裝配式建筑設計標準體系的構建與應用研究

■陳宇翔

（義烏工商職業技術學院，浙江 金華 322000）

在現如今的建筑行業，裝配式建筑逐漸成為十分常見的建筑形式，與常規建筑相比，在施工效率、專業性等方面具有諸多優勢。另外，裝配式建筑正式施工之前，墻體、管道等均采用預制的方式，完成提前預制之后運輸到施工現場便可以直接安裝，不僅施工效率高，還保證了施工質量與規范性。但是裝配式建筑在設計環節也必須要制定完善的設計標準體系，為預制、安裝施工等明確標準要求。針對裝配式建筑設計標準體系的構建，立足于項目的全過程，展開科學有效的分析，才能夠保證設計標準體系的可行性。

一、裝配式建筑整體特征概述

作為建筑領域的一種新形式，裝配式建筑在當前社會中受到廣泛關注，并且受到行業從業者與廣大群眾的青睞，總結裝配式建筑特征，包括以下幾點。

1.裝配式建筑設計階段，采用的設計標準具有信息化特點。因為組織裝配式施工期間會運用通用型號的構件進行安裝，所以設計環節呈現出標準化的特點，采用構件質量控制方面也有明顯的要求[1]。另外，開始施工的過程中，所有構件信息、施工過程數據、質量數據等，均可以上傳到信息化系統中統一管理，加強了信息化管理水平。

2.裝配式建筑與傳統建筑相比功能具有現代化特點。因為裝配式建筑設計、安裝施工環節，構配件選擇、機電和給排水系統設計均會運用綜合施工方法，現場各個部門之間的協調性更強，建筑工程保溫性、節能性、吸聲性更強，加之一些裝配式建筑全面引用了智能化機電系統，所以為裝配式建筑功能賦予了信息化、數字化的特點。正因如此，裝配式建筑構件生產與安裝環節也體現出極高的自動化水平，采用的構件是預制產品，通過流水線自動化生產獲得，產品本身具有較高的精度與質量保障，將其運用在現場安裝施工環節，有利于縮短施工時間，降低現場施工作業難度，提升裝配式建筑整體質量[2]。

3.裝配式建筑的安裝施工效率更高，在提前預制構件之后，便可以將其運輸到施工現場，通過機械吊裝、安裝連接等方式進行組裝，這一環節無需再次制作構件，只需要裝配施工。所以對比傳統建筑模式施工時間縮短，也可以達到控制成本的目的?，F場所有原材料管控效果更加理想，降低了工程管理難度。

二、裝配式建筑設計標準體系構建

（一）裝配式建筑設計標準體系結構

裝配式建筑設計標準體系包括諸多集成系統，例如建筑結構、電氣設備與水管線系統，站在建筑行業角度，各個集成系統之間相互配合，是保證建筑質量與功能完善的重要前提。每個集成系統彼此之間必然會受影響，若其中任何一個集成系統在設計環節欠缺完整性，或者配合度差，便會對裝配式建筑結構、管理控制、整體質量帶來影響[3]。裝配式建筑與現澆建筑相比，所有構件之間必須要緊密配合，每個重要構件設計、銜接均有不同的要求。所以，獨立構件的規格與尺寸參數在實現標準化這一方面，要保證銜接位置規范性，以此提升裝配式建筑安裝施工效率，保證裝配式建筑整體質量。

（二）構建基本原則

構建裝配式建筑設計標準體系，在前期的標定階段需要考慮的因素比較多，應該立足于裝配式建筑施工需要達到的不同目標，其中包含功能設置的合理性、結構完善性、建筑工程綠色環保程度等[4]。為了達到以上目標，需要遵循一系列構建原則，具體包括以下幾點：

（1）裝配式建筑設計標準體系構建需要明確基本思路，有完善的標準，并且滿足裝訂設計標準、關鍵標準法基本原則，保證核心標準與工作方案、規劃內容一致；（2）裝配式建筑設計標準體系的構建理論在實踐中要保證合理，合理規劃系統和內部包含的各個子系統的關系，將設計標準體系中的各項內容合并、分解，從而滿足裝配式建筑施工要求，加強各個構件之間銜接、結構調整合理性；（3）裝配式建筑設計標準體系內有大量的專業術語和符號，構件體系階段要盡可能地統一，以免設計標準體系在后期應用的過程中出現內容重復現象。另外，則要遵循共性提升原則，相關內容合并之后加強結構緊湊性、系統規范性，杜絕內容重復、脫節等現象；（4）設計標準體系在當前行業環境下，必須要融合先進技術、材料與一些新工藝，總結裝配式建筑發展方向，滿足新時期環境下新技術材料等標準要求；（5）構建標準體系期間所涉及到的所有方法必須要清晰明確，并且劃分為強、弱兩種體系，以強體系為主體著重構建[5]。將不同標準所具有的聯系清晰地反映出來，提升設計標準體系操作可行性，在今后裝配式建筑施工過程中得到廣泛應用[6]。

