建筑工業化設計要點研究和分析

山東同圓設計集團有限公司 山東省濟南市 250101

摘要：房地產市場的形成，我國建筑工業化和建筑產品工廠化生產發展呈現了向大規模住宅工業化生產集團的整合方向發展、住宅開發向工業化生產的集成化方向發展的趨勢。文章設計要點，探討其工業化發展。

關鍵詞：建筑工業化設計；現狀；要點

一、建筑工業化設計要點分析

（一）建筑模數的利用

建筑模數是指在建筑設計中，統一選定的協調建筑尺度的增值單位。它是建筑物、建筑構配件、建筑制品以及相關設備尺寸相互協調的基礎，所以每項建筑工程的啟動，都必須進行相應模數的分析。目前世界上統一采用的基本模數數值用M表示，也就是1M=1000mm，在它的基礎上又分為擴大模數和分模數。其中擴大模數的基數是3M、6M、12M等，我國一般采用3M為標準建筑模數，可以滿足使用的要求，又能減少構配件規格類型。

（二）建筑結構設計

建筑結構設計就是設計人員對施工建筑的表達。安全性是建筑工程首先需要保證的，在工業化建筑施工前就要對建筑結構體系進行深入的思考與核算。常見的房屋建筑結構有磚木結構、磚混結構、鋼筋混凝土結構、框架結構、剪力墻結構、鋼結構等，每種結構各有自己的特點，其中磚木結構是以磚墻、磚柱和木屋為主要承載結構的建筑，一般在農村和廟宇用的比較多；磚混結構適宜磚塊、鋼筋混凝土和屋頂承重構件為主要承重結構的建筑，目前的住宅建設中最為常見；鋼筋混凝土結構和鋼結構都是用于大型公共建筑的結構形式。但是這些傳統的建筑類型，并不是我國現階段發展建筑工業化的主要模式，建筑工業化設計需要的建筑結構體系主要有以下幾種類型，分別是全預制裝配式鋼筋混凝土剪力墻結構、全預制裝配式框架結構和全預制裝配式板柱結構體系等。這些結構形式全采用工廠化的制作，產品質量有保證；外墻裝飾面和外墻板同時預先制定減少了現場的裝飾工作量，提高了建筑工程的進度；此外減少現場的作業量降低了粉塵和污染比較環保。

（三）建筑圖紙的繪制

建筑圖紙的繪制分為兩個階段，第一階段是初步設計階段，它是在工程開始前針對工程的建設目的、施工方案、平面和結構要求等繪制的參考圖紙；第二階段是施工中為了修改和完善初步的施工設計，對出現的一些變動的再設計。建筑工業化的圖紙繪制是根據建筑構建的類型、規格、質量材料等，將其中建造量最大、使用面積廣、共性多、通用性強的建筑配件和零部件、設備裝置經過綜合研究編制而成的標準設計圖。建筑工業化對建筑工程的效率、環保、成本和技術都有很高的要求，建筑圖紙的準確繪制便可以在很大程度上滿足建筑工業化的各項要求，將工程的各項資源得到最合理的配置，減少問題出現的幾率，保證工程的質量。

（四）建筑材料的購置

建筑材料是整個項目工程進行的基礎，它與建筑結構共同搭建起整個工程的框架，所以對材料進行科學合理地購置非常重要。現代建筑工程對材料的要求是高強度、輕質量和多功能，而這些材料正是新型建筑材的特點，所以加強新型建筑材料的研制開發，著重推廣高性能、低能耗以及可再生的建筑材料是建筑工業化的要求，更是現代建筑工程的發展趨勢。

（五）構造節點的安排

每一項工程的開展都會產生一些交接口，這些交接點就是問題經常出現的地方，所以在交接點材料的使用上必須慎重，既要保持其經濟適用性更要保證其安全性。一般而言，在工業化的建筑工程中，各構造節點的施工設計是整個建筑工程的重中之重，因為作為工程的薄弱環節，任何節點出現問題可能導致整個工程項目宣告失敗。而構造節點包括三個方面，分別是組件之間的連接點、預制構件和設備管線的組合、建筑構件與預制品的組合等方面。對這些構造節點的設計要從整個工程的大結構下進行，能不設置這些節點就最好少設置，而節點的材料之間的類型和特點也要相適應，在使用這些節點材料的同時，更要注重對這些材料的研發。

