朱雅卉

（太原市建筑設(shè)計(jì)研究院， 山西 太原 030002）

過去十幾年是我國裝配式建筑行業(yè)的快速發(fā)展階段， 裝配式建筑獲得了行業(yè)的一致認(rèn)可， 其應(yīng)用范圍也在不斷拓展。 我國對裝配式建筑的發(fā)展極為重視，并且在2015 年推出了 《工業(yè)化建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》， 促進(jìn)了裝配式建筑行業(yè)的規(guī)范化發(fā)展。 這一標(biāo)準(zhǔn)也對相關(guān)企業(yè)提出了更高要求， 相關(guān)企業(yè)應(yīng)在全面了解裝配式建筑基礎(chǔ)上， 持續(xù)開展對各個(gè)環(huán)節(jié)的優(yōu)化， 以此進(jìn)一步推動(dòng)裝配式行業(yè)的發(fā)展。

但當(dāng)前很多因素都在制約著裝配式建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展， 而且行業(yè)競爭壓力也在不斷提升， 企業(yè)在這樣背景下應(yīng)積極采用更為有效的發(fā)展策略。 對此，筆者覺得相關(guān)企業(yè)應(yīng)從裝配式建筑的設(shè)計(jì)入手， 通過不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)流程、 加強(qiáng)對各種現(xiàn)代科技手段的應(yīng)用促進(jìn)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新， 真正做到提升裝配式建筑的質(zhì)量、 效率， 并將節(jié)能環(huán)保理念充分落實(shí)， 以此才能推動(dòng)裝配式建筑的進(jìn)一步發(fā)展， 同時(shí)也促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 裝配式建筑概述

所謂裝配式建筑指的就是在工廠預(yù)制建筑構(gòu)件，比如柱、 梁、 內(nèi)外墻、 空調(diào)板等， 然后將預(yù)制構(gòu)件運(yùn)至施工現(xiàn)場并進(jìn)行組裝。 裝配式建筑可分為多種類型， 比如高層、 多層和低層混凝土裝配式建筑， 剪力墻、 框架核心筒、 框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)的裝配式建筑等。 當(dāng)前我國的裝配式建筑應(yīng)用較為廣泛， 剪力墻結(jié)構(gòu)主要用于住宅建筑， 框架結(jié)構(gòu)通常用于商場或者廠房的建設(shè)中。

裝配式建筑的優(yōu)勢有以下幾個(gè)方面。 第一， 建筑質(zhì)量有保障。 裝配式建筑的各種預(yù)制構(gòu)件都是按照標(biāo)準(zhǔn)模板以及規(guī)格提前制作完畢的， 只需要將構(gòu)件運(yùn)至現(xiàn)場對應(yīng)安裝， 而無需在現(xiàn)場環(huán)境中進(jìn)行構(gòu)件施工，在制作各種預(yù)制構(gòu)件時(shí)可有效控制環(huán)境因素影響， 更減少了很多中間環(huán)節(jié)。 第二， 有利于節(jié)能環(huán)保理念的落實(shí)。 裝配式建筑的循環(huán)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)十分明顯， 這是因?yàn)楹芏嘣谘b配式建筑中的材料都可以循環(huán)應(yīng)用， 如鋼模板， 這樣就不需要在鋼模板的施工上投入過多資源， 由于構(gòu)件需要在工廠中提前制作， 不需要在施工現(xiàn)場使用過多的機(jī)械設(shè)備和各種材料， 可明顯減輕對周圍環(huán)境的影響。 第三， 安全隱患明顯降低。 在傳統(tǒng)建筑模式中， 高空作業(yè)、 露天作業(yè)等非常普遍， 因此安全隱患也比較多， 而在裝配式建筑施工中， 將預(yù)制構(gòu)件運(yùn)到施工現(xiàn)場以后， 可直接吊裝、 組裝， 整個(gè)過程由專業(yè)團(tuán)隊(duì)來完成， 這種方式施工周期短， 操作面小， 可實(shí)現(xiàn)對安全隱患的有效控制。 第四， 促進(jìn)施工效率的顯著提升。 構(gòu)件的施工、 成型在整個(gè)建筑工程當(dāng)中是占用時(shí)間最長的環(huán)節(jié)， 在施工中還需要考慮安全、 成本等多項(xiàng)內(nèi)容， 不利于提升施工效率。 而裝配式建筑的構(gòu)件已經(jīng)提前制作完成， 在現(xiàn)場只需要按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行安裝， 現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)明顯縮減， 極大提升了施工效率。 標(biāo)準(zhǔn)化、 模數(shù)化、 集成化、 少規(guī)格多組合是裝配式設(shè)計(jì)的基本原則。

