微课堂︱装配式建筑的设计应用与实践

编者按

上海市地下空间设计研究总院作为上海第一批开展预制装配式住宅产业化（PC）建设单位。目前，已率先建成了工业化建筑“全产业链”模式。在一大批全国知名pc项目和预制装配式住宅产业化建筑领域拥有丰富的经验，并具有领先的PC技术优势。本期我们邀请到上海市地下空间设计研究总院规划与建筑设计研究院院长董震先生做了装配式建筑案例分享以及BIM技术在住宅产业化中的应用。

在上海闵行教育公建装配式小学（浦江二期A块普通小学）项目的建筑方案设计上，我们首先将针对平面进行拆分。把适合做PC部分列出来，再和非PC部分做出切分。在非PC部分主要分布在走廊、门厅区域。

BIM建筑设计方面，摒弃二维的传统方法，运用三维的方法进行设计。将项目在Revit软件中进行BIM-PC建模设计，模型完整呈现PC建筑特点。装配式和非装配式在Revit建模时是不一样的，装配式会涉及到构建拆分的问题。在拆分过程中，现浇部分、构建部分和预制部分按照实际施工情况来完成节点的设计。梁板柱完全按照实际生产中的PC构件进行设计并在BIM软件里面完成拆分。结构设计的同时跟进建筑设计内容，并及时发现问题调整。最终完成效果可展现出建筑完成状态的建筑图。

结构优化设计将在tekla软件中进行。在这个环节中，可实现建筑模型的碰撞检测，及时发现构件之间、构件的预埋钢筋之间存在冲突和问题，并根据检测结果，深化设计图纸，对存在问题的设计构件进行相应的调整。为了达到最优化，我们要求梁端钢筋以1/6弯折，所有构件在构件厂制作完成后，才将其运输到施工现场进行安装。在主次梁连接方式上，常规采用主梁留后浇槽口；牛担板次梁、主梁企口的形式。除此之外，采用更优的工法预应力叠合板方案。

BIM技术在贯穿于装配式住宅中的各个环节。BIM建筑模型具有计算、分析等功能，因此可以对建筑的日照性能、采光分析、风环境模拟以及结构性进行分析，提高住宅建设的质量，降低能源消耗。BIM技术在工程建设管理中具有很好的应用，利用BIM技术可以建立一个建筑管理集成平台，将参与到工程中的不同组织联系起来，如业主、设计方、施工方等，并及时的进行交流和沟通，共同做好建筑工程的管理工作，促进PC住宅产业化的发展。

PC构件BIM信息中心数据库主要包括有PC构件深化设计子系统、生产阶段管理子系统、现场施工管理子系统以及工程远程监控子系统，其中深化设计系统主要用于数据的传输，生产管理阶段子系统主要用于读取构件的相关设计数据，并将PC构件的相关信息返回记录在中心数据中，现场施工管理系统主要用于掌握构件的生产情况，如进度、质量等，并在中心数据库中记录构件的安装情况，工程远程监控子系统可以实现PC工程建设进度的动态显示。

 

BIM模型可以根据现实中的建筑，建设一个虚拟建筑，因此工程现场出现的问题，可以在实验室内利用计算机进行分析和解决。4D主要优点在于增加了时间的维度，因此可以利用仿真模拟技术，结合进度，成本进行多种可行性方案模拟；对不同建筑施工方案优缺点进行检验和分析，并对其进行比较，最终选择出一个最优方案。

微课堂答疑速记

问：从理论上讲，装配式建筑能有效减少建筑垃圾和扬尘等环境污染，改善作业人员的劳动条件，同时也能缩短施工周期，降低建安成本。但是在实际操作过程中，由于各方面因素，往往不能达到这样的效果。请问如果要确保装配式建筑的施工周期和成本控制，您认为哪些因素是最重要的？

董院长：我认为保证装配式建筑的施工周期和成本因素的话应该是多方面的。首先设计方面应尽量采用模块化、模塑化、标准化，少规格多组合的形式进行。在生产方面，需要提前考虑到预制构件的生产方式、生产能力、现场堆放、预制吊装的合理因素等。施工方面，一定要提高施工队伍专业化水平和施工管理水平，以应对装配式建筑的施工要求。

同时，在装配式建筑上我们应从源头上进行控制，这个是比较重要的。核心条件还包括：科学有效的管理、技术和管理领域的创新、机构设计生产安装、施工的信息化水平和质量控制标准等。才能真正解决施工周期和成本因素问题。

问：装配式建筑在施工中存在节点连接达不到设计要求或设计效果，运距、安全运输、吊装、作业时的支撑久违，垂直校正、接缝处理等方面存在很多难题，从设计方的角度，如何才能更好地避免这方面的问题？

董院长：首先从设计层面需要构件和节点连接应尽量简单。采用现有图集的标准做法，方便生产、施工和安装。第二个处理方式是引入三维BIM的碰撞检查，避免节点设计不达标造成的现场返工等情况。三是在条件容许的情况下，还可以进一步做运动干涉的模拟，为后期的精准施工做出有效的参考。

问：关于构件标准化，对于很多开发商和施工单位来说，都是比较头疼的问题。比如预制板，很少有开发商和施工单位会一块一块去检验，但是到实际施工的环节，由于一些尺寸的误差，往往会给大家造成很大的困扰，甚至会影响工期。请问如何选择一家好的构件生产工厂？我们应该从哪些方面进行考察？

董院长：一方面是看施工现场，考察施工单位在建的和建成的项目，在这个过程中去了解他们构件的返回率，只有返厂率较低的才能不影响工期。第二是加工厂方面，值得大家关注的一点是构件厂的产能问题，这是一个很重要的指标。除此之外，存量的模具也可以衡量出一个厂家的实力。模具的加工能力和模具的供货能力对于供货会产生很大的影响。

问：我们知道，装配式建筑是“不可逆的”，如果装配式住宅根据预想的效果按时完成，需要设计、总包、构件厂和业主方等各个方面的配合，需要一套很好的过程控制方法，才能避免各个环节中的损失，请问在这个方面，您有哪些好的建议可供参考吗？

董院长：针对装配式建筑的“不可逆的性”，我们建议采用全过程的信息化管理方式。1.三维可视模拟阶段，进行事先的模拟、包括碰撞检查，施工的模拟、运动的干涉等。2.信息化管理平台，从设计阶段到运维管理的全过程的管理平台。全信息化三维模拟这块的好处是整个过程都是可视的，各方通过信息化的手段，来控制各自的环节。在施工过程中达到高度协调解决各方面配合的问题。因此，全信息化的管理平台会为业主省出更多的资金和时间。

问：非常感谢董院长的解答，我们听说多乐士专业在装配建筑中也有不少应用，能否在这里也给大家介绍一下呢？

董院长：多乐士专业内墙抗裂解决方案是专门针对装配式内墙的拼缝以及开裂问题所研发的解决方案。该体系具有优异的拉伸强度，由于抗裂纤维与特殊乳液共同作用形成抗拉强度很高的腻子面层，抵抗基层变形应力，抑制裂缝的产生。同时整个体系具有优异的粘接强度，确保腻子层与基层与面涂层的良好附着力。根据体系在项目上的应用反馈包括已开裂墙板应用预防，都收到了显著的效果，没有新的裂缝产生。实验室测试涂层的平均抗裂值在1.48MM。