專家學者已對裝配式建筑標準化設(shè)計做了一定的研究,，標準化設(shè)計作為裝配式建筑的首要特征，是裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)及施工的必要前提,，具有提高品質(zhì),、縮短工期、提高效益,、降低成本等優(yōu)點,。本文以南京市裝配式住宅樓項目為例，對該項目的標準化設(shè)計方法進行探討,，并總結(jié)由此帶來的綜合經(jīng)濟效益,，以期為同類裝配式建筑項目的標準化設(shè)計提供參考。

1,、 裝配式建筑標準化設(shè)計

標準化設(shè)計是裝配式建筑的首要特征,。該項目在平面設(shè)計中首先進行模數(shù)化、模塊化等標準化優(yōu)化,，匯總歸集模塊的類型和尺寸,，選用標準化部品部件庫的BIM 模型進行組合設(shè)計，以達到構(gòu)件重復使用率高,、"少規(guī)格,、多組合"的課題示范工程目標。

項目概況

南京某住宅項目,，擬采用剪力墻結(jié)構(gòu),，全板式布局模式，共有12棟建筑,，其中9棟為小高層住宅,，總建筑面積為126677㎡，其中地上建筑面積為84455㎡,。

該項目原設(shè)計為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),，通過采用裝配式建造方式進行優(yōu)化并達到了以下效果：

1.全裝修住宅交付；

2.使用預(yù)制外墻體,，且預(yù)制外墻體的水平截面積超過相對應(yīng)地面以上規(guī)劃總建筑面積2%,；

3.預(yù)制裝配率不低于50%。

平面標準化設(shè)計總體目標

原有建筑方案戶型種類繁多,，為此,，重新以"少規(guī)格、多組合"對建筑平面進行優(yōu)化：

1.居住建筑宜選用大開間,、大進深的平面布置,，增加建筑布局的靈活性；

2.各戶型中南陽臺較多是鏡像關(guān)系，可考慮調(diào)整為平移復制關(guān)系,；

3.建筑樓梯,、陽臺、空調(diào)板宜采用標準化產(chǎn)品,；

4.凸窗有1700mm,、1800mm、2000mm,、2100mm,、2300mm等不同尺寸，可在一定范圍內(nèi)進行歸并,，同時凸窗位置可考慮居中布置,；

5.廚房、衛(wèi)生間存在尺寸規(guī)格,、布置相近的情況,，可以將其規(guī)格歸并統(tǒng)一,；

6.提高每一項內(nèi)裝部品部件的標準化程度,。廚房和衛(wèi)生間的平面尺寸滿足標準化整體櫥柜及整體衛(wèi)浴的要求。

樓梯和電梯模塊化設(shè)計

該項目將部分戶型的公共樓梯,、電梯間采用模塊化設(shè)計,，樓梯間的凈寬為2500mm，長度為5600mm,，如圖1所示,。

標準化構(gòu)件的裝配式混凝土建筑設(shè)計研究

圖1 樓梯、電梯的模塊化設(shè)計

廚房模塊化設(shè)計

戶型A1,、B1,、C1的廚房采用模塊化設(shè)計，其開間為1950mm,，進深為3350mm,，如圖2所示。

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圖2 廚房模塊化設(shè)計

主臥模塊化設(shè)計

戶型A1,、A2主臥采用模塊化設(shè)計,，模數(shù)為3400mm×3700mm，如圖3所示,。

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圖3 主臥模塊化設(shè)計

衛(wèi)生間模塊化設(shè)計

戶型A1,、A2的公共衛(wèi)生間采用模塊化設(shè)計，模數(shù)尺寸1500mm×2900mm,，如圖4所示,。

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圖4 衛(wèi)生間模塊化設(shè)計

客廳和陽臺的模塊化設(shè)計

戶型A1A2、戶型C1C2 的客廳和陽臺采用模塊化設(shè)計，陽臺的面寬為3900mm,，外挑尺寸為1800mm ,；客廳的開間為3700mm，如圖5 所示,。

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圖5 客廳和陽臺模塊化設(shè)計

標準化設(shè)計優(yōu)化結(jié)果

通過對原建筑方案進行標準化設(shè)計與優(yōu)化后,，戶型種類得到合理歸并，構(gòu)件類型大為減少,，大多數(shù)均采用標準化構(gòu)件,，從而減少了預(yù)制構(gòu)件的開模數(shù)量，降低了PC構(gòu)件的預(yù)制成本,，取得了良好的經(jīng)濟效益,。優(yōu)化后的標準戶型如表1所示。

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2,、 標準化部品設(shè)計與部品庫應(yīng)用

裝配式建筑標準化部品部件設(shè)計應(yīng)考慮其全生命周期,，根據(jù)部品部件在建筑物所處功能和要求的不同，遵循受力合理,、連接簡單,、施工方便、重復使用率高,、易維護和更換的原則,。標準化部品以實現(xiàn)集成化功能為特征，進行成套供應(yīng),，如預(yù)制整體廚衛(wèi)等,。

標準化部品部件設(shè)計

根據(jù)優(yōu)化后的建筑方案，設(shè)計了以下預(yù)制方案：主要預(yù)制構(gòu)件包括預(yù)制疊合樓板,、預(yù)制樓梯,、預(yù)制外墻、預(yù)制內(nèi)剪力墻,、預(yù)制疊合陽臺,、凸窗、女兒墻等,；標準層除衛(wèi)生間等降板區(qū)外,，采用預(yù)制疊合樓板；標準層采用預(yù)制樓梯,；地上3層及以上采用預(yù)制剪力墻,。具體采用的預(yù)制構(gòu)件種類，見表2,。