2 裝配式建筑設(shè)計(jì)流程優(yōu)化

2.1 工程簡介

以某小區(qū)為例， 本裝配式建筑工程項(xiàng)目為居民小區(qū)建筑， 項(xiàng)目總建筑面積 221773.33m， 共有8 個(gè)住宅單體， 裝配式建筑實(shí)施面積179565.24m。 本項(xiàng)目各樓座全部采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)， 單體的結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)。 按照2020 年4 月13 日市住建局頒布《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)大原市裝配式建筑工作的通知》 (并住建字 (2020) 82 號)， 山西省 《裝配式建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》 (DBJ04/T396—2019) 進(jìn)行評價(jià)。 本項(xiàng)目豎向構(gòu)件應(yīng)用高精度鋁模， 樓板采用裝配式疊合板，

預(yù)制疊合樓板由鋼筋、 鋼筋桁架和混凝土組成，其中預(yù)制層60mm厚的鋼筋混凝土地和樓板， 安裝完成后綁扎上鐵鋼筋， 再澆注現(xiàn)澆混凝土。 地和樓板采用國際圖集 《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造》 (樓蓋和樓梯) (15G310 -1) 推薦的連接方式。

圍護(hù)墻和內(nèi)隔墻采用ALC條板， ALC條板是以粉煤灰 (或硅砂)、 水泥、 石灰等為主原料， 內(nèi)含經(jīng)過處理的增強(qiáng)鋼筋、 經(jīng)過高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)而成的多氣孔混凝土成型板材， 是一種性能優(yōu)越的新型建筑材料，具有高強(qiáng)輕質(zhì)、 保溫隔熱、 阻燃耐火、 吸聲隔音、 施工便捷、 經(jīng)濟(jì)節(jié)約等優(yōu)點(diǎn)。 以2 號樓為例， 裝配率統(tǒng)計(jì)如表1。

表1 裝配率統(tǒng)計(jì)表

在設(shè)計(jì)施工方案時(shí)， 由于需要和業(yè)主進(jìn)行反復(fù)核對， 導(dǎo)致方案被多次修改， 在施工圖紙和設(shè)計(jì)中由于多次修改施工方案， 因此施工圖紙也隨著方案多次修改， 令施工圖紙出現(xiàn)了很多問題。 在拆分設(shè)計(jì)階段，更要求相關(guān)人員結(jié)合生產(chǎn)制造、 施工工藝等進(jìn)行拆分設(shè)計(jì)， 否則會(huì)導(dǎo)致返工、 構(gòu)件報(bào)廢等情況出現(xiàn)， 設(shè)計(jì)竣工圖紙時(shí)由于前幾個(gè)階段的設(shè)計(jì)中浪費(fèi)了大量時(shí)間， 不僅造成了施工延誤， 而且極大增加了竣工圖紙的設(shè)計(jì)難度和工作量。 結(jié)合該工程在設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)的各種問題， 應(yīng)分別從相應(yīng)設(shè)計(jì)階段角度入手開展優(yōu)化。

2.2 方案設(shè)計(jì)的優(yōu)化

方案設(shè)計(jì)對整個(gè)工程的進(jìn)度、 質(zhì)量、 成本控制等都具有直接影響， 因此在裝配式建筑的設(shè)計(jì)階段必須提高重視， 一方面保證整個(gè)工程的順利進(jìn)行， 另一方面也為后續(xù)的施工提供準(zhǔn)確參考。