（三）層次設計

裝配式建筑在設計環節對比傳統建筑，無論是建筑理念還是工藝技術均進行了創新與優化，采用現代化管理模式，著重體現設計的層次性。所以基于裝配式建筑全壽命周期范圍內裝配式建筑設計工作，構建設計標準體系也必須要體現出層次性的特點[7]。一般情況下構建裝配式建筑設計標準體系可以劃分三個層次：一為綜合性層次。劃分綜合性層次往往是將建筑群、單體建筑中所有的建筑系統作為基本對象或者組成元素，全方位了解綜合性層次的設計任務、裝配式建筑所在位置整體面積、功能需求、設計風格等技術標準。二為通用層次。劃分通用層次要將建筑系統與建筑所屬類型當做基本對象，根據空間結構要求劃分技術標準，將所有裝配式建筑分類技術與管理途徑全部組合。三為專用層次。該層次的劃分標準為單一技術，期間還需要掌握實現該目標的有效方法與手段，明確專項層次標準，保證裝配式建筑設計規范性[8]。

（四）構建技術

裝配式建筑設計與后期安裝施工階段，立足于宏觀視角呈現出線性狀態，傳統形式建筑的設計工作是以建造為前提，充分考慮建筑整體性。裝配式建筑雖然具有復雜性，但傳統建筑形式所體現的線性狀態卻相對減弱[9]。預制裝配式建筑的設計與安裝施工，除了要做好建造邏輯處理工作，還應該加強這兩項環節所有流程安排合理性。構建裝配式建筑設計標準體系，期間涉及到諸多子系統，為了能夠保證設計標準體系應用的可行性與可操作性，建議采用一體模塊化設計理念，從線性過渡為系統，期間還包括設計建造維度、實體系統信息系統、建造設計操作等諸多環節。

結合裝配式建筑設計規范要求，構建設計標準體系需要運用到BIM技術，在當前信息化時代下，建筑行業信息化建設越來越深入，裝配式建筑設計工作也開始廣泛應用先進的技術手段[10]。例如，G5軟件已經在預制裝配式建筑中有非常廣泛的運用，其作用在于逐漸實現了大規模裝配式建筑建設，不僅能夠節省成本，還切實提升了施工效率。當前BIM技術在裝配式建筑設計標準體系構建中運用，對于行業技術創新而言是非常有效的先進技術手段之一。

通常BIM技術需要結合信息技術、綠色環保技術，基于物聯網時代環境下，樹立互聯網理念以提升裝配式建筑設計工作質量為目標，發揮BIM技術優勢將裝配式建筑工期縮短，并且達到節能降耗的目的。裝配式建筑設計環節采用BIM技術，真正實現了管網一次性設計、洞口預留以及戶型組合拼裝[11]。與傳統建筑形式對比，大大緩解了重復性設計這一問題。除此之外，設計標準體系的構建還可以應用一體化設計技術，裝配式建筑技術前期預制生產與安裝施工環節關系非常密切，并且存在于建筑生產全過程中，采用先進的技術創新設計方式，發揮出裝配式建筑預制化這一特征，在傳統設計模式的基礎上融合一體化設計技術，在組件拆分、生產與組合等方面體現出明顯的優勢。因為裝配式建筑比較特殊，內墻裝飾層能夠預制填充墻體，采用保溫材料與防水材料均可以提前預制完成，隨后運輸到施工現場便可以獲得一體化墻體。從材料性能與后期使用效果方面呈現出良好的保溫性、防水性、穩定性特征。一般制作一體化墻體在建筑工程中使用，在當前行業環境下得到廣大從業者的青睞[12]。

