淺談裝配式建筑設計深化及BIM技術(shù)的應用

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，并應標準化設計、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用。是一個系統(tǒng)工程，包含全專業(yè)和全過程的一體化。一個項目的裝配式建筑設計方案應與裝配式構(gòu)件施工技術(shù)方案同步進行研究，應結(jié)合BIM技術(shù)應用，將結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護系統(tǒng)、設備與管線系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)集成合一，統(tǒng)籌優(yōu)化，實現(xiàn)建筑功能完整，性能優(yōu)良。所以，在施工前設計深化工作的意義尤為重要。

關(guān)鍵詞 裝配式;設計深化;BIM;應用

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）項目工程中的應用為例，闡述關(guān)于裝配式結(jié)構(gòu)設計深化和BIM技術(shù)的應用。該工程地點位于合肥市肥西縣，總建筑面積約28.2萬平方米（含地下車庫），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)從一層頂開始采用裝配式結(jié)構(gòu)，預制構(gòu)件主要為外墻、內(nèi)墻、疊合板、樓梯、陽臺板、空調(diào)板等。目前該項目正在實施。

2裝配式建筑結(jié)構(gòu)設計深化

2.1 設計深化的意義

本項目遵循“設計、加工、裝配一體化”的原則，設計前，要充分考慮構(gòu)件生產(chǎn)及現(xiàn)場安裝的要求，協(xié)同各專業(yè)通過標準化戶型、模塊、通用接口等的不同組合，來實現(xiàn)建筑平面和戶型功能空間的豐富效果，滿足節(jié)約用地和用戶使用需求，通過標準化的幕墻、外墻板、門窗、陽臺及色彩單元的模塊化集成技術(shù)，來實現(xiàn)建筑立面的多樣化和個性化，通過構(gòu)件的標準化、模數(shù)化，最大程度上方便構(gòu)件生產(chǎn)和安裝。如優(yōu)化部分房間開間進深尺寸，實現(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，實現(xiàn)模塊和模塊組合;通過平面局部調(diào)整，在盡量不改變建筑外輪廓及立面效果的前提下，盡可能的實現(xiàn)“少規(guī)格，多組合”。在建筑施工圖階段，運用BIM技術(shù)，對構(gòu)件拆分、設備管線集成進行優(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。需要注意的設計誤區(qū)有：①前期按傳統(tǒng)方式完成施工圖設計，后期強行拆分;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 設計深化的原則

依據(jù)本工程標準化建筑模塊的設計總體思路，在施工圖設計深化中的主要原則，體現(xiàn)在以下七個方面：

（1）實現(xiàn)建筑設計的標準化，為建設方提供一套能在多個項目中形成系列化應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計，降低成本、提高效率。

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

（4）套型優(yōu)化設計，既要滿足市場定位和居住功能要求，同時也要體現(xiàn)裝配式住宅標準化、結(jié)構(gòu)合理、體型規(guī)整、重復率高的特點。

（5）在標準化套型基礎(chǔ)上，充分發(fā)掘生產(chǎn)和施工工藝的特點，滿足立面多樣性和創(chuàng)新性的要求。PC預制構(gòu)件的設計整體上以滿足建筑、結(jié)構(gòu)和機電等各專業(yè)以及構(gòu)件制作、運輸、安裝等環(huán)節(jié)的綜合性要求為原則。

（6）PC預制構(gòu)件拆分方案以遵循受力合理，連接簡單，施工方便，少規(guī)格，多組合為設計原則。

（7）PC預制構(gòu)件拆分方案以預制構(gòu)件板縫設置與立面效果協(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，并遵從標準化、模數(shù)化的設計理念。

2.3 PC預制構(gòu)件設計深化文件的內(nèi)容

深化設計文件應包括（但不限于）下述內(nèi)容：

①預制構(gòu)件平面和立面布置圖;②預制構(gòu)件模板圖、配筋圖、材料和配件明細表;③預埋件布置圖和細部構(gòu)造詳圖;④帶建筑飾面的構(gòu)件應有排版圖;⑤復合保溫墻板的連接件布置圖和保溫板排版圖;⑥計算書（包括脫模、翻轉(zhuǎn)、吊裝等過程相關(guān)構(gòu)件的承載力和變形驗算）[1]。

