淺談裝配式建筑設計深化及BIM技術的應用

張繼勇

摘 要 裝配式建筑是遵循建筑全壽命期的可持續性原則，并應標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理和智能化應用。是一個系統工程，包含全專業和全過程的一體化。一個項目的裝配式建筑設計方案應與裝配式構件施工技術方案同步進行研究，應結合BIM技術應用，將結構系統、外圍護系統、設備與管線系統、內裝系統集成合一，統籌優化，實現建筑功能完整，性能優良。所以，在施工前設計深化工作的意義尤為重要。

關鍵詞 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，闡述關于裝配式結構設計深化和BIM技術的應用。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構，裝配率不低于50%，結構從一層頂開始采用裝配式結構，預制構件主要為外墻、內墻、疊合板、樓梯、陽臺板、空調板等。目前該項目正在實施。

2裝配式建筑結構設計深化

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，要充分考慮構件生產及現場安裝的要求，協同各專業通過標準化戶型、模塊、通用接口等的不同組合，來實現建筑平面和戶型功能空間的豐富效果，滿足節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，來實現建筑立面的多樣化和個性化，通過構件的標準化、模數化，最大程度上方便構件生產和安裝。如優化部分房間開間進深尺寸，實現建筑模數與模數協調;統一樓電梯間核心筒的規格尺寸，實現模塊和模塊組合;通過平面局部調整，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“少規格，多組合”。在建筑施工圖階段，運用BIM技術，對構件拆分、設備管線集成進行優化，從而優化施工成本，提高裝配式建筑的生產、施工效率。需要注意的設計誤區有：①前期按傳統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方案。

2.2 設計深化的原則

依據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，體現在以下七個方面：

（1）實現建筑設計的標準化，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。與構件生產、施工工藝形成配套設計，降低成本、提高效率。

（3）結構空間優化設計，為內裝及空間的靈活使用提供接口。采用模塊化設計方法，形成符合模數數列的標準化模塊，并能進行多樣化的平面組合。

（4）套型優化設計，既要滿足市場定位和居住功能要求，同時也要體現裝配式住宅標準化、結構合理、體型規整、重復率高的特點。

（5）在標準化套型基礎上，充分發掘生產和施工工藝的特點，滿足立面多樣性和創新性的要求。PC預制構件的設計整體上以滿足建筑、結構和機電等各專業以及構件制作、運輸、安裝等環節的綜合性要求為原則。

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

（7）PC預制構件拆分方案以預制構件板縫設置與立面效果協調統一，以構件裝配與結構受力模型一致為原則，并遵從標準化、模數化的設計理念。

2.3 PC預制構件設計深化文件的內容

深化設計文件應包括（但不限于）下述內容：

①預制構件平面和立面布置圖;②預制構件模板圖、配筋圖、材料和配件明細表;③預埋件布置圖和細部構造詳圖;④帶建筑飾面的構件應有排版圖;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、吊裝等過程相關構件的承載力和變形驗算）[1]。

裝配式建筑的深化設計、生產方案和施工專項方案，應符合國家、行業、建設所在地的相關標準、規范和地方標準等規定。經專家組評審后，提交工程建設單位、監理單位、設計單位聯合審查，取得書面批準后，方可作為生產和施工依據;并且應當根據建設所在地的規定，向建設主管單位完成備案工作。預制構件生產過程中的質量控制及產品質量應符合JGJ1-2014、DB34/T 5033、GB/T 51231-2016等相關規定。

2.4 深化設計過程中的施工單位的主要任務

施工單位必須根據實際情況參與構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，預制構件制作詳圖應綜合設計各專業和生產、機電管線的預留預埋、鋼筋調整、洞口預留均設要求繪制。當發現詳圖中有沖突時，應及時指出需要改進之處，以便設計方能及時修改。其次要核查預制構件詳圖，確保滿足規范要求，符合安裝需求。

施工單位必須充分了解裝配式相關標準、規范，在深化設計時檢查預制構件制作詳圖的內容和深度等要素是否滿足預制構件制作、工程量統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、樓梯安裝節點、陽臺板安裝節點、空調板安裝節點、裝配板安裝節點、隔墻板安裝節點、梁柱安裝節點等詳圖重點審核。

還要審查最后定稿的加工圖，如預制構件模板圖、預制構件配筋圖、預制構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，并根據圖紙，協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技術應用

裝配式建筑的BIM技術應用，要貫穿項目的施工圖設計、施工圖深化設計、模具設計、構件生產、裝配施工、質量檢測全過程。各階段的BIM技術應用深度，應滿足國家標準《建筑信息模型應用統一標準》《建筑信息模型施工應用標準》的要求。

在技術方案策劃階段，要選擇應用策略，制定符合體系的模塊庫，協同設計時，使用BIM技術進行性能分析。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。構件制作前，提供施工圖設計BIM應用要點，包含建筑、結構、機電等專業的施工圖3D模型、詳細節點設計、碰撞檢測、工程量統計、可視化動態展示、三維模型交付等內容。結合BIM技術，構件的拆分效果如下圖：

預制構件拆分的BIM效果圖

施工階段，還要制定BIM應用的實施方案，如構件的信息化管理、發料編碼體系、構件的堆放籌劃、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，全面的質量管理和標準化構件預制加工環節，是實現BIM技術應用效果的基礎。通過全過程采用BIM技術，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結束語

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

參考文獻

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