裝配式建筑設計標準體系的構建運用模塊化設計技術，在現有基礎系統的基礎上將其劃分為多個獨立標準模塊，由設計人員制定設計規范，明確不同模塊邊界條件，即便各個模塊獨立，在設定的邊界條件要求下相互構建全新的系統。模塊化系統分解之后，獲得各個層級標準模塊。設計人員根據標準模塊與設計需求重新組合，為輸出賦予多樣性特點。搭建模塊化系統要在原有結構的基礎上，采用分散化技術為獨立模塊提供活力，使其能夠組建成為不同的簇群以及生態系統[13]。經過分解、分級、規則、選擇、組合之后，完成設計標準體系構建。例如，房屋居住工程可以根據不同的功能，將空間劃分為臥室、起居室、廚衛等各個功能區域，而這些功能區域都可以被稱作單位功能空間模塊，將其二次分解之后得到子模塊，分別對應單一的居住行為，即為單一功能空間模塊。采用模塊化設計方法，在工業化建筑的設計工作中是非常有效的手段之一。利用不同的組合搭配方式達到裝配式建筑產品生產定制的目的，有利于節省開發成本支出，提高設計工作效率，還能夠利用模塊化生產的方式達到規模效應，將設計流程簡化，在當前行業環境下不斷創新設計方案，充分利用現有設計資源，確保最終設計產品滿足客戶要求。最后建議采用個性化設計技術，基于標準化生產模式為裝配式建筑產品賦予個性化、多樣化特征。針對一些有特殊要求的關鍵技術，可以搭建以客戶驅動為前提的開放式架構模型，加強規模生產標準化。

三、裝配式建筑設計標準體系應用

裝配式建筑整體來說呈現出綜合性的特點，尤其是集成體系的構建，其中包括建筑結構、電氣設備、外維護、排水管線內裝等各個系統，且這些系統之間聯系非常緊密，若是其中一個流程控制不到位，必然會影響到裝配式建筑整體結構質量。所以，對于裝配式建筑各個系統的銜接需要保證標準化與規范化，這是裝配式構件預制加工非常重要的前提，也是保證后期安裝施工質量的關鍵性手段[14]。結合當前裝配式建筑發展情況，在設計標準體系應用方面依然面臨一些問題，例如設計標準體系內容完善與創新、與各個施工環節的融合等。為了能夠加強涉及標準體系應用的可操作性，要注意以下幾個問題。

（1）結合當前裝配式建筑的模數協調標準以及尺寸協調標準，編制設計標準體系，尤其是裝配式建筑尺寸參數，其中涉及到建筑電梯間、廚衛等各個功能區域尺寸；（2）經典的裝配式建筑要以業主提出要求為基準制定設計尺寸參數與模塊，所有系統之間的銜接也要保證標準化。例如，我國現有一線城市的人口基數龐大，針對保障性裝配式建筑的設計要提前展開調查，確定設計符合多數人員需求便可以確定其滿足標準化規范。另外，對于施工技術的選擇，也要在預置構件生產不同系統緊密銜接這方面著手，制定設計標準體系，為預制構件生產與安裝提供參考；（3）裝配式建筑在設計環節，所有設計人員必須要全面了解標準體系建設要求，按照裝配式建筑所有系統構建技術與方法要求，掌握不同設計方法的操作技巧，并且將現行標準化設計與裝配式建筑設計、后期安裝施工等環節充分融合。

裝配式建筑設計標準體系在實踐應用中，在系統工程學理論的基礎上構建霍爾三維結構模型，以此為前提衍生出空間六維模型，這是裝配式建筑設計標準體系得以全面應用的理論基礎。要明確設計標準體系構建流程、依存主體，詳細劃分設計標準體系標準類型[15]。其中，設計標準體系的依存主體要立足于各個設計階段、對象、性質分別展開分析。根據方案設計、初步設計、施工圖紙設計、構件加工圖紙設計等環節提出的要求，明確設計標準體系內容。結合前期調查采集到的裝配式建筑各項數據，加強設計標準體系應用的可行性與針對性。在對象組成方面，按照對象建筑實際應用功能主要有居住建筑、工業建筑、公共建筑和農業建筑這幾種類型，設計階段按照各個建筑類型有明確的側重點。性質組成方面具體包括技術設計與設計標準評價這兩項工作。創建裝配式建筑設計標準體系，其中包含六個基本維度，即階段維度、級別維度、等級維度、屬性維度、對象維度、性質維度。每個維度分別包括不同的內容，后期應用設計標準體系也要以這六個維度為主，綜合考慮裝配式建筑設計需求。滿足綠色環保、節能降耗功能性要求的同時，也能夠符合經濟性、專業性、規范性等技術方面的規定，這是裝配式建筑設計標準體系應用最為關鍵的問題。

四、結束語

綜上所述，構建裝配式建筑設計標準體系，需要結合裝配式建筑整體特征以及設計工作要求，立足于六個維度進行構建。期間必須要保證設計標準體系內容的清晰性、針對性與指導性，能夠在裝配式建筑預制構件生產與安裝施工等環節體現出其實質作用，提高裝配式建筑設計施工安裝效率。