裝配式建筑的深化設計、生產(chǎn)方案和施工專項方案，應符合國家、行業(yè)、建設所在地的相關(guān)標準、規(guī)范和地方標準等規(guī)定。經(jīng)專家組評審后，提交工程建設單位、監(jiān)理單位、設計單位聯(lián)合審查，取得書面批準后，方可作為生產(chǎn)和施工依據(jù);并且應當根據(jù)建設所在地的規(guī)定，向建設主管單位完成備案工作。預制構(gòu)件生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制及產(chǎn)品質(zhì)量應符合JGJ1-2014、DB34/T 5033、GB/T 51231-2016等相關(guān)規(guī)定。

2.4 深化設計過程中的施工單位的主要任務

施工單位必須根據(jù)實際情況參與構(gòu)件加工圖紙進的設計深化，以保證裝配施工，首先要掌握深化設計要點，預制構(gòu)件制作詳圖應綜合設計各專業(yè)和生產(chǎn)、機電管線的預留預埋、鋼筋調(diào)整、洞口預留均設要求繪制。當發(fā)現(xiàn)詳圖中有沖突時，應及時指出需要改進之處，以便設計方能及時修改。其次要核查預制構(gòu)件詳圖，確保滿足規(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)標準、規(guī)范，在深化設計時檢查預制構(gòu)件制作詳圖的內(nèi)容和深度等要素是否滿足預制構(gòu)件制作、工程量統(tǒng)計的需求和安裝施工要求。對墻板豎向接縫裝配、墻板水平接縫裝配、樓板接縫裝配、樓梯安裝節(jié)點、陽臺板安裝節(jié)點、空調(diào)板安裝節(jié)點、裝配板安裝節(jié)點、隔墻板安裝節(jié)點、梁柱安裝節(jié)點等詳圖重點審核。

還要審查最后定稿的加工圖，如預制構(gòu)件模板圖、預制構(gòu)件配筋圖、預制構(gòu)件預留預埋配件圖等。并確保圖紙設計進度滿足施工進度的需要，并根據(jù)圖紙，協(xié)同檢查模具制作方案是否存在問題，盡早提出修改意見。

3裝配式建筑的BIM技術(shù)應用

裝配式建筑的BIM技術(shù)應用，要貫穿項目的施工圖設計、施工圖深化設計、模具設計、構(gòu)件生產(chǎn)、裝配施工、質(zhì)量檢測全過程。各階段的BIM技術(shù)應用深度，應滿足國家標準《建筑信息模型應用統(tǒng)一標準》《建筑信息模型施工應用標準》的要求。

在技術(shù)方案策劃階段，要選擇應用策略，制定符合體系的模塊庫，協(xié)同設計時，使用BIM技術(shù)進行性能分析。深化設計時要進行模型拆分，可視化展示、裝配率計算，進行2D、3D成果輸出。構(gòu)件制作前，提供施工圖設計BIM應用要點，包含建筑、結(jié)構(gòu)、機電等專業(yè)的施工圖3D模型、詳細節(jié)點設計、碰撞檢測、工程量統(tǒng)計、可視化動態(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：

預制構(gòu)件拆分的BIM效果圖

施工階段，還要制定BIM應用的實施方案，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、施工時的BIM裝配模擬，4D或5D演示，場地布置及裝配施工管理等過程，并完成BIM竣工驗收與交付。完美的施工圖深化設計，科學合理的施工平面布置，精準的施工進度管控，全面的質(zhì)量管理和標準化構(gòu)件預制加工環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)BIM技術(shù)應用效果的基礎(chǔ)。通過全過程采用BIM技術(shù)，成果直觀，方便檢查核對，能確保設計、施工準確度，提高效率。

4結(jié)束語

國家及各省推行裝配式建筑是新時代建筑業(yè)綠色發(fā)展的要求，大力發(fā)展裝配式建筑和穩(wěn)步推進裝配式建筑，是相輔相成的。大力發(fā)展是目標，穩(wěn)步推進是方法。施工單位要積極培養(yǎng)裝配式建筑專業(yè)人才，從設計到實施的各項環(huán)節(jié)進行全過程科學管控，才能有效降低企業(yè)施工成本，更好的實現(xiàn)項目管理目標。使工程的建設在安全、適用、經(jīng)濟、美觀、技術(shù)先進等方面能得以綜合展現(xiàn)。

參考文獻

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