[分享]精讲装配式建筑设计要点及案例

发表于2018-05-23     1794人浏览     2人跟帖     总热度:281  

装配式建筑一定要建立建筑系统工程和集成设计的理念和方法,这可能比过去具体研究技术对行业更有帮助,目前,系统集成和集成设计这样的理念也被融入新编的国家标准中。
在系统工程理论指导下,装配式建筑发展一定要建立一个大的思维和工作模式:建筑是一个复杂的系统,建筑设计需要系统的设计方法;建筑需要整合,建筑是若干子系统的集成;装配式建筑要始终坚持系统的设计方法、系统集成的发展方向。这就是我今天和大家分享的装配式建筑设计要点。
一、 “装配式建筑”设计要点>>>>
1. 建筑系统工程、集成设计初探 
 系统工程是什么?钱学森在我国的航空航天事业、以及两弹一星事业中发挥了重要的作用,其核心并不是说钱学森设计了原子弹、设计了火箭,而是他把系统工程的科学理论带回了中国,极大地支撑了当时最高端的科学发明。所以研究装配式建筑,一定要有系统工程的理念,一定要运用最优化的思路,把建筑当作一个复杂的系统加以研究。
我们将装配式建筑系统划分为:主体结构系统、建筑设备及管线系统、建筑围护系统和装饰装修系统,四个系统下又有子系统。基于这样一种设计方法,就可以把装配式建筑的结构主体、内装系统、机电设备、围护结构集成为一个有机的整体。
精讲装配式建筑设计要点及案例_1
 装配式建筑系统
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2. 建筑系统、系统集成设计方法 
2016年,中建科技代表中建总公司申报国家“十三五”重点研发计划《工业化建筑设计关键技术》课题。项目提出要研究七大关键技术:混凝土结构关键技术,钢结构关键技术,预应力关键技术,竹木结构关键技术,钢和混凝土结构关键技术,高性能结构体系关键技术,高性能装配式围护体系。我们应用了建筑系统和系统集成的思路和方法,通过建筑系统的结构、建筑围护、内装和设备管线四大子系统划分,把七大关键技术归纳到主体结构系统中;而围护体系关键技术的研究,就纳入到建筑外围护系统中;一体化和内装也列入相应的系统中。这样就把国家“十三五”课题要求的关键技术,通过系统集成形成了一个完整的研究项目。其中,一体化、标准化集成设计方法,也就是我们今天讲的建筑系统工程理论和集成设计方法
精讲装配式建筑设计要点及案例_2
建筑系统示意图
精讲装配式建筑设计要点及案例_3

 工业化建筑系统图


精讲装配式建筑设计要点及案例_4
 工业化建筑设计系统研究框架
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4. 模数和模块  
模数是工业化生产的基础,能达到优化尺寸系列化和通用化的目标,还有一个关键点是协调建筑要素之间的相互关系。我对模数一开始的理解就是从砖混建筑3M开始的,按照三的倍数满足要求的三模,从开间、进深、层高去控制。随着对装配式建筑的研究,发现模数不仅限于开间进深,也深入到构件、甚至构件内部,包括内装部品。内装部品与主体建筑的关系,是一个系列的模数协调关系。最近发表了一篇关于罗马建筑考察的论文,罗马的建筑材料很简单,用天然的混凝土把砖、石砌筑起来,形成砌体结构。整个罗马的砌体结构经过几千年的发展,体系非常完整,比如用方石控制建筑外形,实现模数协调,方石用完后,往往建筑内部会出现一些非模数化区域,即模数控制不了的情况,再用乱石砌筑,就形成现在所说的模数中断区,最后完成建筑物整体立面很完整的形式,这就是石与砖的模数关系,所以,模数是装配式建筑中很值得研究的课题。无独有偶,当年的罗马由作坊切磨石材,现场装配,其实也是工厂化的一种模式,只是现在机械化的程度更高。
模数在装配式建筑中是非常重要的。关于模数的优化,与大家分享几个案例,一个是我们团队的建筑和结构两专业通过共同优化现浇节点,仅用三种模具就对全部节点进行了多样化的处理,实现了现浇节点的标准化。再一个是在工厂预埋电盒,一开始经常出现与钢筋的碰撞,现场调整十分不便,既耽误时间也容易出错。后来采用钢筋模数化、线盒点位模数化,两个模数做好错位,就完全避免了两者的碰撞。当时仅仅为了解决某个具体的工程问题,现在看来是整体的一个全面系统化考虑。
不仅结构、配筋、机电管线,包括建筑装饰的点位控制,都应该是一个完整的考虑。结合这些基于工业化制造需求的设计、生产、施工一体化的探索,从传统的粗放转变为精细,逐渐就有点儿造汽车的感觉了。
精讲装配式建筑设计要点及案例_5
 通过模数协调避免交叉碰撞    
模块在整个系统中是一个重要的方面,建筑师对模块的理解往往是功能模块,但是实际上不要局限在研究功能模块,而要研究功能模块的尺寸。比如一个20平米的空间,如果是2米×10米就是一个走廊,如果是4米×5米就是一个房间。所以建筑师研究功能模块,更多是研究它所形成的空间。这个空间就是满足多种使用功能需求的几何尺寸空间,和人的使用有很大关系。这个空间的高效性,就是“可持续住宅”的一个核心。如果没有高效性,比如3米×10米的空间也不能有太多的变化。无论出于何种目标,研究空间是我们做开放式建筑、建筑工业化的核心内容。
通过空间多样化,实现组合多样化,然后再实现立面多样化。例如曾经在北京做过标准化模块的多样化组合、研究40平米公租房的时候,提出5.4米×5.4米的空间概念,去掉核心筒的公摊面积,基本上就是40平米的空间。5.4米会出现更多可能性,5.4米就是两个2.7米,对普通住宅来说就可以保证有两个朝向开窗的房间,在公租房中空间设计远优于4.8米开间的空间,能实现明居室,不再是仅有一个外窗、起居室都是黑暗的房间。由于采用了高效空间的设计,40平米的一居室实现了一室一厅,50平米就可以实现两室一厅,60平米就可以实现三室一厅。所以我提出来“实惠设计”,就是从建筑学的初心,去研究建筑的尺寸空间,来达到设计目的,实现空间优化。这种高效的标准化模块空间,可以组合成单元式住宅,也可以组合成外廊式住宅。实际上这也是标准院做的保障性住房的国家建筑标准图集上呈现的。在那本图集上是5.8米或6.0米,现在引申过来5.4米用在北京。这个模块在北京保障房里用的还是比较多的。对模数组合、模块组合、单元组合、部品组合、构件组合,各种不同的组合来实现立面多样化和空间多样化。图8是当时做的一个构件划分,图中白色的部分都是标准化的,外立面可以实现多样化处理。一个好的建筑空间,一定可以适应多种需求,如图9。
所以,建筑师要重点研究模数和空间尺寸的关系,要努力实现标准化设计,多样化呈现这样一个目标。要研究模数和模块通过系统集成的方法,把所有的部品、构件形成装配式建筑,真正实现“像造汽车一样造房子”。
精讲装配式建筑设计要点及案例_6
 平面标准化及多样化示例
 
