裝配式建筑構(gòu)件二次深化設(shè)計(jì)淺析設(shè)計(jì)淺析

摘　要：裝配式結(jié)構(gòu)將是現(xiàn)在乃至將來建筑發(fā)展的方向，特別是結(jié)合各種智能化、可視化及可模擬化的先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)，更加能夠體現(xiàn)它在節(jié)能環(huán)保、節(jié)約資源，減少噪音污染和質(zhì)量控制等方面的作用。本文將結(jié)合裝配式結(jié)構(gòu)相關(guān)構(gòu)件，在實(shí)際施工中進(jìn)行的二次深化的相關(guān)點(diǎn)論述，重點(diǎn)對(duì)裝配式構(gòu)件的二次深化實(shí)際應(yīng)用工程案例分析，進(jìn)一步總結(jié)其他裝配式構(gòu)件中進(jìn)行二次深化的要點(diǎn)及結(jié)論。

關(guān)鍵詞：裝配式結(jié)構(gòu)；二次深化；BIM技術(shù)

1 引言

裝配式結(jié)構(gòu)建筑二次深化設(shè)計(jì)，是預(yù)制裝配混凝土建筑實(shí)施的一項(xiàng)關(guān)鍵工作，而BIM技術(shù)是指以建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、電氣等專業(yè)運(yùn)營周期內(nèi)的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立相關(guān)模擬建筑實(shí)體的建筑模型?；贐IM的裝配式構(gòu)件的二次深化設(shè)計(jì)，其意義在于預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的前期，把裝配式構(gòu)件的設(shè)計(jì)圖紙三維立體化，在此過程中發(fā)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件的不合理之處，能否與后續(xù)施工工序相結(jié)合，以及后續(xù)吊裝施工的可操作性、便捷性等方面，結(jié)合可視化三維模型全方位的模擬，做到事前優(yōu)化控制和設(shè)計(jì)，把問題再前期全部優(yōu)化掉，減少后期現(xiàn)場(chǎng)施工誤差，加快施工的進(jìn)度，從而為項(xiàng)目創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)

裝配式建筑的典型特征是節(jié)能環(huán)保、質(zhì)量可控。經(jīng)過這些年裝配式建筑的發(fā)展，總體的設(shè)計(jì)理念、構(gòu)件制作與運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)吊裝及安裝等施工流程已逐步成熟。通過裝配式建筑各個(gè)BIM構(gòu)件庫的建立，隨著BIM構(gòu)件的數(shù)量、種類和規(guī)格的不斷增加，逐步構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制構(gòu)件庫，為后續(xù)裝配式建筑的發(fā)展奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。預(yù)制混凝土裝配整體式結(jié)構(gòu)充分利用構(gòu)件工廠化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)工廠化、運(yùn)輸物流化以及安裝專業(yè)化，大幅度提高了施工生產(chǎn)效率，縮短了施工工期，減少了施工材料如鋼筋、混凝土的超耗浪費(fèi)及施工建筑垃圾的產(chǎn)生，營造出了綠色環(huán)保的文明工地?；炷裂b配式預(yù)制件與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比有著明顯的優(yōu)勢(shì)，其標(biāo)準(zhǔn)化、科技化的生產(chǎn)方式?jīng)Q定了施工拼接更為便捷迅速，能大大提高施工效率，同時(shí)產(chǎn)生的建筑垃圾與廢棄物較少，施工過程中能減少對(duì)環(huán)境的影響。裝配式建筑有以上諸多優(yōu)點(diǎn)，我國裝配式建筑在短短幾年內(nèi)發(fā)展迅猛，發(fā)展的同時(shí)也有需改進(jìn)提高的方面，比如國內(nèi)對(duì)裝配式預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)規(guī)范不完善，各地采用的設(shè)計(jì)手法及對(duì)應(yīng)的施工方式存在差異，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使其在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中存在一些問題，裝配式構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)不合理，未考慮施工的可操作性，預(yù)制構(gòu)件廠區(qū)較遠(yuǎn)，運(yùn)輸成本高，產(chǎn)品質(zhì)量精度無法保證，現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件堆放無序，施工人員經(jīng)驗(yàn)不足等問題，都在一定程度上影響裝配式建筑的進(jìn)一步推廣。