因此在方案設(shè)計(jì)中需要采用標(biāo)準(zhǔn)的流程， 從方案設(shè)計(jì)任務(wù)開始， 依次執(zhí)行總平面規(guī)劃布局、 主體設(shè)計(jì)、 能源利用方案等， 這是一種串行方式的方案設(shè)計(jì)流程， 同時(shí)還可以采取并行方式對方案中的各項(xiàng)任務(wù)做進(jìn)一步優(yōu)化， 即同時(shí)在方案中明確各任務(wù)之間的關(guān)系， 這種方案設(shè)計(jì)方式的優(yōu)勢是可以縮減設(shè)計(jì)時(shí)間，將一些可以同時(shí)開展的工序流程集中到一起， 這樣在后續(xù)真正開始施工時(shí)就可以有效縮短施工進(jìn)度。 這種設(shè)計(jì)施工方案的流程是先輸入設(shè)計(jì)任務(wù)， 然后規(guī)劃平面布局并進(jìn)行主體設(shè)計(jì)， 在平面布局和主體設(shè)計(jì)中，可同時(shí)分析能源利用方案， 最后再輸出方案。 并行方案提前了能源分析環(huán)節(jié)， 通過能源設(shè)計(jì)可以為平面布局以及主體設(shè)計(jì)的提供準(zhǔn)確參考， 讓主體設(shè)計(jì)和平面布局更加合理。 相關(guān)企業(yè)在具體的方案設(shè)計(jì)中可以同時(shí)采用串行和并行的方案設(shè)計(jì)方式， 然后結(jié)合工期要求擇優(yōu)選用。

2.3 施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的優(yōu)化

在整個(gè)裝配式建筑的設(shè)計(jì)周期中， 施工圖紙是占用時(shí)間最長的一個(gè)環(huán)節(jié)， 在這一環(huán)節(jié)中需要所有專業(yè)的設(shè)計(jì)人員共同參與， 保證圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的合理性、 經(jīng)濟(jì)性。 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)環(huán)節(jié)擁有較多的內(nèi)部任務(wù)， 各任務(wù)之間存在著交叉關(guān)系， 傳統(tǒng)施工圖設(shè)計(jì)中采用的是串行的設(shè)計(jì)模式， 即各專業(yè)依次進(jìn)行每一個(gè)圖紙的設(shè)計(jì)步驟， 比如設(shè)計(jì)設(shè)備施工圖紙前， 一般已完成建筑設(shè)計(jì)圖紙和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙， 設(shè)備施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完成后，再向建筑設(shè)計(jì)專業(yè)反向提出條件。 因本項(xiàng)目采用的結(jié)構(gòu)形式為剪力墻， 要求建設(shè)工期短， 因此如果采用串行的方式設(shè)計(jì)施工圖紙， 可能出現(xiàn)設(shè)計(jì)用時(shí)較長， 從而延誤工期， 而且在上一設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)存在的問題如果沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)， 就很容易導(dǎo)致下一階段的設(shè)計(jì)也會(huì)出現(xiàn)問題， 這種問題將導(dǎo)致施工無法順利進(jìn)行。 比如在剪力墻的施工中， 如果在施工過程中發(fā)現(xiàn)門洞口無法通過設(shè)備， 那么就不能順利完成結(jié)構(gòu)安裝， 需要擴(kuò)大門洞口， 但擴(kuò)大洞口會(huì)令后續(xù)的一系列結(jié)構(gòu)尺寸都需要隨之調(diào)整。 因此此次在施工圖紙的設(shè)計(jì)中應(yīng)采用了并行方式， 即利用協(xié)同技術(shù)實(shí)現(xiàn)各專業(yè)同時(shí)對圖紙進(jìn)行綜合分析， 從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖紙中的不合理之處， 并進(jìn)行整改。 這樣所有和圖紙?jiān)O(shè)計(jì)有關(guān)的人員都能夠有效配合， 一方面可顯著縮減圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)間， 另一方面也避免了因?yàn)閳D紙?jiān)O(shè)計(jì)失誤而導(dǎo)致施工中出現(xiàn)臨時(shí)整改的情況。

