摘要：针对装配式住宅结构中叠合板式剪力墙的自动拆分和组装，分析装配式住宅的现状，以及现阶段结构拆分和组装的问题。基于BIM技术理念对结构自动拆分和组装进行研究，以实现节点标准数据化，最后结合工程实例，给现阶段国内装配式住宅领域的从业人员一些思考和启示。
关键词：装配式住宅；BIM；叠合板式剪力墙；自动拆分和组装；数据化
装配式住宅，其实就是采用现代化的科学技术手段，以先进的、集中的、大工业生产方式代替过去落后的、分散的、手工业生产方式建造的住宅，以达到住宅建筑设计标准化，构件生产工厂化，施工机械化和组织管理信息化的目的。
1装配式住宅的现状
相比于传统现浇住宅，装配式住宅的特点之一就是需要对构件进行拆分，以达到工厂生产，现场组装的目的。这种特有的建造方式使其尺寸和配筋更加标准，现场湿作业量减少，人工及材料用量等都大幅度降低。虽然装配式建筑有诸多优点，但是由于目前国内对于装配式结构设计规范的不完善，各地采用的结构体系、设计手法以及对应的生产施工方式各异，没有统一的指标，使其在应用中存在诸多问题。比如装配式构件深化设计不合理，预制构件厂区较远，产品质量精度无法保证，现场堆放无序，安装工人经验不足等问题，都在一定程度上影响了房屋质量，阻碍装配式住宅的推广。
2自动拆分的前提和原则
装配式住宅构件深化设计之前，需将主体结构构件进行合理的构件拆分设计，主要是指依据装配式构件拆分原则，将预制构件拆分为供生产及现场装配的单体构件，它是混凝土主体结构设计后的构件深化设计，也是建筑结构的二次设计，之后在施工现场通过专业的安装连接技术进行单体构件间的组装。
2.1拆分前提
根据现阶段在国内应用较成熟的装配式体系，建筑工程中需要拆分的构件主要包括：①竖向构件，包括全预制剪力墙、PCF墙板、夹心保温墙板、叠合板式剪力墙、女儿墙、预制柱、外挂墙板、预制飘窗等；②水平构件，包括叠合楼板、叠合梁、全预制梁、叠合阳台板、全预制空调板、全预制楼梯等。
2.2拆分原则
2.2.1结构平面布置
装配式住宅结构的平面布置宜更加规则、均匀，具体可体现在如下几点：（1）户型模数化、标准化，依据《建筑模数协调统一标准》（GBJ2—86）和《住宅建筑模数协调标准》（GB/T50100—2001）。（2）厨房的模数化、标准化，依据《住宅厨房及相关设备基本参数》（GB/T11228—2008）。（3）卫生间的模数化、标准化，依据《住宅卫生间功能和尺寸系列》（GB/T11977—2008）。（4）楼梯的模数化、标准化，依据《建筑楼梯模数协调标准》（GBJ101—1987）。
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2.2.2平面形状
依据《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ1—2014），平面长宽比、高宽比不宜过大，局部突出或凹入部分的尺度也不宜过大，平面形状宜简单、规则、对称，质量、刚度分布均匀。
2.2.3竖向布置
结构竖向布置宜规则、均匀，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力竖向突变，承重构件宜上下对齐，结构侧向刚度宜下大上小。
2.2.4构件划分
结构相关预制构件（柱、梁、墙、板）的划分，应遵循受力合理、连接简单、施工方便、少规格、多组合，能组装成形式多样的结构系列原则，其中：①预制梁截面尺寸尽量统一，配筋采用大直筋、少种类；②预制剪力墙两端边缘构件对称配筋；③预制带飘窗墙体、阳台、空调板、楼梯尽量模数化；④楼梯与相邻剪力墙的连接在受力合理的情况下尽量简单。
3自动拆分和组装的过程及难点
3.1叠合板式剪力墙拆分的尺寸
实践设计中，东西山墙的设计往往不会存在窗洞，对山墙可以不进行拆分整体预制，也可以拆分为2～3片单体构件，在拆分尺寸上如何选择需要根据实际情况对生产、运输、吊装成本权衡考量。整体预制可以提高生产与组装效率，但是大构件的运输以及塔吊的选型会增加额外的成本；同样，拆分为多块小板会增加生产费用，并需要附加构件间连接处理工作，降低组装效率，但是在运输和塔吊型号选择上就会有所降低。在装配式住宅设计经验不足的情况下，不周全的考虑就可能拆分出不利于后期操作的方案。
