装配式建筑构件二次深化设计浅析设计浅析

摘　要：装配式结构将是现在乃至将来建筑发展的方向，特别是结合各种智能化、可视化及可模拟化的先进计算机技术，更加能够体现它在节能环保、节约资源，减少噪音污染和质量控制等方面的作用。本文将结合装配式结构相关构件，在实际施工中进行的二次深化的相关点论述，重点对装配式构件的二次深化实际应用工程案例分析，进一步总结其他装配式构件中进行二次深化的要点及结论。

关键词：装配式结构；二次深化；BIM技术

1 引言

装配式结构建筑二次深化设计，是预制装配混凝土建筑实施的一项关键工作，而BIM技术是指以建筑、结构、暖通、电气等专业运营周期内的各项信息数据为基础建立相关模拟建筑实体的建筑模型。基于BIM的装配式构件的二次深化设计，其意义在于预制构件生产的前期，把装配式构件的设计图纸三维立体化，在此过程中发现预制构件的不合理之处，能否与后续施工工序相结合，以及后续吊装施工的可操作性、便捷性等方面，结合可视化三维模型全方位的模拟，做到事前优化控制和设计，把问题再前期全部优化掉，减少后期现场施工误差，加快施工的进度，从而为项目创造更好的经济效益。

2 装配式混凝土结构施工特点

装配式建筑的典型特征是节能环保、质量可控。经过这些年装配式建筑的发展，总体的设计理念、构件制作与运输、现场吊装及安装等施工流程已逐步成熟。通过装配式建筑各个BIM构件库的建立，随着BIM构件的数量、种类和规格的不断增加，逐步构建标准化预制构件库，为后续装配式建筑的发展奠定了扎实的基础。预制混凝土装配整体式结构充分利用构件工厂化生产，实现了预制构件设计标准化、生产工厂化、运输物流化以及安装专业化，大幅度提高了施工生产效率，缩短了施工工期，减少了施工材料如钢筋、混凝土的超耗浪费及施工建筑垃圾的产生，营造出了绿色环保的文明工地。混凝土装配式预制件与现浇结构相比有着明显的优势，其标准化、科技化的生产方式决定了施工拼接更为便捷迅速，能大大提高施工效率，同时产生的建筑垃圾与废弃物较少，施工过程中能减少对环境的影响。装配式建筑有以上诸多优点，我国装配式建筑在短短几年内发展迅猛，发展的同时也有需改进提高的方面，比如国内对装配式预制构件设计规范不完善，各地采用的设计手法及对应的施工方式存在差异，缺乏统一的标准，使其在施工现场应用中存在一些问题，装配式构件的深化设计不合理，未考虑施工的可操作性，预制构件厂区较远，运输成本高，产品质量精度无法保证，现场构件堆放无序，施工人员经验不足等问题，都在一定程度上影响装配式建筑的进一步推广。

3 BIM与装配式施工结合的意义

3. 1 应用工程项目概况

上海瑞虹新城七号地块发展项目工程位于上海市虹口区嘉兴路街道，包含10栋高层住宅，2栋低层商业及相关配套用房，项目总用地面积4.2万平方米，总建筑面积23.6万平方米，其中地上建筑面积17万平方米，地下建筑面积6.6万平方米，基础形式为桩筏基础，结构形式：主楼为装配整体式剪力墙结构，车库、商业、礼仪大堂、变电站、垃圾压缩站为框架结构，其中包含一栋全装配式工法楼。为强化施工装配式构件深化设计应用，过建立BIM技术参数构件族，借由三维施工模拟技术的运用、获取构件工程数据的方式，促进装配式施工从粗糙的施工拼接往更合理的精密安装方向进步。本项目在施工过程中，运用BIM技术在缩短工期，提高工程质量、减少资源浪费、降低成本和合理使用劳动力等方面发挥了重要作用。

3. 2 二次深化要点

一般原则我们遵循：第一标准化设计是工业化建造的基础条件，应该通过建筑的标准化设计实现预制构件的标准化和连接节点的标准化；第二是要考虑二次深化后工程生产的方便性与经济性，同时还要考虑施工的相关因素。基本要求也不能违背建筑功能要求、安全性要求（承重）和现场吊装的要求。

构件的二次深化设计要点：第一是规格，考虑生产、堆放、运输等对构件规格的限制，构件高度一般不超过4m，宽度在6m 左右。第二是重量，考虑构件运输及现场吊装等条件限制，墙体构件一般在5 至8 吨比较适宜。第三是外观，构件外观线条简洁规整可降低生产过程中脱模难度，减少缺棱掉角现象，凹角利于模具设计，预留洞口、接茬部位、滴水线等部位做脱模坡度。第三是外露钢筋，一般要求均匀、统一布置，减少钢筋间距、型号的变化，避免密集排布，这都可以给构件生产及现场安装带来便利。第四是细部设计，脱模的方式、脱模角度、脱模吊点、吊装吊点、对埋件的要求，窗框的做法、滴水线(或鹰嘴)的做法、踢脚做法等。

