前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的裝配式住宅建筑設計施工一體化探究，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：基于現代綠色施工、工業建造要求下，預制裝配式技術運用越加廣泛，尤以住宅工程為主。在預制裝配式住宅建筑建造中，設計、生產以及施工良好銜接十分關鍵，設計施工一體化概念被提出，文章首先論述了國內外預制裝配式建筑發展情況，其后明確提出預制裝配式住宅建筑設計施工一體化概念，并詳細論述相關技術要點與方法，最后圍繞案例展開詳細分析，以期可提供有價值的參考。
關鍵詞：預制裝配式建筑；發展情況；住宅建筑；設計施工一體；案例分析
我國現代住宅項目建設中，除了傳統的現澆方法，預制裝配式逐漸得到了較多推廣應用。現澆是一種成熟的施工技術，然而存在高能耗、高污染問題，而預制裝配式技術順應了綠色、低碳、生態等發展要求，具有施工效率高、品質佳、環境影響小等諸多優勢[1]。預制裝配式住宅建筑建造中，若是設計、施工脫節，極易引發嚴重質量問題，甚至出現返工情況，大量資金浪費。對此，本文圍繞預制裝配式建筑設計施工一體化理念展開研究，切實提高項目質量、安全、效率、效益，也為預制裝配式體系推廣夯實基礎。
1國內外預制裝配式建筑發展情況
預制裝配式建筑是現代建筑發展的一大重要方向，由工廠負責加工部分/全部構件，運輸至施工現場后進行組裝施工。目前，國內外在預制裝配式技術方面已經擁有了多年理論研究與實踐經驗，基于此技術在施工效率、成本以及環保等方面的諸多優勢，發展前景十分廣闊。
1.1國內外發展情況。從預制裝配式建筑的發展源頭來看，源于西歐，主要用于二戰后住房緊張問題的解決。直至20世紀60年代，美、德、丹麥、日本等國均開始推廣預制裝配式建筑，根據美國預制裝配式住宅建筑結構調查顯示，以混凝土結構、鋼結構為主，通過預制裝配式施工，有效減低了成本、提高了施工可操作性；根據德國裝配式發展情況顯示，以混凝土剪力墻結構體系為主，預制構件包括剪力墻板、梁、柱、樓板、內隔墻、陽臺板等；日本在裝配式住宅建設方面制定了一系列標準，形成了統一模數，解決了標準化、批量化、多樣化間的矛盾。我國預制裝配式建筑發展較晚，從20世紀50年代至80年代，歷經30年各種預制構件（如：屋面梁、板等）方得到加多運用，但是這一時期裝配式技術相對落實。直至21世紀以來，我國城市化進程不斷加快，建筑行業能耗、污染問題越加嚴重，為落實資源節約型、綠色生態社會建設，促進建筑業從勞動密集型朝著設計標準化、構件生產工業化以及施工機械化的方向發展，預制裝配式技術逐漸得到了大力推廣應用[2]。當然，預制裝配式建筑的大規模修建，也離不開國家政策的支持以及現代施工技術、集約化生產技術的支撐，如先后印發了《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》《“十三五”裝配式建筑行動方案》《裝配式建筑示范城市管理辦法》《裝配式建筑產業基地管理辦法》等，全面推進裝配式建筑發展。據統計，2019年新開工裝配式建筑面積達4.2億m2，與2018年相比增長45%，在新建建筑面積中占比約13.4%。如圖1所示為2016～2019年全國裝配式建筑新開工建筑面積發展情況，整體呈良好發展態勢，促進了建筑產業轉型升級。