精讲装配式建筑设计要点及案例_7
空间构成多样化示例
二、典型“装配式建筑”设计技术案例精讲 
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1. 裕璟幸福家园工程概况
裕璟幸福家园工程是深圳的第一个预制率50%、装配率70%的项目,是华南地区预制率最高的项目,是深圳市第一个装配式建筑采用EPC工程总承包模式项目。中建科技承担EPC工程总承包,建筑高100米,共33层,本项目为住建部科技与产业化促进中心、深圳市住建局牵头、《深圳市保障性住房标准化图集》的首个落地项目。是深圳市住建局和建筑工务署推出的第一个EPC总承包的装配式保障性住房试点项目,由住宅工程管理站实施管理。该项目有两个标准楼型,内廊式的标准楼型和塔式一梯六户的楼型。这个项目在1号2号楼的4层以下、3号楼的5层以下是现浇,严格按照标准中底部加强区的要求做;中部5-30层、6-32层分别是标准层,采用装配式;顶部采用了现浇。

精讲装配式建筑设计要点及案例_8
  裕璟幸福家园工程概况
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 2. 项目主要亮点     
1)  设计优化
在装配式建筑EPC总承包“两个一体化”的践行和探索中,中建科技坚定践行两个一体化的思路:“设计、加工、装配”一体化和“建筑、结构、机电、内装”一体化。设计优化将北京装配式剪力墙结构的经验和深圳地方特点相结合,采用了适宜的构造措施和做法。BIM方面,建立了“企业云”实现了“全员、全专业、全过程”的“三全”BIM应用;质量保证方面,主要是设计监理制度+灌浆套筒安装精度保障措施+灌浆密实度保障措施等;科技进步方面,已经成为了深圳市建设工程质量安全智能监管云平台首批试点项目;该项目列入国家十三五重点研发计划示范项目。
2) 一体化的BIM应用
项目采用了“全员、全专业、全过程”的“三全”BIM应用。中建科技在深圳建立了企业云——装配式建筑协同平台,制定企业标准《装配式建筑企业BIM协同规则》,对设计资源标准、设计行为标准、设计交付标准做出约定。整个设计院的全团队都在这个平台上做。将来所有项目都要在平台上、服务器上、在一个模型上进行设计。完成的成果里面不仅有结构,也有建筑、内装、洁具、甚至包括厨房卫生间、轻钢龙骨、吊顶等,完整地按照这个模型实现。第一,全员BIM,不止是三维画图,而是全员共用共享;第二,全专业BIM,所有专业都要在同一模型,一体设计;第三,全过程BIM,设计加工装配都要做到一体化的管理,是EPC管理的核心,。
精讲装配式建筑设计要点及案例_9
一体化的BIM应用层级示例
通过这个模型,可以解读一个标准层的全部构件,从叠合梁、预制外墙板、预制内墙板、叠合楼板、到具体现浇节点,都实现BIM化、数据化。建筑专业对所有构件尺寸进行控制,结构专业有所有构件配筋,有钢筋则直接自动生成钢筋用料清单,就可以在工厂进行数控加工。
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 构件生产的BIM应用

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 发表于2018-05-23   |  只看该作者      

2

装配式建筑迎来了大发展

 发表于2019-01-01   |  只看该作者       筑龙币+20

3

文章开头写的不错,运用系统化的观点把装配式建筑进行系统化的划分,如果案例分析能在仔细点就更到位了

蒋德华

山东 滨州 | 工程造价

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