2.4 構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)的優(yōu)化

有效的構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)， 可以提升構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量和安裝質(zhì)量， 如果構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)不夠合理， 不僅會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件生產(chǎn)過程中的廢件率顯著提升， 而且即使能夠完成構(gòu)件的生產(chǎn)也無法在現(xiàn)場順利安裝。 該工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)人員在構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)階段所采用的方式依然為串行模式， 在這種模式下， 構(gòu)件生產(chǎn)的排布作業(yè)模型、拆分設(shè)計(jì)、 構(gòu)件尺寸大小、 連接工藝等完全依次進(jìn)行， 每個(gè)環(huán)節(jié)之間幾乎沒有任何聯(lián)系， 這就很容易導(dǎo)致如果上一個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)出現(xiàn)了問題， 只有在開始下一個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)才能發(fā)現(xiàn)， 一旦設(shè)計(jì)結(jié)果無法滿足實(shí)際要求， 那么必然會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)失誤， 導(dǎo)致整個(gè)構(gòu)件制作無法順利開展， 也無法在現(xiàn)場有效安裝， 進(jìn)而導(dǎo)致施工延誤， 并降低整個(gè)工程的質(zhì)量。 另外構(gòu)件的制作、運(yùn)輸、 安裝等都涉及到了成本問題， 因此如果拆分設(shè)計(jì)不合理， 那么必然會(huì)造成成本浪費(fèi)， 因此應(yīng)在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式基礎(chǔ)上做進(jìn)一步優(yōu)化， 優(yōu)化之后將拆分設(shè)計(jì)模式變?yōu)橛啥鄠€(gè)人員共同開展的并行模式， 這種模式的優(yōu)勢是一方面可以加快設(shè)計(jì)進(jìn)度， 而且通過多個(gè)人員的共同分析， 能夠在設(shè)計(jì)過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)不合理之處并及時(shí)整改。 比如在該裝配式建筑工程的拆分設(shè)計(jì)中， 可以同時(shí)使用兩名設(shè)計(jì)人員， 在設(shè)計(jì)過程中先輸入施工圖紙， 接下來同時(shí)開展優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)模型和拆分專業(yè)模型的設(shè)計(jì)， 完成以后再設(shè)計(jì)各構(gòu)件的尺寸和連接方式， 最后再輸出構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)圖紙。

2.5 竣工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的優(yōu)化

結(jié)合前文的分析可以得知， 本次對裝配式建筑設(shè)計(jì)流程優(yōu)化的分析都采用了并行設(shè)計(jì)理念， 在這一理念下， 上一階段設(shè)計(jì)和下一階段設(shè)計(jì)可充分關(guān)聯(lián)， 既保證了整個(gè)工程的順利開展， 又能夠避免因?yàn)樯弦浑A段設(shè)計(jì)出現(xiàn)失誤， 而導(dǎo)致下一階段設(shè)計(jì)無法順利完成的情況。 設(shè)計(jì)過程中可通過CAD繪制圖紙， 然后通過協(xié)同技術(shù)平臺對整個(gè)工程進(jìn)行闡述和分析， 然后通過操作修改圖紙中的相關(guān)數(shù)據(jù)等對設(shè)計(jì)加以優(yōu)化， 以此可以給出最科學(xué)、 合理的設(shè)計(jì)方案。

另外在施工過程中， 也可以通過同步修改BIM模型保證工程的順利進(jìn)行， 這樣工程完成的同時(shí)即可生成竣工模型， 接下來相關(guān)人員再結(jié)合實(shí)際情況對竣工圖紙加以合理調(diào)整， 這樣整個(gè)竣工圖紙的設(shè)計(jì)就不需要消耗過多時(shí)間， 再一次縮短了工期。 根據(jù)表2 給出了結(jié)果可以得知， 原本的規(guī)劃中方案、 施工圖紙、構(gòu)建拆分、 竣工設(shè)計(jì)等都和實(shí)際完成時(shí)間有較大的差距， 而且不能保證質(zhì)量， 而優(yōu)化之后的流程明顯改善了這種情況， 實(shí)際完成設(shè)計(jì)的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于計(jì)劃時(shí)間， 真正達(dá)到了縮短施工周期和提升施工質(zhì)量的目的。

表2 優(yōu)化流程對比 (天)

