基于构件标准化的装配式混凝土建筑设计优化策略

1、专家学者已对装配式建筑标准化设计做了一定的研究，标准化设计作为装 配式建筑的首要特征，是装配式建筑构件生产及施工的必要前提，具有提高品质、 缩短工期、提高效益、降低成本等优点。本文以南京市装配式住宅楼项目为例， 对该项目的标准化设计方法进行探讨， 并总结由此带来的综合经济效益，以期为 同类装配式建筑项目的标准化设计提供参考。01装配式建筑标准化设计标准化设计是装配式建筑的首要特征。该项目在平面设计中首先进行模数 化、模块化等标准化优化，汇总归集模块的类型和尺寸，选用标准化部品部件库 的BIM模型进行组合设计，以达到构件重复使用率高、“少规格、多组合”的 课题示范工程目标。项目概况南京某住宅项目

2、，拟采用剪力墙结构，全板式布局模式，共有 12栋建筑, 其中9栋为小高层住宅，总建筑面积为126677褶，其中地上建筑面积为84455该项目原设计为现浇结构，通过采用装配式建造方式进行优化并达到了以 下效果：1 .全装修住宅交付；2 .使用预制外墙体，且预制外墙体的水平截面积超过相对应地面以上规划 总建筑面积2% ;3 .预制装配率不低于50%平面标准化设计总体目标原有建筑方案户型种类繁多，为此，重新以“少规格、多组合”对建筑平面 进行优化：1 .居住建筑宜选用大开问、大进深的平面布置，增加建筑布局的灵活性；2 .各户型中南阳台较多是镜像关系，可考虑调整为平移复制关系；3 .建筑楼梯、阳台、空

3、调板宜采用标准化产品；4 .凸窗有 1700mm、1800mm、2000mm、2100mm、2300mm 等不同 尺寸，可在一定范围内进行归并，同时凸窗位置可考虑居中布置；5 .厨房、卫生间存在尺寸规格、布置相近的情况，可以将其规格归并统一；6 .提高每一项内装部品部件的标准化程度。厨房和卫生间的平面尺寸满足 标准化整体橱柜及整体卫浴的要求。楼梯和电梯模块化设计该项目将部分户型的公共楼梯、电梯间采用模块化设计，楼梯间的净宽为2500mm ,长度为5600mm，如图1所示。2500厨房厨房模块化设计3350mm厨房1楼梯、电梯的模块化设计A1、B1、C1的厨房采用模块化设计，具开问为 1950m

4、m ,进深为主卧模块化设计户型A1、A2主卧采用模块化设计，模数为 3400mm X3700mm ,如图3所示。图3主卧模块化设计卫生间模块化设计户型A1、A2的公共卫生间采用模块化设计，模数尺寸为1500mm 乂 2900mm，如图4所示。图4卫生间模块化设计客厅和阳台的模块化设计户型A1A2、户型C1C2的客厅和阳台采用模块化设计，阳台的面宽为3900mm ,外挑尺寸为1800mm ;客厅的开问为 3700mm ,如图5所示。图5客厅和阳台模块化设计标准化部品部件设计通过对原建筑方案进行标准化设计与优化后，户型种类得到合理归并，构件类型大为减少，大多数均采用标准化构件，从而减少了预制构件的

5、开模数量， 降低了 PC构件的预制成本，取得了良好的经济效益。优化后的标准户型如表1所示。表1标准化户型户型功能类型数量尺寸(mm)厨房两种1950x3350. 1950x3500公共卫生间三种1500x2900, 1500x3500. 1600x3800主卫两种2400x2400. 2200 x 2900主卧三种3400x3700, 3600 x 4000 . 3800 x 4800次卧两种开间2900,开间3300客厅两种开间3700,开间4000餐厅两种进深3600.进深3800阳台两种3900 乂 1700、4200 x 1700搂梯间一种2500 x S600飘窗(开洞)两种2100

6、x800. 1800 x 80002标准化部品设计与部品库应用装配式建筑标准化部品部件设计应考虑其全生命周期，根据部品部件在建 筑物所处功能和要求的不同，遵循受力合理、连接简单、施工方便、重复使用 率高、易维护和更换的原则。标准化部品以实现集成化功能为特征，进行成套 供应，如预制整体厨卫等。根据优化后的建筑方案，设计了以下预制方案：主要预制构件包括预制叠 合楼板、预制楼梯、预制外墙、预制内剪力墙、预制叠合阳台、凸窗、女儿墙 等；标准层除卫生间等降板区外，采用预制叠合楼板；标准层采用预制楼梯； 地上3层及以上采用预制剪力墙。具体采用的预制构件种类，见表2。表2预制构件种类技术配置选项项目实施情况

