装配式建筑设计精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇装配式建筑设计，期待它们能激发您的灵感。

篇1

［关键词］预制装配式;设计;施工;一体化;优化

引言

预制装配式建筑(prefabricatedconcrete)即PC建筑，是通过工厂化生产构件，经过养护、运输、吊装、连接、与现浇段结合等步骤形成的混凝土结构。预制装配式建筑是未来建筑工业化的发展方向，符合绿色建筑的理念。预制装配式建筑在我国仍处于发展的初期阶段，与传统的现浇结构建筑存在较大差异，其设计、施工也与传统建筑截然不同，至今仍没有国家标准规范指导，施工作业人员缺乏经验。本文以上海市内环第1个预制装配式住宅建筑为例，对预制装配式建筑的设计施工一体化进行分析研究。

1预制装配式建筑特点

预制装配式建筑与传统现浇混凝土建筑相比有如下特点。1)结构深化设计需要对建筑结构进行构件拆分，构件拆分需要综合考虑设计、施工、吊装、运输、施工场地布置等因素。机电管线、线盒需预埋预设在预制构件中，到现场后直接对接安装。2)构件工业化生产，生产模具重复使用率高，构件尺寸精度高，达到清水混凝土的效果，预制构件甚至能根据设计需要在构件表面印出清水花纹。3)构件在工厂中预制，后运输到施工现场直接吊装施工，方便快捷。最大程度减少现场湿作业，减少对环境的扬尘、噪声等污染，减少现场施工作业人员配置，在城市市区内施工有明显优势。4)预制构件与现浇构件结合的现浇节点受力复杂，是设计施工的关键节点，钢筋排布密集，在后期存在漏水隐患。预制装配式建筑的以上特点导致其设计、施工相比传统建筑有其自身特性，并且两者相互影响，因此单独研究预制装配式建筑的设计、施工存在片面性，不利于其发展，需对预制装配式建筑的设计与施工进行一体化研究，使预制装配式建筑的设计与施工相互配合、相互促进，优化提高，为建设项目增值。

2预制装配式建筑设计

2.1联系现场实际的结构深化设计

现阶段开发商为加快资金回笼，不断压缩项目周期，而预制装配式建筑在建筑施工图完成之后仍需对建筑进行构件拆分，进行结构深化设计。构件拆分的大小、质量、形状，直接影响到现场材料堆放的布置、施工临时道路的设置、吊装的选择、塔式起重机基础的设计等。在施工方案总设计中需考虑施工现场实际情况，并在可行的情况下进行优化，尤其在施工场地狭小的城市核心区域。因此预制装配式建筑的结构构件拆分深化设计需与施工单位紧密联系，并在前期总体设计中考虑运输、施工难度和成本等。

2.2考虑全施工过程的受力设计

预制装配式建筑构件在工厂内生产，经过养护，构件强度达到要求后运输到施工现场，再通过吊装安装到位。构件在成为结构的一部分前需要经过运输、翻身、吊装等多个过程，出现多种不同的受力形态，这些过程均需通过预埋在构件内的球形铆钉实现。因此构件拆分及设计过程中不仅需考虑构件在建筑结构中的受力还需考虑生产施工全过程中构件的受力。构件吊点的设置需考虑到构件重心位置、吊装中的平衡、构件运输过程中摆放角度等。以本工程中转角飘窗设计为例:转角飘窗属于多维度异形构件，构件内存在大开洞，构件自重达9.7t，且构件重心位置不在墙身竖向范围内，因此在构件上部设计了4个吊点，确保构件吊装的平衡。考虑吊装运输过程中构件的受力，通过MIDAS软件分析构件的应力分布，如图1a所示。通过分析发现，转角飘窗在吊装过程中局部应力分布过大，需进行加固处理。通过研究采用3根槽钢对转角飘窗进行加固处理，加固后的应力分布如图1b所示，应力集中明显减弱，可以确保吊装运输的安全。

2.3机电管线设计

预制装配式建筑中的机电管线与现浇结构中的机电管线施工存在较大不同，在现浇结构中机电管线通过预埋并直接整体浇筑在混凝土中，而预制装配式建筑中机电管线需预先埋设于构件中，抵达现场后与现浇结构中预埋管线进行拼接，体积和质量巨大的构件在现场完成机电管线精确对接施工难度极大。因此机电管线设计需尽量避免埋设于预制构件中，本工程同时使用BIM软件对现浇和预制构件部分进行建模，分析构件内部的管线排布、线管线盒的位置，确保机电管线能够精确对接。

2.4利用预制构件特性完善建筑设计

预制构件为工厂化生产，尺寸精度高，表面整洁，能达到清水效果，且能够预制出相应的花纹。在建筑设计过程中应充分考虑到预制构件自身优势，减少建筑做法，减少现场湿作业。在本项目中，设计多处利用到了预制构件的特性，如在楼梯部分充分利用了预制构件的精度，安装完毕后表面不再做面层处理，如图2所示;墙壁后期做挂石材处理，墙壁取消了传统的抹灰湿作业。

