装配式建筑的优化与 BIM 应用 | 上海松南城欣畅苑、欣哲苑项目

  摘要  

项目从方案设计充分考虑装配式建筑特点，优化建筑平面及立面设计，使用重复户型，预制构件重复率高，实现了结构构件的标准化、模数化设计和生产，从而降低了项目的整体综合成本。

将BIM技术应用在项目中，特别是结构构件预制阶段的BIM应用，直接生成预制构件深化图或导出加工图，保证装配式建筑设计和施工质量。

综合应用BIM技术，优化传统工作流程，完成了设计建模的快速生成，构件预制率的快速统计以及各阶段各专业之间的协同设计，为BIM正向设计提供借鉴和参考。

项目概况01

项目位于上海市松江区，两个地块位置较近，同时开发建造，欣畅苑总建筑面积为71782㎡，规划设计体现“保障、渗透、共享、共生”的理念。

欣哲苑总建筑面积为148022㎡，其中板式住宅共八栋，将四栋点式住宅围合在中间，板点结合的规划布局，形成富有韵律感的城市界面和户户均好的住区空间。

按100%比例实施装配式建筑要求，实际单体预制率均不低于40%，采用外墙内保温，结构形式均为装配整体式剪力墙结构。

项目被编入上海市《装配式建筑项目技术与管理》示范项目汇编，欣畅苑获上海市房地产协会颁发的“上海市优秀保障性住房奖”。

建筑工业化设计技术应用情况02

建筑专业

欣畅苑、欣哲苑同时开发建设，采用相同的房型进行组合，为两梯四户的标准层平面。户型面积段为55㎡的一室两厅、75㎡的两室两厅及95㎡的三室两厅。住宅底部加强区和顶层屋面及以上采用现浇体系，其余层结构采用预制。

欣畅苑总平面图

欣畅苑总平面图

欣哲苑鸟瞰图

 欣哲苑总平面图

在建筑立面处理上，在满足一定造型的基础上，力求简洁大方，有利于装配式构件的生产和施工。项目在方案之初，建筑专业主要从平面和立面两个维度展开PC优化。

建筑平面PC优化平整南向外墙、减少构件种类、降本提质

◾ 根据房型配比，精简标准层种类，减少模板数量

项目只用了两种标准层即满足的户型配比的要求，相比之前常见的三至五种标准层，大大减少了标准层种类，提高了模板使用效率。

户型配比要求为一房25%，两房60%，三房15%。为了标准层种类最少且标准层为常见的一梯四户，故首先在每一个标准层中都布置一套一房，即可满足25%的配比要求，其次，只需调整边套为三房或者两房的标准层的数量即可满足配比的要求。

◾ 统一相似房间的开间尺寸 ，不同开间大小，统一窗洞尺寸

通过统一主要房间的开间尺寸，不同开间大小也可通过统一门窗洞口的尺寸来减少 PC 模板数量。

◾ 统一空调板等构件尺寸

统一各构件的形式和大小，也可增加PC模板重复使用率，本项目统一了空调板尺寸。

传统保障房标准层平面PC 模 板：内墙 11 种，外墙 28 种，共 39 种 。项目经以上三点优化后，PC模板内墙5种，外墙20种，共计25种, 共计减少模板各类14种。

建筑立面PC优化有效利用工业化建筑的特点，增强立面效果

◾ 立面风格定位：海派装饰艺术风格

海派洋房已成为众多居住者对老上海记忆中的一部分，多变的体量，细腻的装饰，追求舒适亲切的风格特质与保障性住房的项目形象也是及其相符。

◾ 结合预制构件特点，设计建筑细部

尽量采用凹缝的做法，利于预制构件的加工，既兼顾了预制构件的经济性，又体现了细腻的装饰细节，达到了降本提质的目标。项目的主要装饰元素通过对老洋房符号的保留、精简与再提炼来实现装饰效果。

