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) 。

组装式建筑设计步骤

组装式建筑设计步骤分为方案设计、初步设计、施工图设计三个阶段，如图1所示。

图1装配式建筑设计流程

预制构件设计优先顺序

鉴于剪力墙结构在我国的普及性，本文以组装式剪力墙结构体系为研究对象，通过对我国11项代表性组装式建筑工程的统计分析，得出组装式建筑剪力墙结构的外部权重和内部权重，以及评价标准规定的单项构件预制率的最低要求，结合标准评价表，剪力墙结构预制构件率的最低要求和相应权重如表2所示。

表2显示，主体结构部分比较大，其中梁、重叠板、预制非耐力周边墙对组装率的贡献度最高，耐力墙接下来，其馀次结构受力部件的贡献率最小。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2所示。

图2预制构件的选择顺序

另外，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)，预制构件中梁、板对组装率的影响最大，因此组装率的变化主要以调整梁、板的应用比例为主。

部件分割原则

组装式建筑部件分割是设计的重要环节，根据《预制预应力混凝土组装式整体框架结构技术规程》JGJ224-2010和相关文献的规定，部件分割一般遵循少规格、多组合的原则，具体规定如表4所示。

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计。

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。

图3BIM参数化设计流程图

03应用实例

组装式建筑设计步骤

本工程为二层剪力墙结构住宅，共4户，二类建筑，采用65㎡标准化户型模块，建筑总面积570.16㎡，二层，组装剪力墙结构体系，目标组装率78%，AA级组装式建筑，工程全部装修。图4是本工程的BIM三维图。

图4BIM三维图

标准化设计

1.户型标准化设计

总结整理住宅户型设计和组合形式，本文户型设计主要有35㎡、50㎡、65㎡三种标准化户型，图5是基于标准化设计的基本户型平面布局图。

图5标准层平面图

2.预制部件设计原则

本项目结构设计实行《预制混凝土结构技术规程》JGJ1-2014相关规定和上述部件分割原则，其中主体部分结构采用预制剪力墙、叠板、预制楼梯等预制部件。

3.预制构件的选择顺序

本项预制构件的选择顺序为楼梯、女儿墙、重叠板、内壁、剪力墙。

组装率计算和方案优选

1.组装率计算

利用BIM分割部件，分割界面和分割部件的结果分别如图6和图7所示。

图6拆卸接口

图7、墙拆卸意图

楼梯、内壁、剪力墙、重叠板、女儿墙等部件分别采用预制部件时，利用BIM按计算规则计算预制部件的应用比例，其应用比例计算结果为6。

最后通过写python评分公式对相关项目进行评分，组装率为58.8%，程序运行的工作空间如图8所示。

图8程序运行空间

2.方案优化

上述计算的组装率未达到目标，组装率可调整为78%，BIM根据部件权重比例改变部件的应用比例，根据应用比例的变化改变方案设计。项目修改装配率后，各部件的应用比例如表7。

04结语

以组装率为目标，利用bim技术设计组装式建筑方案，有助于制定整体设计方案。在总体设计目标确定的基础上，根据现有技术手段和实践经验，优先确定预制部件和分割设计，在此基础上进行预制部件的深化设计是组装式建筑方案设计的关键。本文研究了预制构件的分割原则和优先顺序，通过参数化设计实现了组装率的自动计算和方案优先，为组装式建筑方案的优化设计提供了参考和指导。