1.2預制裝配式建筑形式。根據材料、裝配程度，可將預制裝配式建筑分為不同形式，具體如表1所示。從我國預制裝配式建筑的發展情況調查顯示，以預制裝配式混凝土結構的運用最為廣泛，結合2019年最新數據來看，此類結構占比達65.4%，鋼結構次之，占比為30.4%。與傳統現澆結構相比，預制裝配式建筑修建具有較大的特殊性，具體特點可歸納如下：①預制結構深化設計中，需充分考慮吊裝、運輸以及施工場地布置等因素，對建筑結構構件進行拆分；②預制構件采取工業化生產方式，模具利用率高，可有效控制構件尺寸，精確性十分高；同時工業化生產可大幅縮短施工工期，減少了施工對周邊環境的影響，尤其適用于市區項目；③預制裝配式建筑項目實施中，往往存在預制與現澆構件結合的情況，節點受力復雜，對設計、施工均提出了挑戰[3]；④預制裝配施工中鋼筋密布情況，施工后期容易存在漏水隱患；⑤預制構件運輸中存在高額物流成本；⑥預制裝配施工初期存在較大的成本，部分施工企業接受程度不高。目前，國內已經修建了不少具有代表性的預制裝配式建筑項目與示范工作，且多數用于住宅建筑中，本文著重圍繞預制裝配式住宅建筑展開詳細分析。
2預制裝配式住宅建筑設計施工一體化研究
基于我國預制裝配式住宅建筑進一步發展需要，形成規?；O計施工一體化理念被提出，其直接關系到裝配式產業化發展成本、效率等，下文著重圍繞此展開分析。
2.1設計施工一體化理念的提出?；谖覈A制裝配式住宅建筑發展情況分析，可將設計施工方法分為如下幾大階段：①結構拆分設計階段；②結構組合設計階段；③建筑集成設計階段；④全產業鏈一體化設計階段；⑤全專業一體化、標準化設計階段[4]。結合預制裝配式住宅相關實踐經驗可得，一旦設計與施工銜接不到位，直接影響建筑成本、效率，甚至存在成本增量問題，阻礙裝配式建筑推廣。對此，通過構建設計施工一體化體系，有利于解決預制裝配式建筑發展難題，促使預制裝配式建筑設計施工互為配合，全面優化建造過程，為項目增值。
2.2設計施工一體化要點與方法。2.2.1設計施工一體化要點。基于預制裝配式住宅建筑設計施工一體化體系下，各階段工作要點如下：①方案前期設計階段：此階段要求建筑師、結構工程師共同參與設計工作，互相配合，共同完成建筑單體平面、立面結構拆分、優化工作，綜合確定建筑預制率、預制構件范圍。在方案階段，嚴格遵循“少規格、多組合”原則，根據項目實際情況合理調整預制構件，如：部分重復利用率較低的構建，可將其調整為現澆作業，將預制裝配式建筑成本控制在合理范圍內。②施工圖設計階段：此階段要求設計、施工單位以及構件廠共同參與，協同控制構件生產質量。③施工安裝階段：此階段要求設計、施工單位以及構件廠共同參與，合理編制施工組織設計，安排好現場作業，切實保證項目按期、高質量的完成。2.2.2設計施工一體化方法。基于現代信息技術的發展，對于有條件的施工單位需引進BIM技術、LoRa技術等，為預制裝配式混凝土建筑設計施工一體化發展提供可靠的集共享平臺[5]，具體方法如下：①設計階段：以預制裝配式建筑模數化、標準化設計結果為基礎，構建各構件族庫，形成三維可視化模型；②生產階段：將BIM信息引入構件廠，促進設計加工一體化；③施工階段：基于構件生產中預埋的射頻芯片，全面監控構件運輸、安裝過程，為預制裝配式建筑施工過程控制、后期質量追溯提供可靠依據。
3案例分析
本文以某住宅項目為研究對象，詳細分析了基于BIM的預制裝配式住宅建筑設計施工一體化技術的應用情況。
3.1工程概況。本工程為住宅項目，總建筑面積35萬m2，采用裝配整體式剪力墻結構體系，工業化制造，要求預制率≥30%、“三板”應用比例≥60%。為實現高耐久性、低成本設計目標，本項目基于BIM協同設計平臺實現預制裝配式住宅建筑設計施工一體化。