3 BIM與裝配式施工結(jié)合的意義

3. 1 應(yīng)用工程項(xiàng)目概況

上海瑞虹新城七號(hào)地塊發(fā)展項(xiàng)目工程位于上海市虹口區(qū)嘉興路街道，包含10棟高層住宅，2棟低層商業(yè)及相關(guān)配套用房，項(xiàng)目總用地面積4.2萬平方米，總建筑面積23.6萬平方米，其中地上建筑面積17萬平方米，地下建筑面積6.6萬平方米，基礎(chǔ)形式為樁筏基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)形式：主樓為裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)，車庫、商業(yè)、禮儀大堂、變電站、垃圾壓縮站為框架結(jié)構(gòu)，其中包含一棟全裝配式工法樓。為強(qiáng)化施工裝配式構(gòu)件深化設(shè)計(jì)應(yīng)用，過建立BIM技術(shù)參數(shù)構(gòu)件族，借由三維施工模擬技術(shù)的運(yùn)用、獲取構(gòu)件工程數(shù)據(jù)的方式，促進(jìn)裝配式施工從粗糙的施工拼接往更合理的精密安裝方向進(jìn)步。本項(xiàng)目在施工過程中，運(yùn)用BIM技術(shù)在縮短工期，提高工程質(zhì)量、減少資源浪費(fèi)、降低成本和合理使用勞動(dòng)力等方面發(fā)揮了重要作用。

3. 2 二次深化要點(diǎn)

一般原則我們遵循：第一標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是工業(yè)化建造的基礎(chǔ)條件，應(yīng)該通過建筑的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化和連接節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化；第二是要考慮二次深化后工程生產(chǎn)的方便性與經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)還要考慮施工的相關(guān)因素。基本要求也不能違背建筑功能要求、安全性要求（承重）和現(xiàn)場(chǎng)吊裝的要求。

構(gòu)件的二次深化設(shè)計(jì)要點(diǎn)：第一是規(guī)格，考慮生產(chǎn)、堆放、運(yùn)輸?shù)葘?duì)構(gòu)件規(guī)格的限制，構(gòu)件高度一般不超過4m，寬度在6m 左右。第二是重量，考慮構(gòu)件運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)吊裝等條件限制，墻體構(gòu)件一般在5 至8 噸比較適宜。第三是外觀，構(gòu)件外觀線條簡潔規(guī)整可降低生產(chǎn)過程中脫模難度，減少缺棱掉角現(xiàn)象，凹角利于模具設(shè)計(jì)，預(yù)留洞口、接茬部位、滴水線等部位做脫模坡度。第三是外露鋼筋，一般要求均勻、統(tǒng)一布置，減少鋼筋間距、型號(hào)的變化，避免密集排布，這都可以給構(gòu)件生產(chǎn)及現(xiàn)場(chǎng)安裝帶來便利。第四是細(xì)部設(shè)計(jì)，脫模的方式、脫模角度、脫模吊點(diǎn)、吊裝吊點(diǎn)、對(duì)埋件的要求，窗框的做法、滴水線(或鷹嘴)的做法、踢腳做法等。

3.3 本項(xiàng)目裝配式構(gòu)件二次深化列舉

從BIM 模型而言，預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)的現(xiàn)澆式結(jié)構(gòu)，有著顯著差別，其中重要一點(diǎn)體現(xiàn)就是構(gòu)件族參數(shù)化的建立。通過建立BIM 模型，將預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)圖紙和構(gòu)件BIM 模型數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)合，依靠BIM 技術(shù)管理構(gòu)件的從生產(chǎn)到施工結(jié)束的每一個(gè)階段，并對(duì)每一階段制定相應(yīng)模型，為此我們做了大量的構(gòu)件深化設(shè)計(jì)，預(yù)制陽臺(tái)深化三維模型如圖1 所示，深化了防護(hù)欄桿的立柱螺栓預(yù)留口和背面滴水線一次預(yù)制成型。

預(yù)制樓梯構(gòu)件深化設(shè)計(jì)如圖2 所示，深化了樓梯滴水線與樓梯踏步防滑構(gòu)造，為了防止踏步陽角的防脫落，還在樓梯配筋是在踏步陽角位置預(yù)留了加強(qiáng)鋼筋，本項(xiàng)目還結(jié)合防護(hù)欄桿的樣式與具體做法，合理優(yōu)化欄桿立柱的位置，在預(yù)制樓梯中二次深化出立柱的預(yù)留口，以便于后期的欄桿施工。

專用吊具深化設(shè)計(jì)如圖3 所示，在疊合板位置預(yù)埋帶螺帽的專用吊裝螺釘，同時(shí)采用帶企口專用吊裝卡扣吊裝，確保了安全的同時(shí)也加快了吊裝的進(jìn)度。

疊合板線盒二次優(yōu)化如圖4 所示，原設(shè)計(jì)疊合板上線盒高度為60mm，基本與疊合板上口平，不易于后續(xù)的施工，通過前期建模發(fā)現(xiàn)到此問題，后面通過二次深化，將線盒的高度優(yōu)化為100mm，方便后續(xù)的施工。