二、工業化進程中BIM關鍵技術分析

（一）BIM構件

BIM構件技術在新型工業化發展中至關重要。建筑、結構、機電的構件廠商需要將自己的產品規格、可定制化生產能力及其批量化的產品信息以BIM構件的方式，提供到公共資源平臺中，設計、采購人員可依據自身的需要，自由選擇合適的構件產品，以實踐工業化和產業化思想的精髓。

為了實現工業化設計方式，構件需要支持建筑工程的設計、繪圖、制作及安裝等多功能需求，BIM構件必須包含以下幾個特性：一是尺寸參數化。構件的外形尺寸可根據設計的需要進行調整，各種參數間具有自動匹配的特性；二是尺寸模數化。根據產品的特點和相關的產品規范，設置一定的模式，通過模數組合實現尺寸的多樣化；三是屬性參數化。將關鍵屬性與可變參數關聯，實現參數變化的聯動；四是包含制造和安裝信息，將標準化制造和安裝所需的材料、配件、人工信息設置到構件中，實現精確的算量和估價。

（二）BIM軟件

在建筑工業化項目中應用BIM，軟件是技術落實的關鍵。目前，全球有上百種BIM軟件，包含設計、分析、模擬、算量、可視化、審查、數據管理等專業軟件。其中，只有少數能夠支持建筑工業化的應用，主要有以下幾款軟件：

1 AutoCAD Architecture（簡稱ACA）是歐美常用的設計軟件，由于其操作的簡易性和靈活性，AutoCAD平臺受到設計師的歡迎。ACA基于2D/3D相結合的技術，采用標準化、構件化工作模式，設計功能強大，便于多人員、多專業協同設計，是面向建筑工業化的設計軟件。

2 Revit是國內最主流的BIM三維建模和多專業模型綜合軟件，多專業模型綜合能力強，與AutoCAD數據有較好的集成性，在設計深化階段的模型綜合和信息集成方面具有較大優勢。

3 TEKLA精于鋼結構的深化設計，與制造裝配結合度高，可以實現數控加工代碼的生成，通過IFC格式與其他軟件交換數據。

4 ALLPLAN擅長混凝土深化設計，可進行配筋模擬、墻板預制的拆分和加工，可以實現數控加工代碼的生成，通過IFC格式與其他軟件交換數據。

（三）BIM協同

建筑工業化是采用社會化大生產的方式開展建設項目的實施，每個項目涉及的產品、專業技術門類繁多，每個項目所承載的信息量巨大，沒有合適的信息交換手段，勢必無法發揮工業化的優勢。結合BIM模型的信息承載能力，以可視化的BIM模型為信息交換方式，實現設計、采購、建造、施工各環節協同作業，是BIM的最大價值所在。

與先進制造業采用PDM/PLM進行產品數據管理和供應鏈協同類似，BIM可以幫助建筑項目的所有參與方、供應商協同工作，真正實現工業化、全供應鏈協作的建造方式。由于BIM協同技術對項目的組織方式、項目參與人員專業技能有非常特殊的要求，目前，我國的建筑工業化還沒有見到真正的協同工作的案例。不過隨著技術和人才的發展，基于信息化協同的工業化建造方式必然會成為行業的主流。

結束語

建筑工業化是我國建筑業的發展方向。建筑工業化能夠提升建筑業的科技水平和地位，改變傳統建筑業的操作方式、施工工藝和人們的觀念，提高施工效率、降低建設成本，還能帶動國內許多相關產業的發展，促進冶金業、建材業、農業和裝飾裝修等行業的發展，加快實現建筑業的整體現代化。

參考文獻：

[1]張叢.基于開放建筑體系的建筑工業化研究[D].北京建筑大學，2014.

[2]李傳坤.制約我國建筑工業化發展的關鍵問題及應對措施研究[D].聊城大學，2014.