装配式混凝土建筑装配方案研究

夏运生 马三蕊

（黄河交通学院， 河南 焦作 454950）

0 前言

中国作为全球最大的发展中国家，俨然已经成为全球的经济发展引擎。中国的建筑也发展那是突飞猛进，碾压全球各个国家。我国房屋建设，路桥建设、地铁建设、铁路建设等等都给世界树立了标杆。据统计，每年我国建筑业水泥、钢材的使用量已经快占到全球消耗量的二分之一。如此大的工程建设体量对工程建设的效率和质量是要求非常高的。装配式混凝土建筑就应运而生，它具有环保、效率高、质量好等许多优点，但装配方案的选择至关重要。一旦装配方案错误就会造成人力、物力、资源、时间等等的巨大浪费，因此混凝土装配式建筑施工前的装配方案设计、评估很重要。

1 装配式建筑设计方案国内外研究现状

装配式建筑设计施工方案关系到整个工程项目的造价和进度。国外建筑学家Shadram 等人设计了一个基于BIM 的方案评估方法，是根据建筑工程项目材料质量和项目运行使用情况来综合评判各种设计方案，找到多种因素的一个平衡点去选择最佳装配方案，以达到工程质量最优，项目生命周期最长的目的。我国田东等建筑师，则以预制构件的造型设计为起点，继而分析装配式混凝土预制构件的生产效率、施工质量以及建造成本和产出等因素，最终得出最优装配方案。

2 装配式混凝土建筑装配方案的重要指标

2.1 预制程度

我国政府对装配式混凝土装配方式很重视，对工程项目的装配式施工进行了多维度的要求。比如政府要求工程项目的装配数量和规模达到多少，对新建工程的装配率和预制率需要达到多少比例。对于装配式建筑而言,其中装配预制程度是建筑项目的重要指标。按照不同工程类别，不同地区对工程装配预制程度要求也不同。目前有些省份对项目的装配预制率要求从15%-30%不等，今后可能会要求达到50%以上。为了鼓励装配式建筑预制率，政府也给予各个项目一定补贴和优惠，甚至政府强制要求项目必须达到装配预制率达到多少，否则项目就不予审批和通过。这样显而易见，我国政府对装配式建筑的预制率还是非常看重的，预制程度是装配式建筑的重要指标之一。

2.2 可持续性

装配式建筑要与当前经济社会发展相适应，在建筑物全生命周期内遵循现代可持续发展理念，结合建筑技术、社会现状、生态环境和制造成本等多个维度建立起一套科学合理的装配方案选择体系。可持续装配方案选择的指标体系,可以从定量数据和定性指标两个方面获得，定量方面就是通过数据计算和分析得出方案选择的结论；定性方面则通过建筑物性能、生命周期、安全性等方面来衡量。定性的指标不同定量的指标，定性指标可以人为判断和评估。针对不同建筑工程项目我们采用要求专业内国家权威专家、学者、主管部门进行专业评估。评估的对象有很多，对于和建筑工程项目相关的企业及产品都要进行评估，比如项目设计单位、零部件供应商、混凝土生产商、施工单位及其他们所生产的商品都要进行评估。因为评估内容涉及方面广，所以专家组成员也涉及各个行业，是来自于不同领域的专业技术人才，都属于业内专家。这样每位专家给出的评估结果都是最权威的，根据各个专家的评估分值进行权重配比，最终得出的定性指标绝对是当今科学技术水平下最合理的一个结论。首先,要求我们全面的给专家们提供混凝土装配工程的详尽资料和可供选择的装配方案以及工程要求的关键性指标，作为工程定性指标的初始基本要求。其次,专家们在评估过程中，他们会根据他们的专业知识和从业经验对定性指标给以专业建议，进而会针对具体工程项目给出标准性评价数据，让定性指标更具有科学性，更有利于混凝土装配方案的优化和选择。最后,虽然混凝土装配方案是按照性指标进行评估的，但结合数据的采集、分析、比较,采用区分定量矩阵方法发现冗余的关键性指标并对其进行相关定量指标的分析和优化,得到装配式建筑装配方案的各个关键性初始评价指标,并通过使用资料和条件评价信息等方法确定各个关键性指标的权重。经济维度的指标直接反映了建筑项目对利益相关者的经济影响,以及对当地、全国以至全球经济的影响。经济维度指标是通过查询建筑项目的财务指标或者非财务指标获得,以了解装配式混凝土建筑从建造、维护到处置回收的全生命周期过程中,该装配式建筑的利益相关者的资金流动以及对社会的主要经济影响。社会维度是指在可持续发展理念的底线,社会层面是指装配式混凝土建筑在规划、建设和使用情况过程中的社会责任履行情况,及其对企业、社区和社会的可持续发展产生的影响。对于企业来说,企业履行社会责任能够使企业更好的协调与当地社会、当地居民的关系,为企业提供更好的发展环境,这是社会与企业共同可持续发展的关键途径。

3 装配方案支持系统软件实现

装配方案的最优化方案选择离不开数学、管理学、建筑学、统筹学、信息技术等多门学科，只是计算机信息技术为用户数据分析和模型建立提供了重要支持。装配式混凝土建筑装配方案支持系统用途在于帮助设计人员分析装配混凝土建筑可持续性等多项指标,并根据实际工程情况帮助者获取最优装配方案。从中可以看出该装配方案软件支持系统主要包含三方面：

3.1 参考数据

系统软件在进行数据分析时候，必须有大量的基础数据可以比较，数据越多，越真实，比较分析出的结论就越准确。这就需要装配方案体系设计人员搜集大量的相关数据导入到软件系统中，经过系统软件比较分析得出正确决策。整个决策过程如图1 所示：

图1 装配方案决策流程

3.2 模型库的建立

混凝土装配方案的模型建立过程是个复杂的过程,需要根据不同的建筑工程特性采用不同的模型。不同类型的建筑项目装配方案模型也不一样，根据路桥、楼房、水利工程等不同建筑特点，调用特定模型，提高方案决策效率。传统的模型库建立方法是通过结构化数值算法求解正确模型，这种方法结论单一，可操作性不强。通过实践得出三库结构模型法对于装配式方案选择效果更佳。三库为模型库、方法库和数据库。 装配方案设计人员通过人机交互系统，对数据库、模型库、方法库中的数据进行比较，得出最佳装配方案。三库模型图如2 所示

图2 三库模型图

3.3 数据库的建立

数据库是将之前的模型数据通过计算机系统有组织的集合在一起。数据库中数据是按照一定规则、独立的存贮于计算机中，可以被多个用户共享。本文推荐使用ACCESS 数据库，该数据库数据存储量大、操作简单、界面清晰，使用方便快捷。 数据管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，为装配方案决策者通过应用程序快速访问数据库提供了技术支撑。

4 总结与展望

我国建筑行业已进入快速发展阶段，随着我国经济的发展，对建筑业的要求标准肯定会越来越高。本文就混凝土装配传统技术指标和现代信息科技技术相结合，给装配方案决策者提供方案选择的思路。混凝土装配技术必定会是我国建筑乃至世界建筑行业发展的趋势，希望我国广大建筑设计人员继续在这一领域不断探索，为我国建筑事业发展贡献一份力量。