車品志 王潔 盛維智 張文康 宋立陽

摘要：目前，我國大部分裝配型鋼結(jié)構(gòu)的住宅仍然傾向于采用傳統(tǒng)的建筑工藝設(shè)計模式和生產(chǎn)技術(shù)，不利于我國住宅工程產(chǎn)業(yè)化的推進。減少建筑成本，提高裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化是當(dāng)前的主要任務(wù)。本次科創(chuàng)項目主要通過對裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點和優(yōu)勢以及目前存在的問題進行分析，提出一種基于BIM的模塊化設(shè)計技術(shù)在裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅中的應(yīng)用方法，進一步完善了鋼結(jié)構(gòu)住宅工業(yè)化生產(chǎn)鏈，從而有利于裝配式鋼結(jié)構(gòu)的住宅建設(shè)。

關(guān)鍵詞：BIM;模塊化設(shè)計;裝配式鋼結(jié)構(gòu);工業(yè)化

1裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)勢

由于鋼結(jié)構(gòu)整體抗拉抗壓以及抗剪強度都相對比較大，同時由于其材料的力學(xué)性能優(yōu)良，表面斷面也比較小，自重也比較輕，因此在進行地基處理和施工工作中就相對比較簡單，有效地降低了大量的基礎(chǔ)施工環(huán)節(jié)造價。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點是可工廠預(yù)制以及現(xiàn)場安裝等，結(jié)合前期設(shè)計手段以及現(xiàn)場生產(chǎn)手段后，讓各道工序間能夠互相配合和協(xié)調(diào)，并使得施工現(xiàn)場的總體施工效率大幅度提高。在具體的施工過程中，建筑工程施工單位能夠借助于網(wǎng)絡(luò)計算機技術(shù)結(jié)合數(shù)控機床的方式來對施工精準(zhǔn)度以及施工效率做出準(zhǔn)確、到位的控制。

2裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的主要問題

2.1基于PC結(jié)構(gòu)理念的鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計

目前國內(nèi)建筑行業(yè)的工業(yè)化主要有預(yù)制鋼筋混凝土裝配式結(jié)構(gòu)（英文縮寫：PC結(jié)構(gòu)）與鋼框架結(jié)構(gòu)〈又稱鋼框架）兩種。盡管我國的建筑行業(yè)工業(yè)化已經(jīng)取得了長期的進步，但即便是大城市，工業(yè)化的生產(chǎn)率也并非低。目前，我國的建筑行業(yè)依然還是以粗放型建筑為主，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化的工作進展比較滯后，對相應(yīng)零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、通用性程度較低，新型建筑的結(jié)構(gòu)制造體系仍然是處于探索階段，出現(xiàn)了許多PC建筑工業(yè)化的體系，都未經(jīng)過市場的充分審批，但都沒有少數(shù)示范性項目。由于鋼結(jié)構(gòu)住宅工業(yè)化的建筑設(shè)計在當(dāng)時我國起步較晚，很多家庭住宅的設(shè)計尚是根據(jù)傳統(tǒng)PC結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，導(dǎo)致其所建造的戶型開間進深、尺寸沒有形成少規(guī)格多組合的原則，不能夠適合于工業(yè)化的建設(shè)與發(fā)展。很多住宅設(shè)計還是根據(jù)傳統(tǒng)的PC結(jié)構(gòu)設(shè)計，導(dǎo)致建造的戶型開間進深、尺寸沒有形成少規(guī)格多組合的原則，不適合工業(yè)化的發(fā)展。

2.2部品部件規(guī)格不統(tǒng)一

在進行鋼結(jié)構(gòu)體系設(shè)計時，沒有按照模塊化的標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計，導(dǎo)致構(gòu)件的尺寸規(guī)格較多，工廠加工作業(yè)增加，運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場時需要進行裁剪，不僅耗費了大量的鋼材和人力，而且墻板的安裝在水平、豎直方向排列不統(tǒng)一。構(gòu)件規(guī)格較多增加了建筑的成本，降低了建筑本身的美觀性。

2.3缺少全裝修和設(shè)備一體化的集成化設(shè)計

目前我國的裝配式建筑還仍然處于發(fā)展的初級階段，結(jié)構(gòu)、零部件、機電器具、裝配施工、室內(nèi)裝飾和建筑裝修等方面的一體化集成設(shè)計技術(shù)能力存在嚴(yán)重欠缺，設(shè)計人員對于裝配式建筑的技術(shù)、質(zhì)量、效率、經(jīng)濟效益等方面的總體可靠性控制認(rèn)識不夠。設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化水平較低，模塊化的設(shè)計應(yīng)用較少，而且建筑信息模型技術(shù)正被廣泛應(yīng)用到了裝配式建筑設(shè)計這個領(lǐng)域。未能做到全裝修設(shè)計和施工一體化，裝修、主體框架結(jié)構(gòu)施工、機電器具安裝等各個環(huán)節(jié)的銜接較為順暢.標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、模塊化裝修設(shè)計、施工方案等亟待探索和推進，整體廚衛(wèi)、輕質(zhì)隔墻等新型材料、生產(chǎn)車間及設(shè)備的管線集成化技術(shù)的應(yīng)用也亟待提高。