標準化構(gòu)件的裝配式混凝土建筑設(shè)計研究

標準化部品庫應(yīng)用

標準化部品庫是采用建筑信息模型BIM手段對標準化部品部件數(shù)字化表示的模型集合,。課題組通過使用部品部件分類與設(shè)計標準,，建立標準化的部品部件庫，包括部品部件的規(guī)格,、制造商,、編號以及在設(shè)計和使用過程中的所有相關(guān)信息，如圖6所示,，通過參數(shù)化查找和設(shè)計,，基于排列組合，以大數(shù)據(jù)作為支撐,，實現(xiàn)裝配式建筑的標準化設(shè)計,。

標準化構(gòu)件的裝配式混凝土建筑設(shè)計研究

該項目采用的標準化部品庫中的預(yù)制部品部件包括預(yù)制內(nèi)外剪力墻、預(yù)制鋼筋桁架疊合板,、預(yù)制陽臺,、預(yù)制樓梯、預(yù)制女兒墻等,。各種構(gòu)件類型數(shù)量及尺寸,，如表3所示。

標準化構(gòu)件的裝配式混凝土建筑設(shè)計研究

標準化部品庫模型實例

該項目采用了大量標準化部品庫中的模型,，主要有：

1.預(yù)制疊合板采用標準化鋼筋桁架疊合板,，BIM圖見圖7-1；

2.預(yù)制內(nèi)剪力墻標準化部品BIM圖見圖7-2,；

3.帶門框及窗框的預(yù)制外剪力墻標準化部品BIM圖見圖7-3,；

4.預(yù)制飄窗標準化部品BIM圖見圖7-4,。

本項目預(yù)制陽臺采用預(yù)制疊合陽臺板,，陽臺板連同周圍翻邊一同預(yù)制，現(xiàn)場連同預(yù)制陽臺隔板共同拼裝成陽臺整體,，標準化部品BIM圖見圖7-5.所示,；標準層樓梯采用預(yù)制混凝土梯段板見圖7-6所示，預(yù)制樓梯安裝時,，梯段直接擱置在樓梯梁挑耳上,，一端鉸接一端滑動連接，預(yù)制樓梯在工廠制作,，采用清水混凝土而無需再做飾面,。

標準化構(gòu)件的裝配式混凝土建筑設(shè)計研究

圖7-1 標準化BIM 圖

圖7-2 標準化預(yù)制內(nèi)剪力墻BIM 圖

標準化構(gòu)件的裝配式混凝土建筑設(shè)計研究

圖7-3 標準化預(yù)制外剪力墻BIM 圖

圖7-4 標準化預(yù)制飄窗BIM 圖

標準化構(gòu)件的裝配式混凝土建筑設(shè)計研究

圖7-5 標準化預(yù)制陽臺BIM 圖

圖7-6 標準化預(yù)制樓梯BIM 圖

3、 效益分析

以1號及9號樓為例,，應(yīng)用預(yù)制外墻體截面積共計為180.58㎡（已扣除需要現(xiàn)澆部分,，如邊緣構(gòu)件等）。單體地面以上部分總面積為8508.23㎡,。此單體根據(jù)《南京市關(guān)于進一步推進裝配式建筑發(fā)展的實施意見》,，不計入容積率核算的建筑面積不應(yīng)超過相對應(yīng)地面以上規(guī)劃總建筑面積的2%，即8508.23×2%=170.16㎡。該項目申請"第二個"2%獎勵"不計入容積率核算的建筑面積不超過相對應(yīng)地面以上規(guī)劃總建筑面積的2%",，即本項目預(yù)制外墻共有170.16㎡不計入外墻面積核算,，為甲方爭取了利益最大化，也意味著降低了裝配式建筑的建安成本,。該項目構(gòu)件采用部品庫中的部件,，通過復雜構(gòu)件模型的下載及應(yīng)用，減小了深化設(shè)計的工作量,，提高了設(shè)計效率,，通過模型數(shù)據(jù)參數(shù)化的調(diào)整，在標準化設(shè)計方面進行了優(yōu)化,。

單純的從單方造價考慮,，現(xiàn)階段采用裝配式建造方式會增加建造成本，其主要原因還是在于建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期,，采用裝配式建造的建筑尚未形成規(guī)模效應(yīng),，標準化部品部件應(yīng)用不足，無法發(fā)揮工業(yè)化批量生產(chǎn)的價格優(yōu)勢,。后期隨著建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,，預(yù)制構(gòu)件標準化、模數(shù)化的逐步完善,，通用產(chǎn)品應(yīng)用比例的逐步提高,，從而形成規(guī)模化生產(chǎn),，必然能夠降低裝配式建筑的建安成本,，其綜合效益也將日益突出。

裝配式建筑具有能夠有效降低現(xiàn)場施工的勞動強度,，縮短工期,、節(jié)能環(huán)保，提高建筑質(zhì)量等方面的優(yōu)勢,。本文以南京市裝配式建筑項目為例,，通過建筑平面標準化、結(jié)構(gòu)部品部件標準化,、構(gòu)件的拆分優(yōu)化以及所帶來的綜合效益等方面,，分析研究了標準化、模數(shù)化設(shè)計的方法和優(yōu)勢,，實現(xiàn)建筑主體,、建筑內(nèi)裝及部件部品等相互間的尺寸協(xié)調(diào)，減少了構(gòu)件類型,，降低開模數(shù)量,，降低PC成本,，取得了較好的綜合效益，為同類裝配式建筑項目的標準化設(shè)計提供了參考,。