3预制装配式建筑施工

3.1充分领会设计意图

预制装配式建筑在国内仍处于发展的初级阶段，施工操作经验不多，因此在施工过程中需充分领会设计意图。构件作为一类特殊产品，在最终成为结构的一部分前需经历吊装、运输、翻身等过程，而构件一旦破坏再生产需经过较长周期，将直接影响到整个项目施工工期，因此施工需要充分领会设计对构件受力分布的考量，防止构件在吊装、运输等过程中出现破坏。

3.2施工关键节点优化处理

预制装配式建筑彻底颠覆了传统的施工方式，施工中的吊装作业、建筑做法等与传统的现浇结构完全不同，施工中要充分考虑施工的各个过程优化。预制构件与现浇段间的连接是装配式结构施工的关键，该节点受力复杂，钢筋预埋较多。施工中需充分理解构件预留钢筋与现浇段之间的连接关系，分层次完成钢筋绑扎连接。现浇结构中窗附框位置经常存在漏水隐患，若预制结构后期再装窗附框将同样存在漏水隐患，因此在施工前与设计沟通研究，将窗附框在工厂中与预制构件一同浇筑完成，形成整体，避免后期存在的漏水隐患。3.3现浇段与预制段节点处理预制构件与现浇段连接处是关键节点，因为混凝土浇筑时间不同，存在施工缝且收缩不一致，存在渗漏隐患，同时也是结构连接的薄弱环节。为避免后期出现渗漏情况，本项目在预制构件的上部和下部分别采取了不同的方式进行节点处理。为方便构件堆放，构件下部设计为拉毛平面，构件吊装完成后在构件外侧采取3道防水措施，如图3所示，从外到内依次为220mm防水卷材，13mm厚耐候胶，20mm×30mm橡胶条。在构件的内侧采用预制构件上部留有预留纵筋和箍筋，施工中无法采用上述3道防水措施，通过与设计沟通研究，将构件上部设计为凹槽形式，如图4所示。在与现浇段钢筋绑扎后采用防水混凝土浇筑，凹槽的设计不但可以防止水流向内侧，还能有效增强节点连接。

4结语

预制装配式建筑在国内仍处于发展的初级阶段，在进一步摸索前进的过程中，设计与施工一体化协作，可以有效地促进设计、施工的优化提升，为建设项目增值。通过本工程的应用研究，在结构深化设计中联系现场实际、综合考虑施工全过程中构件应力分布、机电管线设计优化、利用预制构件特性等对设计施工有极大促进作用。同时在施工中充分领会设计意图、做好成品保护、优化关键施工节点等可有效地促进生产效率，提升工程质量，提升经济效益，促进预制装配式建筑的发展。

参考文献:

［1］粟新．工业化预制装配式(PC板)住宅建筑的设计研究与应用［J］．建筑施工，2008，30(3):201-202，208．

［2］李滨．我国预制装配式建筑的现状与发展［J］．中国科技信息，2014(7):114-115．

［3］严薇，曹永红，李国荣．装配式结构体系的发展与建筑工业化［J］．重庆建筑大学学报，2010，18(3):259-261．

［4］宋菲菲．预制装配式混凝土结构技术的研究与应用［J］．住宅产业，2010，5(4):116-117．

［5］孟少平，潘其健，张林振，等．预制预应力混凝土框架结构形式及设计方法研究［J］．工业建筑，2011，10(8):158-159．

［6］黄立雄，李琰．框架结构整体预制装配建造关键技术研究与示范［J］．建筑施工，2014(6):684-687．

［7］张军，侯海泉，董年才，等．全预制装配整体式剪力墙住宅结构设计及应用［J］．施工技术，2009，38(5):22-24．

篇2

关键词：装配式建筑；BIM；可视化

前言

在建筑工程中，其核心管理技术就是BIM技术，该技术的主要作用就是避免在三维空间中出现阶段性的信息缺失，其中BIM技术的优势主要体现在对建筑设计过程各个专业之间的协调以及对建筑工程的数据管理。BIM将建筑物所有的数据都进行统一管理并提供分析软件的接口，实现数据导入以及建模计算，分析该建筑的整体或是构件的情况。

一、BIM与标准化设计

1.标准化BIM构件库的建立

装配式建筑的典型特征是标准化的预制构件或部品在工厂生产，然后运输到施工现场装配、组装成整体。装配式建筑设计要适应其特点，在传统的设计方法中是通过预制构件加工图来表达预制构件的设计，其平立剖面图纸还是传统的二维表达形式。在装配式建筑BIM应用中，应模拟工厂加工的方式，以“预制构件模型”的方式来进行系统集成和表达，这就需要建立装配式建筑的BIM构件库。通过装配式建筑BIM构件库的建立，可以不断增加BIM虚拟构件的数量、种类和规格，逐步构建标准化预制构件库。

