基于BIM 技術的裝配式住宅外立面多樣化設計策略

龐春美*，韓科寧，林丹麗，韓科莉

（1.華藍設計（集團）有限公司，廣西南寧；2.成都華豐工程勘察設計有限公司南寧分公司，廣西南寧；3.廣西農業職業技術大學，廣西南寧；4.百色市住房和城鄉建設局，廣西百色）

2023 年9 月份廣西壯族自治區政府印發的《關于支持建筑企業增信心穩增長促轉型若干措施》中明確提出：5 000 平方米以上的政府投資項目帶頭推廣應用裝配式建筑，擴大裝配式建筑應用覆蓋率。近年來，廣西地區裝配式住宅的數量明顯增多，但是由于建筑構件采用預制形式，因此住宅外立面的形式較為單一、呆板，觀賞性不高。將BIM 技術應用到住宅外立面設計中，讓外立面形式多樣且富有韻律，兼顧觀賞性和實用性，這對于裝配式住宅的進一步推廣應用也有積極幫助。

1 項目概況

某新建裝配式住宅總建筑面積208 566.1 m2，容積率2.38，共20 層。地下2 層，為車庫和設備用房；地上18 層，為住宅樓。建筑采用鋼管束剪力墻結構體系，鋼管束為工廠預制、現場拼裝，在鋼管內澆筑混凝土后形成免支模鋼管束剪力墻。外立面由外墻板、陽臺、窗戶、樓梯間、單元入口等組成，外墻面使用棕色真石漆涂料粉刷，外墻掛板為160 mm 厚仿石保溫裝飾一體板。建筑外立面設計單一，缺乏辨識度，為提高外立面的多樣化效果，使用BIM 技術進行了優化設計。根據裝配式住宅的實際信息，使用BIM 體系中的Revit 軟件構建了住宅三維模型，并基于構件型式、色彩等方面的變化，分別創建了水平、垂直、網格三種組合的立面效果，確保在滿足住宅內部功能的基礎上，讓住宅外立面的形象更加多元和豐富。

2 基于BIM 技術的外立面多樣化設計

2.1 水平構圖下的模塊組合設計

2.1.1 預制外墻的水平組合

利用窗戶和窗間墻的水平組合，可以使住宅外立面的上下層次呈現出明顯的線狀分布，在此基礎上調整構件的尺度和空間關系，讓住宅外立面富有變化；利用窗下墻與旁邊墻體進行組合，再通過改變墻體的材質、顏色、分段等，也能營造視覺上的線性分布，如圖1 所示。

圖1 預制外墻的水平組合

如圖1 所示，在BIM 設計中改變外墻的材質，住宅建筑外立面的上下層次更加分明；同時，對外墻板實行錯落有致的排布，又能突出外立面上的橫向線條，從視覺上給人一種尺度更大的感覺。

2.1.2 外廊的水平組合

外廊的虛實組合能夠使住宅外立面形成明顯的水平劃分。外廊的“實”部，由墻體、欄板、廊柱等組成；外廊的“虛”部，是指欄板上方、廊柱之間的空間。在外立面設計中，適當增加實體的比例，形成“實多虛少”的布局，可以產生一種穩定的立面效果，虛實對立也能讓外立面的整體韻律感得到加強[1]。本項目采用了水平式外廊，因此在水平構圖下的模塊組合設計中，嘗試改變外廊的線性形態以達到豐富外立面的效果。例如在水平方向上使用直線條或曲線條，將住宅外立面劃分成帶狀形式，然后通過光線照射和凹凸對比，強化了外立面的虛實表現，提升了住宅外立面的立體感。

2.1.3 遮陽板的水平組合

在裝配式住宅的外立面設計中，可以將遮陽板當成立面水平線條，通過不同的水平組合達到外立面多樣化設計的效果。從位置上看，遮陽板可以在窗檐上口，也可以直接布置在陽臺上；從形式上看，遮陽板可以選擇固定式或調節式。如果選擇固定式遮陽板，通常與窗過梁進行水平組合，形成“一”字型或者“U”字型，這種布局的特點是能夠進一步強化外立面在水平方向上的構圖，利用構件的凹凸增強外立面的立體感，但是靈活性不夠。調節式遮陽板不依賴混凝土制作的固定構件，在布置上具有更強的靈活性，可以根據設計需要將其排列組合形成多樣化的型式，但是外立面的整體韻律感可能會被削弱[2]。

2.1.4 外露樓板及圈梁的水平組合

將窗戶置于圈梁中間，并通過圈梁對住宅外立面進行水平劃分。這種窗戶與圈梁的水平組合能夠實現圈梁與窗過梁的分開布置，讓上下樓層之間有一個明顯的劃分界線。在水平組合的基礎上改變細部構件，還能讓外立面呈現出多樣的效果。例如可以改變外露樓板的形狀，或者是調整樓板邊緣的寬度，讓外立面的橫向構圖得到增強。比較常見的設計方法是將原來直線型的水平線條，改成弧形或波浪形等，讓原本呆板、生硬的外立面變得更加活潑。

本項目中住宅外立面只包含一種陽臺單體形式，為了豐富外立面可以將兩個單體進行組合，達到弱化豎向線條、增加水平線條延伸度的效果，如圖2 所示。在Revit 軟件中打開項目，從插件“族庫大師”中選擇“我的族管理”，在當前頁面上選中“折線形陽臺”并載入項目中。