3.2叠合板式剪力墙在L型（同T型）节点处的拆分与组装
叠合板式剪力墙由两片预制板通过桁架筋连接而成的特性，使其在节点处可以灵活调节两片板的长度。现阶段较成熟的拆分方式为内包、外包和双边敞开三种。
3.3门窗洞口对拆分的影响
由于受传统设计流程的影响，最初的建筑设计方案并不会过多考虑其对装配式建造方式的影响，造成后期深化设计协调、沟通、修改频繁，影响工程进度。装配式结构需要考虑带洞口单体构件的稳定性，避免出现悬臂窗上梁或窗下墙，恰恰这点容易被没有装配式住宅设计经验的建筑师忽视，过于贴近节点的洞口造成叠合墙板拆分困难，需要时常改变建筑方案来满足装配式构件要求。因此，如能建立建筑方案设计的局部标准化设计准则，会给装配式住宅自动拆分和组装带来极大的便捷性。
3.4短小墙体的拆分
对于平面不规则、凹凸感较强的建筑形式，易出现较难拆分的转角短墙。基本完全处于现浇边缘构件区域，在满足规范的前提下极难使用叠合板式剪力墙拆分，即使勉强进行短墙拆分，安装过程中节点的复杂连接、安装空间的不足，也会降低装配式住宅施工效率，因此在建筑设计时需要尽量规避此类转角短墙。
3.5竖向拼缝、水平拼缝的组装
由于对装配式住宅科研及规范的不完善，实心墙体的灌浆套筒、浆锚搭接的施工质量把控，叠合板式剪力墙水平拼缝的插筋间接搭接的结构合理性都存在争议。宝业集团也对此进行了大量试验，以试验数据表明，双排插筋在水平拼缝处的间接搭接连接可以很好地保证整体结构的抗震性能。
3.6楼板对于结构拆分的影响
楼板作为结构构件，其影响拆分的因素有两点。首先是楼板本身，异型的楼板可以提高施工效率，但是需要采取有效的加固措施，防止不规则处发生应力集中导致楼板开裂等问题；其次，楼板的厚度决定着叠合板式剪力墙的内墙净高，相同的楼板厚度可在一定程度上提高结构的拆分和组装效率。
4利用BIM技术对装配式住宅结构拆分和组装的优势
BIM技术的应用对装配式住宅的发展至关重要，可贯穿设计、生产、运输、施工、运营维护全流程。基于BIM的可视化、协同性、模拟性的特点，可保证各专业、各工作成员间都在一个三维可视环境下的协同工作，并通过真实的模拟施工过程来预先发现可能存在的问题，最大限度减少因设计或施工方面的失误带来的遗憾。因此，数据化的BIM技术应用是实现高效高质低能耗建筑的前提。
4.1利用BIM技术对结构拆分的优势
在装配式住宅结构设计阶段，由于装配式住宅设计协同难度大、设计质量要求高、设计内容要求全、对成本管控严，传统设计方式无法满足装配式住宅的要求，BIM技术从可视化、协同化、参数化三方面使装配式住宅结构达到自动拆分目的。
4.2利用BIM技术对结构组装的优势
在构件的组装阶段，整合预制构件、塔吊布置、现场钢筋布置等信息的BIM技术对构件组装的帮助巨大。BIM技术的钢筋碰撞检查可以让设计及时调整叠合墙板内的外伸筋位置，在三维效果中预先制定施工吊装、钢筋绑扎方案，并据此安排塔吊位置数量，使图纸的高质量得以保证。结合施工进度模拟，优化调整施工方案，施工单位可将计划进度与BIM模型加以数据集成，通过模拟真实施工进度及状况，预演施工场景以便分析不同施工方案的优劣，并及时做出调整，以此获得最佳施工方案.
5.结束语
随着装配式工程项目的迅速发展，基本的结构拆分已不是难点。但是，信息化时代所必须具备的是如何从结构拆分上升为结构自动拆分，其中的问题需要通过深入研究及大量工程实践来探讨解决，而BIM技术的应用是必经之路。希望本文中基于BIM技术对结构自动拆分和组装的理解和应用示例，能给业内人士新的思路，一起推动装配式住宅向信息化、智能化的演变。
参考文献
[1]艾新. BIM技术在装配式混凝土住宅设计中的应用研究[D].沈阳建筑大学,2016.
[2]于超. BIM技术在预制装配式住宅设计及其绿色施工中的应用研究[D].天津大学,2016.
论文作者:李乔乔
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/18
标签：构件论文; 住宅论文; 叠合论文; 结构论文; 楼板论文; 建筑论文; 技术论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;