裝配式建筑構(gòu)件二次深化設(shè)計淺析設(shè)計淺析

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計算機技術(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，在實際施工中進行的二次深化的相關(guān)點論述，重點對裝配式構(gòu)件的二次深化實際應用工程案例分析，進一步總結(jié)其他裝配式構(gòu)件中進行二次深化的要點及結(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，是預制裝配混凝土建筑實施的一項關(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)運營周期內(nèi)的各項信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立相關(guān)模擬建筑實體的建筑模型?；贐IM的裝配式構(gòu)件的二次深化設(shè)計，其意義在于預制構(gòu)件生產(chǎn)的前期，把裝配式構(gòu)件的設(shè)計圖紙三維立體化，在此過程中發(fā)現(xiàn)預制構(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，把問題再前期全部優(yōu)化掉，減少后期現(xiàn)場施工誤差，加快施工的進度，從而為項目創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益。

2 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工特點

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)計理念、構(gòu)件制作與運輸、現(xiàn)場吊裝及安裝等施工流程已逐步成熟。通過裝配式建筑各個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)建標準化預制構(gòu)件庫，為后續(xù)裝配式建筑的發(fā)展奠定了扎實的基礎(chǔ)。預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)，實現(xiàn)了預制構(gòu)件設(shè)計標準化、生產(chǎn)工廠化、運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配式預制件與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比有著明顯的優(yōu)勢，其標準化、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，同時產(chǎn)生的建筑垃圾與廢棄物較少，施工過程中能減少對環(huán)境的影響。裝配式建筑有以上諸多優(yōu)點，我國裝配式建筑在短短幾年內(nèi)發(fā)展迅猛，發(fā)展的同時也有需改進提高的方面，比如國內(nèi)對裝配式預制構(gòu)件設(shè)計規(guī)范不完善，各地采用的設(shè)計手法及對應的施工方式存在差異，缺乏統(tǒng)一的標準，使其在施工現(xiàn)場應用中存在一些問題，裝配式構(gòu)件的深化設(shè)計不合理，未考慮施工的可操作性，預制構(gòu)件廠區(qū)較遠，運輸成本高，產(chǎn)品質(zhì)量精度無法保證，現(xiàn)場構(gòu)件堆放無序，施工人員經(jīng)驗不足等問題，都在一定程度上影響裝配式建筑的進一步推廣。

3 BIM與裝配式施工結(jié)合的意義

3. 1 應用工程項目概況

上海瑞虹新城七號地塊發(fā)展項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。為強化施工裝配式構(gòu)件深化設(shè)計應用，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)的運用、獲取構(gòu)件工程數(shù)據(jù)的方式，促進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步。本項目在施工過程中，運用BIM技術(shù)在縮短工期，提高工程質(zhì)量、減少資源浪費、降低成本和合理使用勞動力等方面發(fā)揮了重要作用。

3. 2 二次深化要點

一般原則我們遵循：第一標準化設(shè)計是工業(yè)化建造的基礎(chǔ)條件，應該通過建筑的標準化設(shè)計實現(xiàn)預制構(gòu)件的標準化和連接節(jié)點的標準化；第二是要考慮二次深化后工程生產(chǎn)的方便性與經(jīng)濟性，同時還要考慮施工的相關(guān)因素?；疽笠膊荒苓`背建筑功能要求、安全性要求（承重）和現(xiàn)場吊裝的要求。

構(gòu)件的二次深化設(shè)計要點：第一是規(guī)格，考慮生產(chǎn)、堆放、運輸?shù)葘?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)件運輸及現(xiàn)場吊裝等條件限制，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，預留洞口、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、型號的變化，避免密集排布，這都可以給構(gòu)件生產(chǎn)及現(xiàn)場安裝帶來便利。第四是細部設(shè)計，脫模的方式、脫模角度、脫模吊點、吊裝吊點、對埋件的要求，窗框的做法、滴水線(或鷹嘴)的做法、踢腳做法等。

3.3 本項目裝配式構(gòu)件二次深化列舉

從BIM 模型而言，預制裝配式結(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，將預制構(gòu)件生產(chǎn)圖紙和構(gòu)件BIM 模型數(shù)據(jù)進行統(tǒng)合，依靠BIM 技術(shù)管理構(gòu)件的從生產(chǎn)到施工結(jié)束的每一個階段，并對每一階段制定相應模型，為此我們做了大量的構(gòu)件深化設(shè)計，預制陽臺深化三維模型如圖1 所示，深化了防護欄桿的立柱螺栓預留口和背面滴水線一次預制成型。

預制樓梯構(gòu)件深化設(shè)計如圖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留了加強鋼筋，本項目還結(jié)合防護欄桿的樣式與具體做法，合理優(yōu)化欄桿立柱的位置，在預制樓梯中二次深化出立柱的預留口，以便于后期的欄桿施工。

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

疊合板線盒二次優(yōu)化如圖4 所示，原設(shè)計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)計在預制構(gòu)件頂部只預留出來了線管的接口，二次深化后做法是在構(gòu)件加工時在模具上開洞后伸出構(gòu)件100mm，預留出一定高度的線管，便于后續(xù)翻管對接。

預制混凝土墻內(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)計圖紙的做法是在墻上的每個接線盒的預埋管都單獨從墻體向上預留，經(jīng)二次深化，我們只保留接線盒的最外側(cè)一個上預留線管，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，達到了降本增效的目的。

飄窗擋水臺深化設(shè)計如圖8所示，在飄窗外側(cè)設(shè)置擋水臺，與滴水槽。同時我們還利用BIM技術(shù)的可視化特點進行各構(gòu)件的深化，并結(jié)合裝配式預制構(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 應用效果分析

通過項目團隊對以上幾點的二次深化應用成果來看，取得了較好的成果，特別是在預制陽臺、預制樓梯、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。

4 裝配式構(gòu)件二次深化的拓展

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

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

5 結(jié)束語

當前，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)合BIM技術(shù)的住宅產(chǎn)業(yè)化工程綜合應用技術(shù)持續(xù)進步，此種建造模式能較大程度的減少資源浪費，推進建造技術(shù)革新，強化建筑施工質(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，為快速決策建立了基礎(chǔ)；訂立符合施工項目相關(guān)的BIM標準是應用該技術(shù)的前提；現(xiàn)場信息、機械設(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產(chǎn)業(yè)化進度，對住宅產(chǎn)業(yè)化有著重要意義。