装配式建筑方案优化设计

1、系统分析装配式建筑设计标准和设计程序的基础上以装配率为目标导向，应用BIM参数化设计方法，实现装配式建筑与装配率目标导向的有机结合，并通过统计分析提出不同装配率下预制构件应用比例的选择参考，最后通过实例验证了该方法进行装配式建筑方案设计优化的可行性。01基于标准设计原则和预制构件选择装配式建筑评价标准标准规定：建筑装配率不低于 50%、采用全装修、主体结构部分的评价分值不低 于20分、围护墙和内隔墙部分的评价分值不低于10分”的建筑为装配式建筑。并且主体结构竖向构件中预制部品部件的应用比例不低于35%，可进行装配式建筑等级三级评价 （见表1）。表1装配式建筑等级评价等级装配式建筑A级 A 级

2、AAA级装配率标准 50%以上 6。%75%91 %及以上装配式建筑的设计程序装配式建筑的设计程序分为方案设计、初步设计、施工图设计 3个阶段，如图1所示。图1装配式建筑设计程序 预制构件设计优先次序鉴于剪力墙结构在我国的普及性，本文以装配式剪力墙结构体系为研究对象，通过对我 国11项代表性装配式建筑工程的统计分析，得出装配式建筑剪力墙结构的外部权重和内部权重，以及评级标准规定的单项构件预制率的最低要求，结合标准评分表，剪力墙结构 预制构件率最低要求和相应权重如表2所示。表：前力瑞结树津芾FT枸件校评分凄博价里将件类型扑郡桢内部卷髭低要求仲怖宴求砰给分值»CE5i强向承重构件技不重墉

3、H.I2H 4特11,515(- ps|N4f呼1 比例W2p- W续n.2i心7IK.W生牯辅构 （50 分）舍依11.32II.M椎扉；球构件整修U.02IMI470 r - ttR'即台较空调板II.U504$土中T园中球和外圉护盘恭承H困护环 非喇筑，立儿16IL博比例SJI)内隔班也升；内隔墙由隔场菲冏就El Ii511(17比例学一5装年和全装修111 川'.16A士:外部权指诬关悯件占所有白科的占比.内部杈国语类忖制构件占忌均衿类型中的占比由表2中可知，主体结构部分占比较大，其中 梁、叠合板以及预制非承重外围护墙对装配率的贡献程度最高，承重墙次之，其余次要结构受力

4、构件贡献率最小。根据现有的装配式建筑设计经验，在构件选择时，除考虑构件占比外，还需结合预制构架的制作、施工工艺2所示。和安装等特点进行综合考虑。一般来说，预制构件的选择顺序如图图2预制构件选择顺序此外，通过统计分析，得到不同评价等级对应的构件应用比例（如表3）,因预制构件中梁、板对装配率影响最大，所以装配率的变化主要以调整梁、板应用比例为主。表J不同评阶等细的内件应用比例装配率枸件舜坦加，以上&寤-7S97hrHr、期修*>l ELt方藁】方案1方第2方案1方案？方案1柱> m> I7<<m】M承重墙Wa in督.IX%事-1* 中>1 H.MJr”

5、肥MWH L*-QG中ia?。：餐合收.44.甘丁*44 ,司，41凯耳, - 30 MrfiM.N，4蠢不书-50W1声星建音2k,罡（甲F-r- .= 'J E三：*，家,中目甯台梗空漏板器a s%.13%,3,5 信女儿席中 VKi.MK偌部杰非幅或4-A * W*-二5心；蜒成胴南n主间卓定4£青展分惠- -漏屣构件拆分原则装配式建筑构件拆分是设计的关键环节，根据预制预应力混凝土装配式整体式框架结构技术规程JGJ224 -2010和相关文献中的规定，对构件的拆分一般遵循少规格、多组合”的原则，具体规定见表 4。表 1 揖件柝分原则施制构件懵制率国力墙据分原附边壕构件视

6、溃，翼亲堵牯恒萧*注看常青蠢罐孔遢的祖布外捶靠坂育漏口的iitSTi蜕重度不宜低于4八,.：=用整整值摘 间.单境板加长看不JS讨人,懂制梁舞分位可设在骤或盍梁M中.折分位在梨的郎附, 梁乳同期需套置是理位置跑嚼牲汨不觉小于？ Tdh为我 高】.不应小于“一见主一的七"附所t为甲H 4 5芝足三羊百折分为双晟梁；次第以主索阚费为单元拆分为单篇疑理耨构件睇分原附备注陆制横板出分用单向旗的时.强粗沿非变力方向划分.在仕世位 拼磨：标分为意同含胸忖林同宣修用上卜心”玄后 溃常用于税制版底纲茴连接修总底幔塞度一般不易过如“ 房屋一般不超过.单间内应尽选腥等宴柝分冷麻技单向曾台植和祝向合桥迸行