2.可视化设计

与传统建筑方式采用BIM类似，装配式建筑的BIM应用有利于通过可视化的设计实现人机友好协同和更为精细化的设计。

3.BIM构件拆分及优化设计

在装配式建筑中要做好预制构件的“拆分设计”，俗称“构件拆分”。传统方式下大多是在施工图完成以后，再由构件厂进行“构件拆分”。实际上，正确的做法是在前期策划阶段就专业介入，确定好装配式建筑的技术路线和产业化目标，在方案设计阶段根据既定目标依据构件拆分原则进行方案创作，这样才能避免方案性的不合理导致后期技术经济性的不合理，避免由于前后脱节造成的设计失误。BIM信息化有助于建立上述工作机制，单个外墙构件的几何属性经过可视化分析，可以对预制外墙板的类型数量进行优化，减少预制构件的类型和数量。

4.BIM协同设计

BIM模型以三维信息模型作为集成平台，在技术层面上适合各专业的协同工作，各专业可以基于同一模型进行工作。BIM模型还包含了建筑的材料信息、工艺设备信息、成本信息等，这些信息可以用来进行数据分析，从而使各专业的协同达到更高层次。

二、BIM与工厂化生产

1.构件加工图设计

通过BIM模型对建筑构件的信息化表达，构件加工图在BIM模型上直接完成和生成，不仅能清楚地传达传统图纸的二维关系，而且对于复杂的空间剖面关系也可以清楚表达，同时还能够将离散的二维图纸信息集中到一个模型当中，这样的模型能够更加紧密地实现与预制工厂的协同和对接。

2.构件生产指导

BIM建模是对建筑的真实反映，在生产加工过程中，BIM信息化技术可以直观地表达出配筋的空间关系和各种参数情况，能自动生成构件下料单、派工单、模具规格参数等生产表单，并且能通过可视化的直观表达帮助工人更好地理解设计意图，可以形成BIM生产模拟动画、流程图、说明图等辅助培训的材料，有助于提高工人生产的准确性和质量效率。

3.通过CAM实现预制构件的数字化制造

借助工厂化、机械化的生产方式，采用集中、大型的生产设备，只需要将BIM信息数据输入设备，就可以实现机械的自动化生产，这种数字化建造的方式可以大大提高工作效率和生产质量。

三、BIM与装配化施工

1.施工现场组织及工序模拟

将施工进度计划写入BIM信息模型，将空间信息与时间信息整合在一个可视的4D模型中，就可以直观、精确地反映整个建筑的施工过程。提前预知本项目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡，总体计划、场地布置是否合理，工序是否正确，并可以进行及时优化。

2.施工安装培训

通过虚拟建造，安装和施工管理人员可以非常清晰地获知装配式建筑的组装构成，避免二维图纸造成的理解偏差，保证项目的如期进行。

3.施工模拟碰撞检测

通过碰撞检测分析，可以对传统二维模式下不易察觉的“错漏碰缺”进行收集更正。如预制构件内部各组成部分的碰撞检测，地暖管与电器管线潜在的交错碰撞问题。

4.复杂节点的施工模拟

通过施工模拟对复杂部位和关键施工节点进行提前预演，增加工人对施工环境和施工措施的熟悉度，提高施工效率。

四、BIM与一体化装修

1.装修部品产品库的建设

土建装修一体化作为工业化的生产方式可以促进全过程的生产效率提高，将装修阶段的标准化设计集成到方案设计阶段可以有效地对生产资源进行合理配置。

2.可视化设计

通过可视化的便利进行室内渲染，可以保证室内的空间品质，帮助设计师进行精细化和优化设计。整体卫浴等统一部品的BIM设计、模拟安装，可以实现设计优化、成本统计、安装指导。

3.信息化集成

产业链中各家具生产厂商的商品信息都集成到BIM模型中，为内装部品的算量统计提供数据支持。对装修需要定制的部品和家具，可以在方案阶段就与生产厂家对接，实现家具的工厂批量化生产，同时预留好土建接口，按照模块化集成的原则确保其模数协调、机电支撑系统协调及整体协调。

五、BIM与信息化管理

1.经济算量分析

经济算量的主要原则是做到“准量、估算”，按照工业化建筑的组成及计价原则分为预制构件部分和现浇构件部分。结合工业化住宅的特点自主开发了装配式设计插件，通过该插件可以将预制构件与现浇构件进行分类统计。通过分类统计可以快速地对设计方案进行工程量分析，从而进行方案比选，再由确定的工程量结合地区的定额计算出本项目的工程量清单，实现在方案策划阶段对成本的初步控制。

2.RFID等实现装配式建筑质量管理可追溯

实现在同一BIM模型上的建筑信息集成，BIM服务贯穿整个工程全生命周期过程。一方面，可以实现住宅产业信息化；另一方面，可以将生产、施工及运维阶段的实际需求及技术整合到设计阶段，在虚拟环境中预演现实，真正实现BIM信息化应用的信息集成优势。通过在预制构件中预埋芯片等数字化标签，在生产、运输、施工、管理的各个重要环节记录相应的质量管理信息，可以实现建筑质量的责任归属，从而提高建筑质量。

3.利用BIM云平台实现适时、全球化、数字化的管理

BIM信息化技术与云技术相结合，可以有效地将信息在云端进行无缝传递，打通各部门之间的横向联系，通过借助移动设备设置客户端，可以实时查看项目所需要的信息，真正实现项目合作的可移动办公，提高项目的完成精度。