3 BIM技術(shù)和模塊化設(shè)計原則

3.1 BIM技術(shù)特點

隨著我國建筑產(chǎn)品和服務(wù)行業(yè)的迅猛發(fā)展，計算機技術(shù)逐步被引進到了建筑產(chǎn)品和服務(wù)中。BIM技術(shù)作為一種綜合性地應(yīng)用于工程設(shè)計施工和建造管理的數(shù)字化方法和工具，BIM技術(shù)充分地整合了建設(shè)工程項目中的各種資料和信息，創(chuàng)建了一個可以反映實際情況的三維模型。在整個建筑的整個生命周期中，通過一種建筑物的信息模式就可以實現(xiàn)了集成化的管理。通過BIM技術(shù)就能夠模擬出一個建筑物的行為，大大提高了項目的效率。BIM技術(shù)具有以下特點：

（1）可視化。（2）協(xié)調(diào)性。（3）模擬性。（4）可出圖性。

4基于BIM技術(shù)的模塊化設(shè)計方法

4.1戶型庫的建立

常見的戶型有臥室、客廳、廚房、衛(wèi)生間等功能模塊組成，根據(jù)部件的精細(xì)化設(shè)計能夠確定模塊的大致尺寸，在考慮模數(shù)協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，提出幾種通用的功能模塊。同時，不同的功能模塊之間能夠相互組合，形成不同的戶型。就現(xiàn)代建筑戶型而言，經(jīng)過長期淘汰與篩選，人們對戶型的需求已經(jīng)比較明顯。利用BIM技術(shù)可以建立建筑戶型模型，形成通用的戶型庫。設(shè)計師要保證戶型內(nèi)各功能的合理劃分、結(jié)構(gòu)的合理布置以及水電暖等設(shè)備的合理安裝。

4.2戶型的平面組合

戶型間設(shè)計主要是考慮戶型與戶型組合形成建筑單元時的連接問題。戶型內(nèi)設(shè)計完成了內(nèi)部功能空間的劃分，戶型之間組合才能形成完整的建筑模型。戶型在連接時需要考慮墻、柱的重合問題，所以前期通用功能模塊的設(shè)計為戶型間的組合提供了基礎(chǔ)。戶型與戶型之間組合方式有連接組合和重合組合，在建筑、結(jié)構(gòu)方面的組合主要是重合組合，其他設(shè)備主要是連接組合。建筑、構(gòu)造戶型中主要相互重合的組成部分為內(nèi)墻、內(nèi)外隔墻、柱子及剪力墻。解決這種戶型重合的主要途徑之一就是：盡量刪除與其他重合的部位構(gòu)件，保留其中比較長的一個

4.3標(biāo)準(zhǔn)層的創(chuàng)建

樓層的標(biāo)準(zhǔn)層不僅包括戶型之間的組合，還包括交通模塊與戶型的組合。一個完整的房屋標(biāo)準(zhǔn)層應(yīng)該是由戶型、樓梯、電梯、前室、走廊、電梯井等組成，還有一些不符合標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)。在建筑設(shè)計中，不僅需要有一些標(biāo)準(zhǔn)化的功能模塊，還要配備一些不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的構(gòu)造。只有將這些層次組合在一起，才能建立一個完整的房屋標(biāo)準(zhǔn)層

5結(jié)語

本文通過對基于BIM的建筑模塊化設(shè)計在建筑裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅中的實際使用進行分析，可以了解和得出BIM模塊化技術(shù)的實際使用情況，這將更好地促進了建筑低瑞減排，獲得了技術(shù)創(chuàng)新，同時也幫助了企業(yè)為自己開拓市場，經(jīng)行汕速了經(jīng)濟社會發(fā)展，并且更好地幫助企業(yè)和社會進行節(jié)能低碳減排，獲得了技術(shù)創(chuàng)新，同時也幫助了中國房地產(chǎn)行業(yè)整體發(fā)展速度，同時也促進了我國建筑行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]張健，李夢，劉學(xué)春.基于類型的裝配式高層鋼結(jié)構(gòu)住宅戶型模塊化設(shè)計[J].工業(yè)建筑，2017，47（05）：62-67.

[2]李紀(jì)華.我國住宅工業(yè)化發(fā)展制約因素及對策研究[D].重慶大學(xué)，2012