谈装配式混凝土结构设计

解　博

(山西晋设拓凡建筑设计咨询有限公司，山西 太原　030013)

0　引言

近年来，随着城市化进程的快速推进，粗放型建筑已经不能满足居民对住宅质量的要求，在国家大力推进建筑工业化的背景下，装配式建筑应运而生。与传统现浇建筑相比，装配式建筑有以下四个显著的优点：提高质量、加快工期、节约人工、保护环境。

1　与装配式建筑相关的概念

1.1　装配式建筑

装配式建筑是指由预制部品部件在工地通过可靠的连接方式装配而成的建筑。从结构形式上来讲，装配式建筑又分为装配式混凝土结构、装配式钢结构、装配式木结构。根据新发布的国家标准：GB/T 51129—2017装配式建筑评价标准(以下简称《标准》)，装配式建筑还须同时满足4个条件：1)主体结构部分的评价分值不低于20分；2)围护墙和内隔墙部分的评价分值不低于10分；3)采用全装修；4)装配率不低于50%。

1.2　装配率

单体建筑室外地坪以上部分的主体结构、围护墙和内隔墙、装修和设备管线，这三块内容采用预制部品部件的综合比例。关于装配率的计算问题，《标准》中有明确的计算公式，本篇不再赘述。

1.3　BIM技术

BIM是(Building Information Modeling)——建筑信息模型的简称，是在计算机辅助设计的基础上发展起来的三维数字信息集成，将建筑工程项目全过程各种相关信息的工程数据收录、整合，并加以分析，最终建立数据模型，构建一个可以为装配式建筑全产业链共享的资源信息平台。

与设计专业密切相关的BIM软件有：1)建模软件，常用的有Revit，ArchiCAD，Bentley，Rhino(犀牛)，Tekla；2)分析软件，常用的有PKPM结构设计、绿建设计、节能设计、清华日照等。

2　BIM技术在装配式建筑设计阶段的应用

BIM技术是贯穿于整个装配式建筑从设计、生产到施工、装修、管理的建设全过程的技术模式；到装配式建筑需要拆除时，BIM技术又能够筛选出可回收利用的资源进行二次开发，最终服务于装配式建筑全寿命周期。

那么BIM技术在设计阶段的应用价值主要体现在以下四个方面。

2.1　全专业协同设计

这里说的全专业是指建筑、结构、给排水、电气、暖通这五个设计中需要配合的专业。一个项目要完成，需要各专业之间的密切配合，在传统分散低效的协作模式中，常常会因为配合不到位而导致返工甚至重修，而采用BIM技术就可以减少或避免这种情况发生。利用BIM技术搭建的平台，设计人员可以将各自专业的信息快速传递，借助BIM技术与“云端”技术，将含有各自专业设计信息的模型统一上传至BIM平台，可视化三维模型使设计成果直观呈现，同时还可以通过碰撞和自动纠错功能，筛选出专业间的设计冲突，方便设计人员进行调整，节省时间和精力，提高设计精度和效率。

2.2　标准化设计

这里提到的标准化，不是否认多样化，而是在尊重多样化的基础上建立的标准，是通过统一模数尺寸、减少预制构件的种类来实现的标准化，继而利用已形成的标准化构件库来组合、搭配形成多样化的建筑户型规格。

装配式建筑是由标准化的预制构件或部品部件组装而成。所以借助BIM平台建立标准化预制构件库是装配式建筑设计的第一步。BIM平台实现了信息共享，设计人员将设计信息上传至项目的“云端”服务器，BIM软件对这些信息进行整合，并构建装配式建筑构件库。随着云端构件库的积累，设计人员可以对同类构件进行优化，从而形成装配式建筑预制构件的标准化构件库。标准化构件库的形成，对设计人员积累设计户型、实现多样化有更好的帮助。

2.3　精细化设计

对预制部品部件进行精细化设计，可以减少在施工中较易出现的组装偏差问题。BIM技术可以实现对预制构件的参数精确设计、精准定位。BIM的可视化三维模型可以让设计师直观地看到待装配的预制构件之间的连接契合度，并利用碰撞检查功能，分析预制构件连接节点是否安全可靠，从而避免由于构件安装错位而导致的资源浪费。

BIM精细化设计充分考虑管线及其他的相关预留预埋，预留预埋的质量关系到工期和成本，及时准确做好预留预埋工作，是安装工作顺利进行的基本条件。

2.4　工程量统计

BIM软件通过分类统计进行快速的工程量分析，实现对成本的初步控制。

设计人员可以利用BIM模型中存储着的信息对各类部品部件的数量、尺寸、类别等参数进行统计，然后根据材料的一般定价，即可预估整个项目经济指标。设计人员可以实时查看经济指标是否满足业主要求。同时，模型数据会随着设计自动更新，确保工程统计信息的准确性。

3　装配式混凝土结构设计的要点

3.1　方案设计

设计单位要在了解项目定位、规模、成本等因素的基础上，制定合理的设计方案，提高预制构件的标准化程度，坚持少规格、多组合的设计原则。平面及立面设计时就要考虑预制部品部件生产、运输、安装的可行性，避免因为某一环节无法实现而导致的成本增加、工期延误。

3.2　初步设计

在初设阶段，各专业设计人员要做好协同设计，结合管线、埋件的预留预埋，确定合适的预制构件尺寸，初步进行经济性评估，确保成本可控。

3.3　施工图设计

设计单位与生产单位、施工单位之间要加强沟通、密切配合，精确定位预制构件的尺寸以及预留孔洞等。预制构件的设计核心就是要坚持标准化的原则，减少部品部件种类，有效控制工程总投资。对于项目中的一些异形部位，在保证工程质量以及装配率达标的前提下可以采用现浇方式。

4　结语

装配式建筑是社会经济发展的必然产物，是建筑产业绿色发展的必然选择。我国装配式建筑起步较晚，但我们也在借鉴国外先进技术的基础上，发布了适合自己的规范和标准，并且一直在补充和完善，相信通过我们共同的努力，我国的建筑业一定能踏上新征程，迈上新台阶。

参考文献：