服務(wù)設(shè)施存在的問題多見于供應(yīng)過剩或者供應(yīng)不足，更有急需供應(yīng)的地點(diǎn)沒有被納入考慮范圍。

①供應(yīng)過剩導(dǎo)致閑置設(shè)施增多，浪費(fèi)用地、資金、人力。

②供應(yīng)不足多發(fā)生在偏遠(yuǎn)地區(qū)，又因?yàn)閭鹘y(tǒng)建筑建設(shè)周期長，實(shí)際應(yīng)用效能并不高。建設(shè)難度大。

③考慮環(huán)境保護(hù)，傳統(tǒng)建筑建設(shè)對環(huán)境破壞較大。

所以，應(yīng)用小型裝配式建筑對公共服務(wù)設(shè)施面臨的各種不利情況能做出有效解決。小型裝配式建筑即時(shí)拆裝、構(gòu)件運(yùn)輸便利的優(yōu)勢十分顯著。至于供應(yīng)過剩供應(yīng)不足可以取多補(bǔ)少，預(yù)制構(gòu)件的便捷快速拆裝有效解決此類問題；至于偏遠(yuǎn)地區(qū)或旨在環(huán)境保護(hù)的地區(qū)，裝配式預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸方便，場地破壞較小，安裝時(shí)間短，人力物力使用少的特點(diǎn)實(shí)力解決安裝運(yùn)輸不易，環(huán)境被破壞的問題。

五、總結(jié)

針對公共服務(wù)設(shè)施的小型裝配式建筑應(yīng)當(dāng)是成為解決公共服務(wù)問題的主力軍。且預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)日漸完善，裝配式建筑節(jié)省資源，技術(shù)創(chuàng)新，提高建筑品質(zhì)，保護(hù)環(huán)境綠色生態(tài)已是建筑行業(yè)發(fā)展的趨勢。通過引用 BIM 技術(shù)以構(gòu)件庫(族)為核心使設(shè)計(jì)階段與真實(shí)施工相互協(xié)調(diào)對應(yīng)；通過 BIM 參數(shù)化與可視化手段模擬各種建設(shè)情況，為選擇最佳構(gòu)件最佳方案提供操作便利；工程施工必須與 BIM 模型信息相結(jié)合才能有效指導(dǎo)施工；BIM技術(shù)可有效記錄承載知識與經(jīng)驗(yàn),有助于后續(xù)工作。

BIM技術(shù)適用于項(xiàng)目建設(shè)的各階段。 它應(yīng)用于項(xiàng)目全壽命周期的不同領(lǐng)域。尤其在預(yù)制裝配式建筑的構(gòu)件和方案設(shè)計(jì)階段發(fā)揮巨大作用。小型裝配式建筑結(jié)合BIM能為公共服務(wù)事業(yè)做出堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐，BIM在信息化標(biāo)準(zhǔn)化方面會(huì)因?yàn)檠b配式建筑受益，而裝配式建筑會(huì)因?yàn)锽IM技術(shù)而更加有效的為社會(huì)公共服務(wù)事業(yè)做出更大貢獻(xiàn)。

指導(dǎo)教師：湯萌

[1]李帥.社會(huì)公共服務(wù)設(shè)施規(guī)劃探析[J].裝飾裝修天地,2017,(7):82.

[2]胡珉, 蔣中行.預(yù)制裝配式建筑的BIM設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)研究[J].建筑技術(shù),2016,(8):678-682.

[3]張麗娟.淺談基于BIM的預(yù)制裝配式建筑[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2016,(25):703.

李逸樂(1996-)，男，漢族，四川渠縣人，本科學(xué)生，西華大學(xué)土木建筑與環(huán)境學(xué)院風(fēng)景園林專業(yè);湯萌，副教授，本科，成都紡織高等專科學(xué)校建筑工程學(xué)院，工程技術(shù)與項(xiàng)目管理;陳雷，講師，碩士，西華大學(xué)土木建筑與環(huán)境學(xué)院，建筑設(shè)計(jì)。