◾ 通过在预制构件中预留凹缝来区分材质

采用在预制构件中预留凹缝来实现壁柱与窗套的材质区分，在底部1-2层的阳台栏板也采用了预制构件，实现了建筑细部表现效果的统一。

结构专业

项目的PC构件包括PC墙板、PC叠合楼板及PC楼梯，其中外立面的门窗墙采用PC填充墙板

装配整体式剪力墙结构采用暗柱现浇，墙身预制的竖向构件设计原则，实现预制（一般部位）与现浇（关键部位）相结合，保证结构安全度。同时，通过现浇段长度的调整，实现预制构件的标准化。两个地块由四种结构单元拼接组合而成。

欣哲苑、欣畅苑所有标准层中，预制墙板（模板）种类仅18个，其中有四种标准层典型墙板为模板利用率均大于10%的构件，共占预制墙板模板总量的73.1%。

标准层典型预制墙板（模板）占比统计：

项目在预制墙板构件拆分时：

均避开了结构墙暗柱区，既方便现场施工安装，又避免暗柱竖筋采用灌浆套筒时，可能带来的施安全隐患，在节省灌浆套筒造价同时，使结构安全得到了可靠保证；充分利用结构单元类同性，将内墙预制实心内墙板模板种类仅控制为2个，其中PCNQ1模板占比率到达38.9%。对于南立面外围护墙板数量最多处，通过调整预制墙板两侧现构件的长度，使得预制外围护墙板模板数量种类都控制为1个，实现了预制构件标准化生产、现场施工安装的便利性，使建筑物造价得到了有效控制。

BIM应用

项目在设计过程中，通过综合应用BIM技术，以及优化传统工作流程，分别完成了设计建模的快速生成，构件预制率的快速统计以及各阶段各专业之间基于BIM为平台的协同设计。

◾ 设计建模的快速生成

预制构件的BIM精细化建模，结合现浇构件的整体模型，对预制构件优化及碰撞检查后，直接生成预制构件深化图，满足工厂加工要求，保证了装配式建筑设计和施工质量。

构件深化设计采用ALLPLAN工程软件-PLANBAR，项目采用标准化房型，两个地块共有3种单元及相应的镜像，ALLPLAN模型按照单元组合，只需建立3个模型，就能将整个项目所有模型组合出来。

预制构件全专业深化模型深度：

钢筋混凝土预制构件的准确几何尺寸、构件重量和编号，预留洞口的尺寸和位置。构件内的所有钢筋的几何尺寸和材料信息。所有锚固连接件、金属预埋件、机电预埋件的材料信息、位置和几何尺寸。和预制构件连接的现浇构件的部分钢筋（用于钢筋碰撞检查）。

◾ 构件预制率的快速统计

在传统的装配式构件拆分统计中，设计人员需要经历利用结构计算软件进行现浇部分建模、建立拆分方案、人工对几何指标形进行统计、提交校对和审核等若干环节。除此之外，设计的修改和调整，也常带来大量的重复的计算工作。

利用专业的BIM模型，设计师搭建现浇结构的模型，直接通过操作模型进行拆分方案的设计，迅速自动生成各类构件的工程量，达到“完成模型即获得指标”。同时，通过对不同数据的归类归并的处理，多环节设计被简化为仅对BIM模型进行调整和完善时，其工作效率无疑也获得巨大的提升。

◾ 基于BIM的协同设计工作流

项目在设计过程，通过综合应用PLANBAR、REVIT等多软件，把预制构件设计融入到四个协同设计的场景中，从建筑方案阶段到构件深化图出图阶段的实践了基于BIM为平台的正向设计。

工程信息

项目地点：上海市松江区

开发单位：上海欣台置业有限公司

设计单位：上海中房建筑设计有限公司

施工单位：上海住信建设发展有限公司

中设建工集团有限公司

生产单位：上海住信建设发展有限公司

中设建工集团有限公司