结语

综上可知，装配式建筑设计如何在行业BIM信息化的背景下，融入信息化大潮，发挥自身研发、设计和集成的优势，实现产业链拓展和过程阶段延伸，必将成为建筑产业化新时代的创新趋势。围绕这一创新趋势，设计行业将大有可为。

参考文献

篇3

关键词：装配式建筑；结构设计；技术优化

近年来，我国建筑业发展迅猛。为了解决传统建筑模式中人工成本高、工期长、工程量大、环境污染严重等重要问题，装配式建筑应运而生，顺应了行业发展的要求，并且采用装配式施工方法绿色、环节、节能，符合当前社会经济发展的理念。但目前装配式建筑在我国发展还较为缓慢，还处于待完善阶段，主要在东部经济较为发达的沿海地区进行尝试性发展。因此，很多企业于装配式建筑物的特征不够了解，ζ淅斫獠磺澹在建筑设计、抗震设计及构建制作上缺乏经验，不能是装配式建筑的优势充分发挥，在建设过程中不但没有降低建筑成本，反而使建筑成本大大增加。装配式建筑结构有效设计是装配式建筑结构成功与否的关键，再依循设计方案进行建筑结构的拆分、构件制作及结构组装。稳定性、安全性和实用性是装配式建筑结构的基本原则，所以对装配式建筑结构设计优化显得尤为重要，确保建筑物质量，进一步促进整个装配建筑行业的发展。

1 装配式建筑的设计要点

可行性、使用性是装配式建筑结构设计的关键点。同时，在设计中首先必须注意在确保建筑物功能性和安全性的前提下，通过专业、标准、精细的设计，充分发挥建筑设计的优越性，注重能源的损耗，为人们提供一个安逸舒适的建筑环境。将建筑物的结构高度、不规则度及结构复杂度控制在合理范围。建筑设计在进行初步设计过程中必须充分考虑建筑材料、结构体系、结构布置、各参数等，对多种设计方案从可行性、经济性等方面进行充分比较，获得最优设计方案。另一方面，根据国家相关标准，对结构设计进行精确计算，保证在建筑过程中对风险处于可控范围。

2 装配式建筑的结构优化设计分析

装配式建筑的结构优化设计主要从设计流程、设计体系建立、结构技术体系、预制构件拆分与控制、预制构件节点优化设计及有效利用相关政策六方面进行优化。

2.1 设计流程优化

装配式建筑在考虑功能性需求的同时还需要关注结构设计对工厂化生产及装配式施工的影响。装配式建筑的设计需要涵盖整个过程，从构件生产到运输、装配，对建筑物的要求都非常严格。在设计阶段，对构件设计、拆分等方面需要做好优化工作，保证装配式构建在设计、生产、施工过程中的紧密连接，形成完整的工艺流程；在图纸设计方面，以方案的可行性作为前提，细化设计建筑物装配结构的各构件，优化预制构件生产工序，降低现场管理难度和施工难度，降低施工成本。

2.2 设计体系优化

设计体系优化主要在于建立标准的设计体系。规范建筑户型模块和交通核模块，充分发挥建筑物经济性和功能性要求，降低楼板和外墙的构件种类，使装配式建筑物施工效率大大提高。建筑户型模块方面，在确保室内空间尺寸的精准、合理的前提下，可对室内结构布置、客厅布置及卧室开间布置做适当调整；交通核模块方面，主要对建筑物使用过程中的人的上下通行和物品上下运输（主要包括楼梯、电梯井、走道）、设备的安装布置（主要包括机电管井）等进行规范性设计，使其与板楼、通廊相互搭配更加规范，满足各种客户对房屋的不同需求。

2.3 结构技术体系优化

与现场实际相结合，选择合理的结构技术体系是装配式建筑结构设计优化的关键。所谓结构技术体系是指配整体式的框架结构、叠合剪力墙、装配整体式剪力墙结构等与结构设计有关的技术体系。建筑物的平面部分，在结构技术优化时可采用叠合板、叠合梁形式；建筑物剪力墙采用预制装配式时可采用预制的叠合剪力墙，也可采用双面预制的叠合剪力墙，竖向连接可采用钢套筒连接形式进行。在各构件之间连接时方法较多，连接形式也不固定，具体根据施工需要而定。

2.4 预制构件拆分与控制

在不同项目中装配式建筑结构的预制部位和预制形式不同，需结合具体工程项目而定，一般住宅建筑，首先应该考虑其水平构件的预制技术，主要有楼梯、阳台、预制叠合梁以及外墙保温与装饰等一体化设置，减少外墙脚手架的使用，优化承重墙与非承重墙的设置等。

2.5 预制构件节点优化设计

装配式建筑的设计重难主要在于节点设计，在抗震性、功能性方面对建筑物起着决定性作用。因此，在建筑构件连接处控制所使用的钢筋、套筒、预埋件等的成本，优化节点处的连接方式，保证建筑物具有良好的抗争性能，同时降低施工成本，提高工作效率，达到稳固连接各部件的目的。