7、主体结构和 外围护结构 预制构件Z1预制外剪力墙板预制火心保温外埴板7预制双层叠合黄力堵板强制内剪力墙板V前制梁预制叠合板V预制楼梯板7预制阳台板V预制空谓板PCF混凝土外墙模板混凝土外挖墙板预制浮瓣土瓢窗墙板预制女儿墙7装配式内外蒸压轻质加气混凝土外地系统轻钢龙骨石青板隰墙闱护枸件Z2蒸压轻质加气混凝十墙板7铜筋陶粒混混土轻质墙板7 n内妾建筑部 品Z3集成式厨房集成式卫生间装配式吊项V楼地面干式铺装7装配式喷板（带饰面）装电己式栏杆7标准佃、模块化、 集约化设计标准化门窗7设备管线与结构相分离绿色建院技术集成 应用绿色建筑二星V-竦色建筑三星被动式超低般耗技术集成应用隔震减震技术集成应医以

8、BIM为核心的信息Q技术集成应用7|创新加分项 S工业化施工技术集 成应用装配式铝合金组合模板V组合成型纲筋制品二地预制围墙道路板V预制蟆配2z 50%标准化部品库是采用建筑信息模型 BIM手段对标准化部品部件数字化表示的模型集合。课题组通过使用部品部件分类与设计标准， 建立标准化的部品部件 库，包括部品部件的规格、制造商、编号以及在设计和使用过程中的所有相关信 息，如图6所示，通过参数化查找和设计，基于排列组合，以大数据作为支撑， 实现装配式建筑的标准化设计。该项目采用的标准化部品库中的预制部品部件包括预制内外剪力墙、预制钢筋桁架叠合板、预制阳台、预制楼梯、预制女儿墙等。各种构件类型数量及尺

9、 寸，如表3所小。表3标准化部品部件构件种类类型数量尺寸(mm)预制剪力墙两种2840. 2780预制叠合楼板一种60预制凸窗两种2600x2840、2900 x 2840预制阳台两种4400 x 1800. 4100x1800预制楼糅睇段板一种双跑楼梯预制女儿墙一种120x1200标准化部品库模型实例该项目采用了大量标准化部品库中的模型，主要有：1 .预制叠合板采用标准化钢筋桁架叠合板，BIM图见图7-1 ;2 .预制内剪力墙标准化部品BIM图见图7-2 ;3 .带门框及窗框的预制外剪力墙标准化部品BIM图见图7-3 ;4 .预制飘窗标准化部品BIM图见图7-4。本项目预制阳台采用预制叠合阳

10、台板，阳台板连同周围翻边一同预制，现场连同预制阳台隔板共同拼装成阳台整体，标准化部品BIM图见图7-5.所示；标准层楼梯采用预制混凝土梯段板见图 7-6所示，预制楼梯安装时，梯段直接搁置在楼梯梁挑耳上，一端较接一端滑动连接，预制楼梯在工厂制作，采用清水混 凝土而无需再做饰面图7-1标准化BIM图图7-2标准化预制内剪力墙BIM图图7-5标准化预制阳台图 7-6标准化预制楼梯BIM03效益分析以1号及9号楼为例，应用预制外墙体截面积共计为 180.58褶（已扣除 需要现浇部分，如边缘构件等）。单体地面以上部分总面积为8508.23褶。此单 体根据南京市关于进一步推进装配式建筑发展的实施意见，不计

11、入容积率核算的建筑面积不应超过相对应地面以上规划总建筑面积的2% ,即8508.23 X2%=170.16褶。该项目中请“第二个” 2%奖励“不计入容积率核算的建筑面积 不超过相对应地面以上规划总建筑面积的 2%”，即本项目预制外墙共有170.16 nf不计入外墙面积核算，为甲方争取了利益最大化，也意味着降低了装配式建筑 的建安成本。该项目构件采用部品库中的部件，通过复杂构件模型的下载及应用， 减小了深化设计的工作量，提高了设计效率，通过模型数据参数化的调整，在标 准化设计方面进行了优化。单纯的从单方造价考虑，现阶段采用装配式建造方式会增加建造成本，其 主要原因还是在于建筑产业化发展初期，采用装配式建造的建筑尚未形成规模效 应，标准化部品部件应用不足，无法发挥工业化批量生产的价格优势。后期随着 建筑产业化发展，预制构件标准化、模数化的逐步完善，通用产品应用比例的逐 步提高，从而形成规模化生产，必然能够降低装配式建筑的建安成本， 具综合效 益也将日益突出。04结语装配式建筑具有能够有效降低现场施工的劳动强度，缩短