圖2 水平構圖構件及立面效果

2.2 垂直構圖下的模塊組合設計

2.2.1 外凸構件的垂直組合

將裝飾柱或承重柱外凸，并作有規律的垂直重復，是垂直構圖中常用的組合設計方式，通常在框架承重住宅中比較多見。對于室內承重柱向外延伸形成的構建，可以將其作為垂直分隔裝飾件處理。例如，以裝配式住宅外立面上的窗戶作為設計參考，利用外凸構件自上而下的將左右兩側的窗戶或陽臺分隔開來，營造出強烈的方向對比，從而改變外立面在視覺效果上的扁平缺陷，提升其韻律感。

2.2.2 窗下墻和窗間墻的垂直組合

在裝配式住宅的外立面設計中，窗與窗間墻之間需要進行明確區分，達到增強垂直構圖的效果。比較常見的設計方法是讓窗間墻適當向外延伸，并在墻體上方設計凸出造型，避免外立面裝飾的單調性[3]。對于窗下墻，可以將其作為裝飾面并且與窗戶進行垂直組合，利用窗戶和墻體材質的不同，在窗戶的“亮”與窗下墻的“暗”之間形成垂直方向上的強烈對比，讓住宅外立面呈現出多樣化的表現效果，如圖3 所示。

圖3 窗下墻與窗的垂直構件劃分

2.2.3 凸陽臺的垂直組合

陽臺是裝配式住宅外立面構圖的重要元素，為了增強垂直構圖，在設計時可以采取措施讓陽臺和外墻面實現視覺分離的效果。比較常見的做法是使用凸陽臺這類垂直式構件，與墻面進行組合，達到豐富立面效果的目的。在凸陽臺的形式上，選用半封閉式，用鋼化玻璃或者欄桿將凸陽臺圍起來，做到虛實結合。

本項目中使用單體陽臺構件，同一棟建筑中使用四個單體陽臺兩兩組合，組成了一個單體陽臺平面。同時，利用上下對齊的空調機籠，增強了垂直方向上立面裝飾的視覺效果。在設計時改變了單體陽臺平面的形狀，在視覺上讓組合單體向中心軸線聚攏，進一步增強了外立面的垂直效果，如圖4 所示。除此之外，將兩個半包圍的凸陽臺以對稱形式布置，與豎向圍護結構組合，得到了一個半圍合空間，這種設計方式能夠在一定程度上放大住宅外立面在垂直方向上的空間效果。

圖4 垂直構圖構件及立面效果

2.3 網格構圖下的模塊組合設計

2.3.1 外露梁柱的網格式組合

在裝配式住宅的外立面設計中，如果將水平和豎向方向上的線條進行簡單的交叉、組合，得到的網格狀立面沒有明顯的規律性，甚至會給人一種凌亂的觀感。因此，基于網格構圖的模塊組合設計，可以靈活選擇實體或者虛體進行立面分隔，既可以保證分隔線條的多變性，同時又能改變構件之間空間的尺寸與形狀，讓住宅外立面形式呈現出多種變化，提高其視覺觀賞效果[4]。例如，選擇梁、柱、貼面等實體構件作為分隔線條，同時科學設計構件自身的尺寸以及相鄰構件之間的距離，以便于建立起較強的網格關系，如圖5所示。

圖5 外露梁柱的網格組合

2.3.2 遮陽板的網格式組合

遮陽板根據布置形式的不同，有水平式、垂直式和綜合式；根據其結構的不同，又可分為擋板式、百葉式等多種類型。在利用遮陽板組成住宅外立面的網格時，可以靈活選用不同類型的遮陽板進行組合，這樣既可以兼顧遮陽的實用價值，同時還能起到豐富立面、避免過于單調的效果。例如，改變遮陽板的安裝位置，以及根據窗戶的大小、形式選擇不同尺度的遮陽板。在住宅外立面上錯落有致的遮陽板，形成了富有規律的縱橫線條，兼顧了實用價值和觀賞價值。

本項目在進行網格構圖下的模塊組合設計時，主要選擇外露梁柱、遮陽板等構件進行外立面網格劃分，同時為了提升外立面的多樣化和豐富度，還運用了不同材質和顏色的構件，與外立面上的其他組成元素（如外墻貼板等）進行組合，進一步強化了水平和豎直方向上的線條，讓立面網格的韻律性得到了加強，如圖6 所示。

圖6 網格構圖構件及立面效果

如圖6，本項目的網格式構圖主要包含兩種單體，將單體1 和單體2 加以組合形成一個模塊。在模塊中使用比較明顯的水平線條與垂直線條營造網格狀的視覺效果。該模塊將窗戶、陽臺以及空調機位三者合而為一，體現了裝配式住宅一體化的特點。同時，對于住宅外立面上的其他構件元素做簡化設計，一方面是減少預制裝配的工作量，另一方面則是以陽臺外基準對主要的構件元素進行簡單的排列組合，呈現出更加規整、流程的視覺效果[5]。除此之外，對于功能上具有關聯性的模塊單元進行了疊加，進一步突出了裝配式住宅外立面的立體感。以圖6 為例，將模塊進行單體疊加后，利用顏色將網格與外墻面進行區分，在保證外立面規整、有韻律的同時，還能劃分出明顯的層次，取得了較好的立面裝飾效果。

3 結論

裝配式住宅的外立面包含了外墻板、陽臺、窗戶、單元入口等部分。在使用BIM 技術進行住宅建模和立面設計時，要兼顧實用性和美觀性。通過功能構件的多樣性組合，改變構件在水平和豎直方向上的排列組合方式，讓整個外立面呈現出變化和韻律，給人以視覺上的強烈對比，豐富立面效果，讓裝配式住宅也能具有較強的觀賞性。