2.6 有效利用相关政策

装配式建筑发展处于起步阶段，技术不成熟，因此其发展受到了较大的阻碍，为了鼓励新技术的发展，提高建筑业走向更加绿色环保、低能耗的目的发展道路，政府必须出台一些优惠政策，鼓励企业发展装配式建筑结构，降低装配式建筑结构的建设成本，充分发挥装配式建筑结构的优势。

3 结语

我国的装配式建筑近年来发展缓慢主要原因在于其建设成本较高，因此降低装配式建筑物建设成本是其向前发展的关键。企业应该加强管理，建立健全各模数标准、部件产品标准，通过这些标准是个装配式构建统一流水线式工厂生产，降低构建的预制成本。另一方面，在工程实际中要不断对装配式建筑结构设计方案进行优化，改进施工工艺，提高工程质量和效率，降低施工成本，推动装配式建筑的不断创新与发展。

参考文献

[1] 石建光，林树枝.预制装配式混凝土结构体系的现状和发展展望[J].墙材革新与建筑节能，2014（01）：45-48.

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【关键词】预制装配式建筑;发展前景;结构设计

引言

一、装配式建筑的方案设计

建筑设计的过程是复杂的，涉及到方方面面的问题，但建筑的作用一般只有一个，是做住宅、办公、商场、还是剧院。此过程一般都是建筑外观设计，明确设计任务，考虑到建筑信息化，主要是建立项目的工程信息。最好还能给详细设计软件提供统一的设计模板，模板可以是一个配置文件，可以是一个数据库，里边规定了本项目中应用的一些构件属性的限制值。比如使用的入户门宽不能小于多少，梁、柱的承载力不能小于多少等等。设计室负责人将从设计师的草图中挑出相对较好的创意，通过各种绘图软件进行精细效果图的绘制，建筑项目的信息化从这里的开始。

二、装配式建筑的详细设计与并行化

设计精细的效果图的目的是为了进行详细设计，数字模型工程师能够使用BIM 软件使建筑模型由精细效果图变为三维建筑信息模型。这种模型包含各种基本的建筑构件以及构件的尺寸、材料、强度等等物理特性。在装配式建筑的详细设计的过程中，基本包括3 个专业：建筑、结构、设备。BIM 软件的发展使建筑、结构、设备进行并行设计成为可能。

2.1构件的详细设计、分析与制造流程

装配式建筑的模型的建立是一个建筑信息模型，应包括装配体、子装配体和单个设备等相关的所有数据，都会与三维模型的数据联系在一起，包含在一个统一的建筑信息模型中，同时连装配体如何装配，装配的顺序都会有所说明。在装配式建筑的设计过程中，有包括建筑构件设计、构件生产工艺、构件装配工艺、后期的构件维护工艺人员参与其中。经过BIM 软件系统仿真后获得结果，知道满足需要为止。

2.2设计领域的改变――并行化

并行工程已经在制造业十分成熟了，但在建筑行业，并行工程的提法还很少见，并行技术是绿色建筑与市场竞争的必然选择，建筑设计的并行化是面对建筑领域的绿色倡导，同时降低成本，缩短时间的唯一捷径。

实现并行工程，需要建立一个并行工程集成管理环境。其中关键方面包括以下几点：

1）建筑软件（包括建筑、结构、设备专业）的信息化。BIM 软件的大力发展，为并行工程提供统一的协同平台与数据管理平台，便于各个专业充分在数据层面表达自己的设计。

2）建筑的详细设计过程改变。详细设计过程变成一个类似敏捷开发的过程，逐次修正迭代。一个项目在详细设计阶段由众多专业的工程师参加，每个专业都会对模型做出本专业的修正，但每次修正表现在整体的模型上不一定总是积极的，出现消极冲突的时候，就需要相关专业的人员对修正进行讨论迭代，趋向于共同解决消极修正，以此避免建设过程中的设计冲突返工。

3）分布式管理、统一协调、持续的跟踪，也就是人的作用。随着并行工程的进行，工程内部系统复杂程度进一步加剧，问题也多样化，分布式管理便于信息收集、统一协调，并与信息整理，持续跟踪便于问题的解决。

随着BIM（建筑信息模型）技术的大力推广，并行工程一定会得到重用。

三、装配式建筑的全寿命周期中的BIM 与射频技术

装配式建筑的统一制式，有利于BIM 软件的管理，同时装配式建筑的大空间的移动离不开BIM（建筑信息模型）技术和射频技术的大力支持，射频技术是BIM 数据从虚拟三维计算机空间输出到现实的捷径，两者都是装配式建筑转向绿色全寿命周期建筑的关键技术。

3.1 BIM 技术

BIM 技术是建筑工程全寿命周期的核心管理技术，避免在虚拟的三维空间中产生阶段性的信息孤岛。建筑设计多专业协同与建筑全寿命周期的数据管理是BIM 技术的优势，装配式建筑需要的管理系统正式这样管理系统。BIM 以装配式建筑全寿命周期的数据为核心，对装配体、子装配体和单个设备等相关的所有数据继续管理，同时提供通用有限元分析软件的接口，便于导入数据到分析软件进行建模计算，也可以实现一些耦合软件，在整体与构件之间做分析。