線管出墻二次優(yōu)化如圖5所示，原設(shè)計(jì)在預(yù)制構(gòu)件頂部只預(yù)留出來了線管的接口，二次深化后做法是在構(gòu)件加工時(shí)在模具上開洞后伸出構(gòu)件100mm，預(yù)留出一定高度的線管，便于后續(xù)翻管對(duì)接。

預(yù)制混凝土墻內(nèi)線管路徑二次優(yōu)化如圖6、圖7所示，該部位為廚房間，二次深化的內(nèi)容是原PC設(shè)計(jì)圖紙的做法是在墻上的每個(gè)接線盒的預(yù)埋管都單獨(dú)從墻體向上預(yù)留，經(jīng)二次深化，我們只保留接線盒的最外側(cè)一個(gè)上預(yù)留線管，聯(lián)排的線盒由增加的橫向線管連通，經(jīng)二次深化后大大減少了線管和電線的使用量，達(dá)到了降本增效的目的。

飄窗擋水臺(tái)深化設(shè)計(jì)如圖8所示，在飄窗外側(cè)設(shè)置擋水臺(tái)，與滴水槽。同時(shí)我們還利用BIM技術(shù)的可視化特點(diǎn)進(jìn)行各構(gòu)件的深化，并結(jié)合裝配式預(yù)制構(gòu)件的制作及安裝，顯著的提高了建筑產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

3. 4 應(yīng)用效果分析

通過項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)以上幾點(diǎn)的二次深化應(yīng)用成果來看，取得了較好的成果，特別是在預(yù)制陽臺(tái)、預(yù)制樓梯、墻內(nèi)線管路徑二次優(yōu)化、疊合板線盒二次優(yōu)化和飄窗擋水臺(tái)二次深化等方面通過前期借助BIM工具手段，為后期的施工帶來了很大的便利，以及整體施工成型質(zhì)量也得到了業(yè)主的好評(píng)。

4 裝配式構(gòu)件二次深化的拓展

預(yù)制板：在疊合板周邊做10mm寬5mm深企口，與預(yù)制墻連接處采取座漿方式，與模板連接處墊海綿條；預(yù)制板與預(yù)制板、預(yù)制板與現(xiàn)澆板端部做成企口，寬度為100mm，深度為5mm；預(yù)制板跨梁連接采用預(yù)留鋼筋長度滿足搭接長度要求，梁頂標(biāo)高降到板底標(biāo)高；疊合板現(xiàn)澆層預(yù)埋管線采用PVC管，通過BIM軟件提前布設(shè)管線走向和預(yù)留洞位置，為實(shí)際施工提供操作依據(jù)；嚴(yán)格控制預(yù)制板的厚度，為機(jī)電管線預(yù)埋留有足夠空間。預(yù)制墻：在預(yù)制墻與砌塊墻連接處做成寬100mm，深10mm企口；預(yù)制墻頂預(yù)留插筋應(yīng)采取梯子筋定位措施，保證在制作時(shí)位置準(zhǔn)確；預(yù)制墻預(yù)留穿墻螺栓孔高度與間距應(yīng)與現(xiàn)澆墻模板加固體系一致；預(yù)制外墻在窗附框處做5mm深企口；預(yù)制外墻預(yù)留100mm面層抹灰,留出玻纖網(wǎng)與現(xiàn)澆墻保溫層搭接。

預(yù)制樓梯：樓梯間隔墻采用預(yù)制墻，側(cè)向與預(yù)制樓梯連接；預(yù)制樓梯踏步留毛面，預(yù)留20mm后期做裝飾面。

5 結(jié)束語

當(dāng)前，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)合BIM技術(shù)的住宅產(chǎn)業(yè)化工程綜合應(yīng)用技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，此種建造模式能較大程度的減少資源浪費(fèi)，推進(jìn)建造技術(shù)革新，強(qiáng)化建筑施工質(zhì)量，在未來的建筑行業(yè)中將占據(jù)重要位置。通過BIM技術(shù)的分析，以構(gòu)件族為中心模仿各類位置狀況，為快速?zèng)Q策建立了基礎(chǔ)；訂立符合施工項(xiàng)目相關(guān)的BIM標(biāo)準(zhǔn)是應(yīng)用該技術(shù)的前提；現(xiàn)場(chǎng)信息、機(jī)械設(shè)施信息等必須結(jié)合BIM模型使用。而BIM技術(shù)的廣泛使用也將推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度，對(duì)住宅產(chǎn)業(yè)化有著重要意義。