7、柝分葫制柱怖分位重一相在怪星标存st帽惕按单装料板防制.不满榻望和休息平台装圮我住王即就星喜【为：。，修制摆桶埔都在支承由件上的1S小搪置长度应科合表 5 的重求窗台板空调软结畲饕慑立预制02基于BIM 的参数化设计基于装配率的BIM参数化方案优选设计流程根据拆分原则，预先确定及预制构件，结合 BIM参数化平台，进行装配式建筑方案设基本思路是：首先确定和选中构件图元，利用 BIM提取模型构件参数信息，然后根据各评价项应用比例公式对各项评分（评分标准见表1）,利用评分值进行装配率计算，最后根据装配率进行等级评价。具体流程如图3所示。确定构件获得图元实例参数获得图元几何信息获得体枳.面枳.长度总体

8、枳.面枳.长度是是否为PC构件计算预制部品部件应用比例参数化修改是计算装配率评价等级PC构件总体枳面枳.氏度|内插法卅分得到装闻率和M价等级图3 BIM参数化设计流程图03应用实例装配式建筑的设计程序本工程为两层剪力墙结构住宅，共计4户，二类建筑，采用 65 nf标准化户型模块，建筑总面积570.16 m2,共两层，采用装配剪力墙结构体系，目标装配率为78% , AA级装配式建筑，工程全装修。图 4为本工程的BIM三维图。图4 BIM三维图标准化设计1.户型标准化设计通过归纳整理住宅户型设计及组合形式，本文户型设计主要有35 m2> 50 m2> 65 itf三种标准化户型，图 5

9、为基于标准化设计的基本户型平面布置图。图5标准层平面图2.预制构件设计原则本项目结构设计执行 装配式混凝土结构技术规程JGJ12014相关规定以及上述的构件拆分原则，其中主体部分结构采用预制剪力墙、叠合板、预制楼梯等预制部品。3.预制构件选择顺序本项目预制构件选择顺序为楼梯、女儿墙、叠合板、内墙、剪力墙。装配率计算及方案优选1.装配率计算利用BIM对构件进行拆分，拆分界面和拆分部分结果分别如图6和图7所示。f MS«liii fdl LnrthX ！ LmtthKk ib. W1 H.i|M，K VflUIvt ii iMtal 04k i« JIk k. Bi It A-

10、04口i4口Jr&Fili (hcrJio Xiichf:由口waj jooo aJi scro rcal；-西Q阿Q|m10E B日 Ctfctrii l faN1R MH MlFtft& G4rLI* at iisriiKv显的c-SJmf Drwi»t1- Siti 0 5式记立f If EDr«win| ； Kollnraw_H $l*l»Stp4ft«t3«l电& Dr 4*4ft£Bui 1c. Lh p t *Mwl iti QUiB Dlmms Min(-Itoi twhui b.IrxKL图6

11、拆分界面图7板、墙拆分示意图当楼梯、内墙、剪力墙、叠合板、女儿墙等构件分别采用预制构件的情况下，利用BIM通过计算规则计算预制部品部件的应用比例，其应用比例计算结果见表6。豪R单体婕筑应用比例计算亵前划构件柒别缶展林制叱件各卖构件悻担总建凝土体枳苣用诺赛懈枳 一面枳rn/）面根丽| f面税tni '，羽丁）比偶分16值篇墉梗悻吼）17S.5S2JUJ6JK 1>.77专文11。25.1J2笥朝合慢板面籁J4rM 阳|HI SEi7Mtdw7f»k512.7域蒯楷幡，面曲i2势：女儿注（扑裳面料J21 M27.MJ7.«4IllKi55宝薨修的i6装配军最后通过

12、编写python 评分公式对相关项评分，得出装配率为58.8% ,程序运行的工作空间如图8所示。表改单体建筑应用比例讦算衰序三前期构件类别音美技制由韩体翔租iti,师:）香臭构件体阴Kfflfn 1 / tr1* )总滉凝土体枳百君I （ Wiin.",）应用 比例拜愉 分也货展罐拨悻根I7b.5?淅*30V7?5S.lPr25.14，上地黑餐含忸板面税）ki| 勺，74figWHU5a*2.T5蟠制梏幡，面积Ih 52力”彳4玄儿瑞扑袭曲般）27.M427.Klyr4|(IKr53金蕊帽一6*装配率$N*t图8程序运行空间2.方案优化上文计算出的装配率未达到目标，可将装配率调整为78% , BIM会按照构件权重比例 更改构件应用比例， 从而根据应用比例的变化，更改方案设计。项目修改装配率后，各构件 应用比例如表7所示。表7修改前后构件的应用比例预制墙板预制叠合楼板预制楼梯女儿墙方案15S, 11 %60.5%'2.2% KX)%方案270.04%2.84% KK)%