3.2射频技术与物联网技术

射频技术能随时随地的记录构件的几何、物理信息。因装配式建筑是在工厂内生产，项目地组装，会涉及到构件的生产、仓储、物流、安装与验收，各个环节都需要能随时识别出构件的身份，避免产生阶段性的信息孤岛，减少人工信息录入出错的可能性，有利于BIM 模型信息及时更新。同时射频技术有利于工程材料的物联网监控管理，极大方便构件的动态运输。

3.3维护的技术难点

在装配式建筑的全寿命周期中，建筑的维护、加固是不可忽视的问题，轻型装配式物流中心仓库有过替换的实际工程，但是又太多装配式建筑还没有发挥出这一优势。如何找到那个合理的“千斤顶”是装配式建筑能够像机械一样做替换的关键。

四、结束语

未来预制装配式技术的发展，应充分发挥工厂预制件和现场装配的优势，将新材料、新工艺不断应用到建筑上，使结构与建筑及设备等专业密切配合，充分优化建筑性能与功能。 随着低碳、节能、绿色、生态和可持续发展等理念的深入人心，预制装配式建筑会在我国有广阔的发展前景。作为结构设计人员，应密切关注国家建筑产业政策，转变观念，积极推进新型装配式结构体系的应用，从而推动我国建筑工业化的进程。

参考文献：

[1]栗新.工业化预制装配式（PC）住宅建筑的设计研究与应用[J].建筑施工.2008（03）

[2]严薇，曹永红，李国荣.装配式结构体系的发展与建筑工业化[J].重庆建筑大学学报.2004（05）

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关键词：混凝土装配式建筑；保障性住房；标准化；模数化；工业化生产

中图分类号：TU241.92

文献标识码：A

文章编号：1008-0422（2012）06-0140-05

1 前言

保障房建设是当前重要的民生工程，牵涉到亿万居民的切身利益。社会意义和政治意义都非常深远，所涉及的方面很多、政策性很强，需投入的资金量巨大、运转周期长。因此从政府的角度出发，把保障房的建设办好是头等大事。

住宅建筑工业化生产是住宅生产方式的变革，推动预制装配式结构住宅产业化，是住宅建设的发展趋势，是实现节能减排、发展低碳经济的必然需求。当今世界，能源紧张，节能减排已是全球共同的话题，建筑的工业化势在必行。

装配整体式混凝土结构运用在住宅建筑中，通常有装配式框架体系、装配式混凝土框架—剪力墙体系、装配式剪力墙体系。根据闵行浦江基地的实际工作经验，本文仅对装配式混凝土框架—剪力墙结构体系在保障性住房中房型设计上的运用进行讨论。

2 装配式建筑简述

装配整体式混凝土结构是由预制混凝土构件或部件通过钢筋，连接件或施加预应力加以连接并现场浇筑混凝土而形成整体的结构，又简称为预制装配式结构（precast concrete，PC结构）。按照此工艺建造的建筑，称为装配式建筑，也可称为PC建筑。装配整体式混凝土结构是工业化住宅的理想结构体系。

2.1装配式建筑的特点

1)预制构件表面平整、外观美观、尺寸准确，建筑物的质量明显提高；

2)施工方便，模板和现浇混凝土作业减少，预制楼板无需支撑，叠合楼板模板较少；

3)建造速度快，对周围的环境影响小；

4)预制结构在设计和生产时还可以充分利用工业废料，变废为宝，以节约资源和其他材料。

2.2装配式建筑的要求

我国建筑行业一直走的是粗放型的发展道路，标准化缺失，模数化没有真正落实。住宅开发及部品生产标准化概念淡薄，对模数协调理论不重视。

我们号召向制造业学习，像造汽车那样造房子，向机械行业、计算机行业学习。学习他们的标准化、模数化及模块化，结合建筑行业的实际，解决难以标准化的问题。

装配式建筑一定要用标准化、模数化、模块化的理念进行设计。

3 装配式建筑在保障性住房中运用的可行性

3.1保障性住房的社区规模大、易形成规模效应，适合住宅工业化的推行

上海市政府为了加快推进全市配套商品房的建设、解决城市低收入住房困难家庭的住房问题、完善现有的保障性住房建设体系，积极部署规划了多个大型居住社区保障房建设是当前重要的民生工程。市政府规划了顾村、泗泾、浦江、三林、周康航等多个保障房的大型居住社区。每个大型居住社区的规模都在100~200万平方米左右。只要将其中部分建筑量以装配式建筑的工艺进行设计和建造，就能形成一定的规模效应，对降低建造成本提供了一定量上的保证。现闵行浦江基地，建设单位已将其中的30万m2的住宅，以PC工法的工艺进行建造。