3.2基于BIM技術的裝配式建筑一體化技術。3.2.1策劃階段。本住宅項目在策劃階段，通過BIM技術+GIS技術+無人機傾斜攝影技術，對項目區拍照并分析點云數據，構建BIM模型，全面評估區域構件生產與施工裝配能力、現場運輸與吊裝條件等，以此規劃交通運輸流線。3.2.2方案設計階段本住宅項目方案設計階段，落實平面布局、立面構成以及空間設計。針對預制構件類型、連接技術提出具體方案，并構建不同預制構件“族”庫，開展預制構件標準化設計，做到“少規格、多組合”[6]。3.2.3初步設計階段。本項目裝配式住宅建筑在初步設計階段，利用BIM協同設計平臺實現各專業數據共享與溝通，落實預制裝配率指標統計、預制構件拆分、設備管線預留預埋以及建設成本評估等工作，具體預制構件拆分設計情況如圖2所示。本項目利用BIM平臺優化后，單體預制疊合板、剪力墻、預制空調板規格均減少，詳細如表2所示，建造成本約節省10元/m2。3.2.4施工圖設計階段。本住宅項目施工圖設計極端，基于BIM技術對地下室及地上裝配式住宅部分機電管線進行檢查與優化調整，充分考慮人形通道凈高（≥2.2m）、檢修與安裝空間等因素，發現碰撞管線后，重新排布、調整翻彎。3.2.5深化設計階段。本住宅項目深化設計階段主要包括以下幾點工作：①土建深化設計：對預制構件及其與現澆結合情況進行深化設計，包括預制構件拆分與計算、構造節點設計、預留預埋設計；預制構件間碰撞檢測、預制構件與現澆部分碰撞檢測；預制構件混凝土體積重量、預埋鋼筋規格長度統計等。基于BIM模型完成深化設計后，生成預制構件拆分圖、裝配圖以及預制構件深化設計圖。②機電深化設計：主要工作包括設備選型布置、碰撞檢測、管線綜合、凈空控制、參數復核、支吊架設計及荷載驗算、機電管線孔洞預留預埋定位等，利用BIM 直接生成機電深化設計圖。3.2.6生產加工階段。本住宅項目采用BIM技術，設計信息直接導入構件廠，同時整個部品部件生產實現了信息化管理。本項目構件廠生產加工中，以BIM模型為基礎，采用了計算機輔助制造（CAM）、產信息化管理系統（MES）、物聯網技術（IOT），整個生產過程自動化，主要流程如下：①基于BIM模型生成預制構件加工圖；②模具設計與制作；③生產材料準備；④筋下料及加工；⑤預埋件定位；⑥編碼設置。完成構件生產后，做好構件尺寸、質量檢查，驗收合格后方可運輸至施工現場。3.2.7施工階段。本項目施工階段，基于BIM模型開展施工交底與施工場地規劃工作，并使用BIM技術模擬預制構件吊裝與塔吊位置、堆場范圍。預制構件安裝時，塔機規劃布局直接關系設備施工效率、施工成本，對此必須綜合考慮構件質量、吊裝距離，合理確定塔機型號、塔機位置；同時，運輸計劃與構件裝車順序、吊裝計劃配合，保證每個構件按設計吊裝時間進場，確保吊裝連續性，提高安裝效率。與現澆結構不同，預制裝配式構件安裝誤差是毫米級的，為保證構件順利安裝，必須充分考慮施工誤差問題，采用BIM三維模型試拼裝，保證后續實際作業的順利進行。3.2.8運維階段。本住宅工程建設完成后，對BIM模型實施輕量化處理后，可搭建運維模型，提供建筑空間管理、設備維護維修、能耗綜合分析等功能，實現全方位運維，提高運維效率與水平。
4結語
綜上所述，預制裝配式技術是現代住宅工程發展的一大重要方向，通過標準化設計、工業化生產與裝配式安裝，切實提高住宅建筑建設效率、縮短工期、降低成本。為進一步促進我國預制裝配式建筑推廣運用，落實一體化建造理念具有必要性，強調以設計為引領、以BIM技術為支撐，促進設計單位、構件廠與施工單位的密切配合，落實設計深化、生產控制以及施工優化，切實保證預制構件生產、安裝精度與質量，真正打造優質工程。
作者:羅振京 單位:湖南省湘鈞建設有限公司