裝配式建筑方案優(yōu)化設(shè)計(jì)
系統(tǒng)分析裝配式建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)程序的基礎(chǔ)上以裝配率為目標(biāo)導(dǎo)向,，應(yīng)用BIM參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑與裝配率目標(biāo)導(dǎo)向的有機(jī)結(jié)合,，并通過統(tǒng)計(jì)分析提出不同裝配率下預(yù)制構(gòu)件應(yīng)用比例的選擇參考,，最后通過實(shí)例驗(yàn)證了該方法進(jìn)行裝配式建筑方案設(shè)計(jì)優(yōu)化的可行性,。
01基于《標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)計(jì)
原則和預(yù)制構(gòu)件選擇
裝配式建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定: “建筑裝配率不低于50%、采用全裝修,、主體結(jié)構(gòu)部分的評價(jià)分值不低于20 分,、圍護(hù)墻和內(nèi)隔墻部分的評價(jià)分值不低于10 分”的建筑為裝配式建筑。并且主體結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件中預(yù)制部品部件的應(yīng)用比例不低于35%，可進(jìn)行裝配式建筑等級三級評價(jià)(見表1) ,。
裝配式建筑的設(shè)計(jì)程序
裝配式建筑的設(shè)計(jì)程序分為方案設(shè)計(jì),、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)3個(gè)階段,，如圖1所示,。
圖1 裝配式建筑設(shè)計(jì)程序
預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)優(yōu)先次序
鑒于剪力墻結(jié)構(gòu)在我國的普及性，本文以裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系為研究對象,，通過對我國11項(xiàng)代表性裝配式建筑工程的統(tǒng)計(jì)分析,，得出裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的外部權(quán)重和內(nèi)部權(quán)重，以及評級標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的單項(xiàng)構(gòu)件預(yù)制率的最低要求,，結(jié)合《標(biāo)準(zhǔn)》評分表,，剪力墻結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件率最低要求和相應(yīng)權(quán)重如表2所示。
由表2中可知,，主體結(jié)構(gòu)部分占比較大,，其中 梁、疊合板以及預(yù)制非承重外圍護(hù)墻對裝配率的貢獻(xiàn)程度最高,，承重墻次之,，其余次要結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件貢獻(xiàn)率最小。根據(jù)現(xiàn)有的裝配式建筑設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),，在構(gòu)件選擇時(shí),，除考慮構(gòu)件占比外，還需結(jié)合預(yù)制構(gòu)架的制作,、施工工藝和安裝等特點(diǎn)進(jìn)行綜合考慮,。一般來說，預(yù)制構(gòu)件的選擇順序如圖2所示,。
圖2 預(yù)制構(gòu)件選擇順序
此外,，通過統(tǒng)計(jì)選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com 分析，得到不同評價(jià)等級對應(yīng)的構(gòu)件應(yīng)用比例(如表3) ,，因預(yù)制構(gòu)件中梁,、板對裝配率影響最大，所以裝配率的變化主要以調(diào)整梁,、板應(yīng)用比例為主,。
構(gòu)件拆分原則
裝配式建筑構(gòu)件拆分是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，根據(jù)《預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式整體式框架結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ224－2010和相關(guān)文獻(xiàn)中的規(guī)定,，對構(gòu)件的拆分一般遵循“少規(guī)格,、多組合”的原則,，具體規(guī)定見表4,。
02基于BIM的參數(shù)化設(shè)計(jì)