3.2保障性住房的房型面积小、房型式样不多，适合标准化、模块化生产

受政策等各方面的影响，保障性住房的套型建筑面积均不大。经济适用房在90m2以内，公共租赁房在60m2以内。小面积的户型增加了设计难度。但从另一方面讲，由于是小面积的户型，各功能房间仅满足基本功能的需求，户型的变化少，这对推广标准化和模块化是有利的。在实际工程中，保障性住房对个性化的设计要求并不是很高；一个项目中房型的种类基本在3~4种；在建筑设计上退台、错层等的设计手法，很少使用。所以适合工业化设计的要求。

3.3政府政策层面上支持

保障性住房是政府的重大民生工程，政府在政策上肯定是大力支持的。装配式建筑、工业化生产，这与国家产业结构改革、节能减排、原材料的循环利用、提升建筑质量等是密切相连的，政府在政策层面上必定是支持。上海市已经出台了《关于加快推进本事住宅产业化的若干意见》和《关于本市鼓励装配整体式住宅项目建设的暂行办法》。此办法，对于装配式建筑在容积率上给予3%的奖励。

4 保障性住房向工业化、标准化转型

4.1当前保障性住房的设计状况

目前建筑的建造模式以现场浇筑为主。在此建造工艺的前提下，保障性住房的设计存在以下几方面的状况：

1)由于建筑面积小，建筑尺寸的模数化概念不强。例如：主卧室的开间尺寸通常会设计成3.3~3.6m之间，但次卧室的尺寸往往就多种多样了；

2)房型平面凹凸多，体形系数大，对节能不利。为了解决平面凹凸所产生的结构问题，在结构设计时增加了大量的结构连板，这些结构连板在建筑上没有功能要求；

3)有些开发单位过分地追求建筑形象，在立面设计上添加了大量的装饰构件。这些装饰构件通常是没有功能作用的。这与绿色建筑的理念是相违背的。

上述几点情况，是目前保障性住房设计对工业化、标准化建造不利的地方。在国家产业结构调整、节能减排、发展装配式建筑的前提下，保障性住房的设计必须要有所改变和调整。

4.2初步尝试，采用装配式框架—剪力墙体系做户型设计

最初做设计时，在常用的剪力墙户型的基础上，做一些规则化处理。将其改成框架剪力墙的结构形式，预制外墙板挂在梁柱外侧。主要在以下几个方面进行调整：

1)将原先的剪力墙体系调整成框架—剪力墙成体系；

2)主要柱网和剪力墙纵横两个方向基本对齐；

3)东西山墙和北向外墙拉平；

4)内部隔墙尽量对齐；

5)将户型设计成对称的式样，以减少预制构件的种类。见图1。

关于本户型预制及现浇构件的说明：

1）主体框架柱和剪力墙现场浇注；

2）楼板、阳台板和框架梁为叠合构件；

3）护墙板、内隔墙、空调板、楼梯等为预制构件。

按此方案实施预制率为50%，如将框架柱改为预制构件预制率为70%。

经过各方的协同努力后，本方案在闵行浦江基地进行试点实施。从目前实践的情况来看，本方案存在的问题主要是：室内存在凸出的梁柱，与常规的剪力墙户型相比，带来使用上的不方便，北向的次卧室尤为明显；中间套型的起居室偏暗；整体造价较高等。针对上述的问题，我们进行了反思。

1）以成本考量为导向，标准化工作必须先行，且初期不宜追求过高预制率；

2）标准化涉及到可拼装组合的户型、构件拆分等多个方面，只有实现了彻底的标准化才能真正有效的降低成本；

3）实施PC之前需从项目策划、概念设计的源头开始，拿任何已有的现浇体系的住宅改成PC，成本控制的难度会非常大；

4）不能为了预制而预制，应着眼于PC技术体系的成熟和进一步发展；

5）而建立一套自己特色的技术体系则需要长时间的实践和坚持，只有不断改进和优化才能进一步降低成本，将技术的推广应用找最为成熟；

6）PC技术体系不能仅仅为了做住宅；

7）住宅采用PC技术的优势就是每年住宅的建设规模大，传统住宅的户型的诸多变化导致标准化的缺失。

综上所述，在传统户型基础上调整出来的装配式建筑、为了装配式建筑而去装配等的做法是不合适的。要使装配式建筑能在保障性住房中推广，为市场接受，必须在建筑房型平面设计上有一定的改变和突破。

4.3设计提升，在装配式框架—剪力墙体系下户型平面设计转型

由于初步尝试的户型存在一些不足，我们进行了反思。突出标准化、模数化的设计理念。标准为“在一定范围内获得最佳秩序，对活动或其结果规定共同的和重复使用的规则，导则或特征的文件。该文件经协商一致并经一个公认的机构批准。”标准应该以科学技术和经验的综合成果为技术，以促进最佳社会效益为目的。标准化的形式和方法主要是：简化、统一化、通用化、组合化、系列化、模块化。

如某些家具设计最能体现此概念（见图2）。

装配式建筑的设计应该充分体现此理念。结合保障性住房的实际情况，对户型的设计提出了若干原则。

1）装配式框架—剪力墙体系的预制率的高低可调节性大，且此体系还可以用于办公、商业、学校等一系列的公共建筑中，市场前景广阔。因此，新的户型设计依旧选用装配式框架—剪力墙体系。