3.3 本项目装配式构件二次深化列举

从BIM 模型而言，预制装配式结构相比传统的现浇式结构，有着显著差别，其中重要一点体现就是构件族参数化的建立。通过建立BIM 模型，将预制构件生产图纸和构件BIM 模型数据进行统合，依靠BIM 技术管理构件的从生产到施工结束的每一个阶段，并对每一阶段制定相应模型，为此我们做了大量的构件深化设计，预制阳台深化三维模型如图1 所示，深化了防护栏杆的立柱螺栓预留口和背面滴水线一次预制成型。

预制楼梯构件深化设计如图2 所示，深化了楼梯滴水线与楼梯踏步防滑构造，为了防止踏步阳角的防脱落，还在楼梯配筋是在踏步阳角位置预留了加强钢筋，本项目还结合防护栏杆的样式与具体做法，合理优化栏杆立柱的位置，在预制楼梯中二次深化出立柱的预留口，以便于后期的栏杆施工。

专用吊具深化设计如图3 所示，在叠合板位置预埋带螺帽的专用吊装螺钉，同时采用带企口专用吊装卡扣吊装，确保了安全的同时也加快了吊装的进度。

叠合板线盒二次优化如图4 所示，原设计叠合板上线盒高度为60mm，基本与叠合板上口平，不易于后续的施工，通过前期建模发现到此问题，后面通过二次深化，将线盒的高度优化为100mm，方便后续的施工。

线管出墙二次优化如图5所示，原设计在预制构件顶部只预留出来了线管的接口，二次深化后做法是在构件加工时在模具上开洞后伸出构件100mm，预留出一定高度的线管，便于后续翻管对接。

预制混凝土墙内线管路径二次优化如图6、图7所示，该部位为厨房间，二次深化的内容是原PC设计图纸的做法是在墙上的每个接线盒的预埋管都单独从墙体向上预留，经二次深化，我们只保留接线盒的最外侧一个上预留线管，联排的线盒由增加的横向线管连通，经二次深化后大大减少了线管和电线的使用量，达到了降本增效的目的。

飘窗挡水台深化设计如图8所示，在飘窗外侧设置挡水台，与滴水槽。同时我们还利用BIM技术的可视化特点进行各构件的深化，并结合装配式预制构件的制作及安装，显著的提高了建筑产品的整体质量。

3. 4 应用效果分析

通过项目团队对以上几点的二次深化应用成果来看，取得了较好的成果，特别是在预制阳台、预制楼梯、墙内线管路径二次优化、叠合板线盒二次优化和飘窗挡水台二次深化等方面通过前期借助BIM工具手段，为后期的施工带来了很大的便利，以及整体施工成型质量也得到了业主的好评。

4 装配式构件二次深化的拓展

预制板：在叠合板周边做10mm宽5mm深企口，与预制墙连接处采取座浆方式，与模板连接处垫海绵条；预制板与预制板、预制板与现浇板端部做成企口，宽度为100mm，深度为5mm；预制板跨梁连接采用预留钢筋长度满足搭接长度要求，梁顶标高降到板底标高；叠合板现浇层预埋管线采用PVC管，通过BIM软件提前布设管线走向和预留洞位置，为实际施工提供操作依据；严格控制预制板的厚度，为机电管线预埋留有足够空间。预制墙：在预制墙与砌块墙连接处做成宽100mm，深10mm企口；预制墙顶预留插筋应采取梯子筋定位措施，保证在制作时位置准确；预制墙预留穿墙螺栓孔高度与间距应与现浇墙模板加固体系一致；预制外墙在窗附框处做5mm深企口；预制外墙预留100mm面层抹灰,留出玻纤网与现浇墙保温层搭接。

预制楼梯：楼梯间隔墙采用预制墙，侧向与预制楼梯连接；预制楼梯踏步留毛面，预留20mm后期做装饰面。

5 结束语

当前，装配式混凝土结构结合BIM技术的住宅产业化工程综合应用技术持续进步，此种建造模式能较大程度的减少资源浪费，推进建造技术革新，强化建筑施工质量，在未来的建筑行业中将占据重要位置。通过BIM技术的分析，以构件族为中心模仿各类位置状况，为快速决策建立了基础；订立符合施工项目相关的BIM标准是应用该技术的前提；现场信息、机械设施信息等必须结合BIM模型使用。而BIM技术的广泛使用也将推动产业化进度，对住宅产业化有着重要意义。