基于裝配率的BIM參數(shù)化方案優(yōu)選設(shè)計(jì)流程
根據(jù)拆分原則，預(yù)先確定及預(yù)制構(gòu)件,，結(jié)合BIM參數(shù)化平臺,，進(jìn)行裝配式建筑方案設(shè)計(jì),。
基本思路是: 首先確定和選中構(gòu)件圖元，利用BIM提取模型構(gòu)件參數(shù)信息,，然后根據(jù)各評價(jià)項(xiàng)應(yīng)用比例公式對各項(xiàng)評分( 評分標(biāo)準(zhǔn)見表1) ,，利用評分值進(jìn)行裝配率計(jì)算，最后根據(jù)裝配率進(jìn)行等級評價(jià),。具體流程如圖3所示,。
圖3 BIM參數(shù)化設(shè)計(jì)流程圖
03應(yīng)用實(shí)例
裝配式建筑的設(shè)計(jì)程序
本工程為兩層剪力墻結(jié)構(gòu)住宅，共計(jì)4戶,，二類建筑,，采用65㎡標(biāo)準(zhǔn)化戶型模塊，建筑總面積570.16㎡,，共兩層,，采用裝配剪力墻結(jié)構(gòu)體系，目標(biāo)裝配率為78%,，AA級裝配式建筑,，工程全裝修。圖4為本工程的BIM三維圖,。
圖4 BIM三維圖
標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)
1.戶型標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)
通過歸納整理住宅戶型設(shè)計(jì)及組合形式,，本文戶型設(shè)計(jì)主要有35㎡、50㎡,、65㎡三種標(biāo)準(zhǔn)化戶型,，圖5為基于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的基本戶型平面布置圖。
圖5 標(biāo)準(zhǔn)層平面圖
2.預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)原則
本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)執(zhí)行《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ1－2014相關(guān)規(guī)定以及上述的構(gòu)件拆分原則,，其中主體部分結(jié)構(gòu)采用預(yù)制剪力墻,、疊合板、預(yù)制樓梯等預(yù)制部品,。
3.預(yù)制構(gòu)件選擇順序
本項(xiàng)目預(yù)制構(gòu)件選擇順序?yàn)闃翘?、女兒墻、疊合板,、內(nèi)墻,、剪力墻。
裝配率計(jì)算及方案優(yōu)選
1.裝配率計(jì)算
利用BIM對構(gòu)件進(jìn)行拆分,，拆分界面和拆分部分結(jié)果分別如圖6和圖7所示,。
圖6 拆分界面
圖7 板、墻拆分示意圖
當(dāng)樓梯,、內(nèi)墻,、剪力墻、疊合板、女兒墻等構(gòu)件分別采用預(yù)制構(gòu)件的情況下,，利用BIM通過計(jì)算規(guī)則計(jì)算預(yù)制部品部件的應(yīng)用比例,，其應(yīng)用比例計(jì)算結(jié)果見表6。
最后通過編寫python評分公式對相關(guān)項(xiàng)評分,，得出裝配率為58.8%,，程序運(yùn)行的工作空間如圖8所示。
圖8 程序運(yùn)行空間
2.方案優(yōu)化
上文計(jì)算出的裝配率未達(dá)到目標(biāo),，可將裝配率調(diào)整為78%,，BIM會按照構(gòu)件權(quán)重比例更改構(gòu)件應(yīng)用比例，從而根據(jù)應(yīng)用比例的變化,，更改方案設(shè)計(jì),。項(xiàng)目修改裝配率后，各構(gòu)件應(yīng)用比例如表7所示,。
04結(jié)語
以裝配率為目標(biāo)導(dǎo)向,，利用BIM技術(shù)對裝配式建筑方案設(shè)計(jì)，有助于整體設(shè)計(jì)方案的擬定,。在總體設(shè)計(jì)目標(biāo)確定的基礎(chǔ)上,，依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)手段和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)先確定預(yù)制構(gòu)件和拆分設(shè)計(jì),，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的深化設(shè)計(jì),，是裝配式建筑方案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。本文研究了預(yù)制構(gòu)件拆分原則和優(yōu)選順序,，通過參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了裝配率的自動計(jì)算和方案優(yōu)選,，為裝配式建筑方案優(yōu)化設(shè)計(jì)提供借鑒和指導(dǎo)。