2）如果是大空间的建筑，房间内存在凸梁凸柱对建筑的使用功能影响不会太大。但保障性住房的房间面积小，凸梁凸柱的影响不能不考虑。提出将梁柱外凸到室外，以减弱凸梁凸柱对室内的影响。

3）建筑尺寸尽量统一，从而可以较少预制构件的种类和规格。通过构件之间不同的组合来达到各种户型的使用要求。

4）厨房、卫生间、阳台等小构件尺寸尽可能一致。

在上述原则的指导下，提出了以下的户型设计（见图3）。

此户型构件的种类少，大部分的构建是以6.6m和3.3m为基本尺寸。平面规则，基本没有凹凸，体形系数小，对节能有利。柱网规则，纵横两个方向均能对齐，对结构受力有利。没有凹口，对房间采光有利。梁柱外凸，减少了结构构件对平面的影响。此户型设计成一房、二房、三房，三种不同户型的组合形式，满足了保障性住房的基本功能需求。户型单元之间可分可合（见图4、图5）。

此户型的建筑构（部）件可拆分为：交通核剪力墙部分、楼梯、框架柱、框架梁、护墙体、阳台、楼板、空调板等。剪力墙为现浇构件、楼板和阳台为叠合构件、其它的均可做成预制构件。可根据工程实际情况，自主选择预制构件。调整预制率的高低比较方便（见图6）。

4.4户型的可延展性设计

仅一种户型是不可能满足市场的需求。在上述对装配式建筑的认识、实践和设计原则的指导下，提出了一系列的户型设计方案。同样的建筑构件，通过不同的组合，再配以不同的现浇的交通核，来满足不同住宅需求。让装配式建筑在保障房中实现：简化、统一化、通用化、组合化、系列化、模块化。

在此，衍生出来了三种系列的户型平面图,如下：

A系列：由三户组成一个单元，开间模数3300，进深模数4500。通过现浇交通核的不同，来满足11~24层的户型要求（见图7、图8、图9）。

B系列：由四户组成一个单元，开间模数3300，进深模数3300和3600。通过现浇交通核的不同，来满足11~24层的户型要求（见图10、图11、图12）。

C系列：由四户组成一个单元，开间模数3300，进深模数由三种。通过内天井来实现中间户型厨卫等房间的通风和采光。此设计建筑进深大，有利于节约用地（加图13、图14、图15）。

通廊式户型（见图16）。

上述系列的房型都体现了标准化、模数化、系列化的概念。户型平面规整，有利于建筑节能。但建筑的进深不大，对节约土地不利。如果能提倡暗卫生间，那对装配式建筑的户型设计是非常有利的。既可以减少凹凸和内天井，又能加大建筑进深。小面宽、大进深的建筑可以节约土地。

4.5装配式建筑立面设计

装配式建筑的立面设计同样应体现标准化、模数化的理念。在二进制的计算机领域里“0”和“1”创造了数字世界，简单却拥有无限可能。在做立面设计时可以借鉴这个概念。“0”可以看做装配整体式混凝土结构，“1” 可以看做标准化、模数化的通用部件。两者相结合，并以不同的排列和组合来达到立面设计的变化与同一性。

上述建筑户型的立面上已经存在有四种元素——柱、梁、板、阳台（栏杆）。此四种元素是建筑的基本构件。现代住宅建筑中通常会在空调板外加百叶，来隐蔽空调室外机。因此，立面上总共有柱、梁、板、阳台（栏杆）、百叶共五种元素。通过五种元素的不同组合方式、柱和墙面的颜色和材质的变化，来到达立面设计的标准化、模数化、多样化（见图17）。

4.6装配式建筑相关构造示意图

住宅窗户损失的热量占到总量的接近一半，增强外窗的节能措施将起到很好的作用。PC墙板预埋窗框，解决了窗框与墙体之间的气密性问题；凸梁凸柱的结构形式，增加了南向外窗的遮阳效果，形成一个天然的外遮阳效果。夏季高太阳方位角的直射强光被凸梁凸柱遮挡，冬季低太阳方位角的光线可以直射入室内，增强户内得热效果（见图18）。

墙板竖向上下端与结构体连接处构造见图19。

标准墙板标准墙板与立柱连接处构造见图20。

标准墙板水平连接处构造见图21。

5 结语

在我国20世纪50~60年代，混凝土装配式建筑曾经推广过。但由于技术等各种原因，被市场所淘汰。经过几十年的发展，如今混凝土装配式建筑的技术在国外已经达到了很高的水平，但国内发展较慢。在经济和产业面临转型之际，混凝土装配式建筑必定会迎来大发展的时期。保障性住房是国家重大的民生工程，混凝土装配式建筑对国家的产业转型，节能减排等有着积极的意义。两者如能完美结合，必定是利国利民的好事。

参考资料：

[1]中国建筑文化中心编.编委：于华 史健等.保障性住房设计图集.江苏人民出版社 2011.6