3 設(shè)計(jì)流程優(yōu)化的反思

在整個(gè)裝配式建筑設(shè)計(jì)流程的優(yōu)化中， 除了改變設(shè)計(jì)方式， 同時(shí)還應(yīng)用了現(xiàn)代信息技術(shù)手段， 比如協(xié)同技術(shù)平臺設(shè)計(jì)， 從而提升設(shè)計(jì)的有效性， 對此相關(guān)企業(yè)開展裝配式建筑設(shè)計(jì)和施工過程中應(yīng)充分做到以下幾點(diǎn)。 第一， 構(gòu)建信息管理平臺。 通過這一平臺充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)， 然后在現(xiàn)在信息技術(shù)的幫助下要開展設(shè)計(jì)， 并實(shí)現(xiàn)對設(shè)計(jì)的優(yōu)化， 而且企業(yè)可以在平臺上建立關(guān)于裝配式建筑設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫， 這樣后續(xù)再次開展相應(yīng)設(shè)計(jì)時(shí)可以將數(shù)據(jù)庫作為參考。 第二，應(yīng)促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部各部門之間的信息共享。 開展裝配式建筑施工應(yīng)將構(gòu)件制作、 運(yùn)輸、 安裝等各個(gè)環(huán)節(jié)充分關(guān)聯(lián)， 保證各個(gè)環(huán)節(jié)之間順暢運(yùn)行， 另外設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和施工環(huán)節(jié)也要充分關(guān)聯(lián)， 這要求企業(yè)應(yīng)促進(jìn)內(nèi)部的信息共享， 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息在內(nèi)部的順暢流通， 這樣各部門以及設(shè)計(jì)、 施工等都可以通過參考相應(yīng)信息而促進(jìn)工程的順利開展。 第三， 應(yīng)針對裝配式建筑設(shè)計(jì)流程建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)框架， 然后對框架進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化， 這樣就后續(xù)開展設(shè)計(jì)工作時(shí)也可以充分利用這一框架， 保證設(shè)計(jì)的有效進(jìn)行， 從而提升整個(gè)工程的質(zhì)量。 第四， 做好內(nèi)部人員培訓(xùn)。 導(dǎo)致裝配式建筑設(shè)計(jì)出現(xiàn)不合理之處的主要原因是， 相關(guān)人員的專業(yè)能力尚不能充分滿足這項(xiàng)工作的要求， 因此相關(guān)企業(yè)應(yīng)積極開展內(nèi)部人員培訓(xùn)， 鼓勵(lì)設(shè)計(jì)人員學(xué)習(xí)新的理念和技術(shù)，令其能夠全面看待裝配式建筑設(shè)計(jì)， 保證所有設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之間的順暢連接， 從而促進(jìn)設(shè)計(jì)有效性的不斷提升。 第五， 明確裝配式建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。 在裝配式建筑設(shè)計(jì)中， 包含方案、 圖紙、 構(gòu)件拆分、 竣工圖等多個(gè)環(huán)節(jié)， 每一個(gè)環(huán)節(jié)對整個(gè)工程的進(jìn)度、 成本控制以及質(zhì)量等都具有直接影響， 因此企業(yè)開展裝配式建筑設(shè)計(jì)過程中應(yīng)明確相關(guān)要點(diǎn)， 真正做到細(xì)化所有設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)， 從而提升施工質(zhì)量和效率， 并有效控制成本投入。

4 結(jié)語

綜上所述， 近年來我國的裝配式建筑行業(yè)發(fā)展態(tài)勢愈發(fā)良好， 為整個(gè)建筑行業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)大動(dòng)力， 相關(guān)企業(yè)應(yīng)持續(xù)推動(dòng)裝配式建筑行業(yè)的發(fā)展， 將裝配式建筑的社會(huì)效益、 經(jīng)濟(jì)效益等充分發(fā)揮。 本文首先對裝配式建筑作出了簡單介紹， 隨后分析了關(guān)于裝配式建筑的設(shè)計(jì)流程優(yōu)化， 最后提出關(guān)于設(shè)計(jì)流程優(yōu)化的反思， 希望可以與相關(guān)企業(yè)提供一些有價(jià)值的參考， 最終達(dá)到不斷提升裝配式建筑設(shè)計(jì)水平， 推動(dòng)裝配式建筑行業(yè)良好發(fā)展的目的。