建筑专业设计完成后,根据建筑师提供的建筑模型,结构师从BIM结构户型库中选取与之相对应的结构模型进行组装设计。按照标准化结构设计流程,将创建好的结构初步设计模型,通过Revit软件中的外部接口程序,导入盈建科软件中进行结构整体性能分析。......
2023-08-23
装配式建筑设计与构造：建筑专业组合式设计
【摘要】：图5.11所示为某装配式建筑的组成部分。建筑师在进行户型标准化设计时,从BIM模型库的二级功能模块库中挑选符合需要的住宅功能模块进行户型内部组合。重合接口是指两个模块之间的共享部位出现重叠的现象。处理好接口部位是平面组合设计的关键所在。图5.13住栋平面组合图5.14立面的多样化组合
我国装配式剪力墙结构体系的住宅一般由地下室、首层、其他主要楼层以及机房层组成。地上大部分楼层平面相似度较大,可能根据需要进行了小范围调整。首层和机房层较其他楼层差异度较高,首层除住户外,还包括入口大堂、其他功能房间等,机房层一般在住宅顶层的上一层,用于放置电梯主机等机械设备。随着建筑设计的发展,住宅建筑使用者对户型的选择要求已逐渐明确,住宅户型及平面布局的设计已逐渐趋于标准化和规范化。图5.11所示为某装配式建筑的组成部分。
1.户型设计
图5.11 某装配式建筑的组成部分
注:目前市场上已建成PC项目(18层以上),底部基底座1~2层以及顶部造型层均是混凝土现浇,故不存在PC交接问题,中间段为PC做法。
户型是指住宅内部的平面布局形式,是为居住者提供日常起居的空间。户型按面积一般可以分为小、中、大三种户型,其中小户型一般指居住面积在50 m2以下的户型,中户型一般指70~130 m2的户型,大户型一般指150 m2以上的户型。住宅户型由多个功能区组成,一般包括公共活动区、私密休息区、辅助区等,其中,公共活动区包括客厅、餐厅等;私密休息区包括书房、卧房等;辅助区包括厨房、阳台等。
基于BIM的户型模块化设计是利用BIM模型库中模数化的功能模块,根据不同的使用功能要求组装成多样化的户型布局,实现模块化、标准化设计以及个性化需求在户型成本和效率兼顾前提下的适度统一。建筑师在进行户型标准化设计时,从BIM模型库的二级功能模块库中挑选符合需要的住宅功能模块进行户型内部组合。在组合的过程中,应考虑户型内部功能布局的多样性以及模块之前的互换性和通用性,同时应考虑使用人群的经济能力、家庭结构等因素。
比如,保障性住房户型开间较小,在设计中考虑其使用人群特点,按照使用者的家庭结构,对户型进行可变性设计,年轻夫妻式的居住模式初步形成“家”的概念,由于居住人数较少,可设置一间卧室,将次卧改为书房;核心家庭式的居住模式主要以“两代居”和“三代居”为主,家庭构成较为成熟,因此设置三间卧室;老年夫妇的居住模式需要对户型进行适老性改造,增大活动空间(图5.12)。利用BIM功能模块库中的模型进行户型组装设计,是实现户型多样化的重要手段。当然,也可直接在BIM建筑户型库中挑选标准户型模型,利用BIM模型可视化、参数化的特点,根据需要对户型空间进行简单调整,得到需要的户型。这种方式省去了烦琐的户型模块组装过程,效率较高,但是由于BIM户型库中数量限制,可能无法满足设计要求,这时就需要通过功能模块库中的模型进行户型组装设计,满足设计要求后,经专家审核通过可纳入标准化BIM户型库作为补充更新。
图5.12 户型的可变性
2.住栋平面设计
剪力墙结构住宅的住栋平面一般由标准化的户型模块和标准化的核心筒、走廊等模块组成,首层还应包括入口大堂,屋顶应包括机房等。住栋平面的标准化设计是在完成户型设计后,通过添加其他附属模块进行平面组装设计的过程。设计师将组装好的或者从BIM户型库中挑选出来的完整户型,在BIM数据平台上通过有机结合组装成完整住栋平面,实现标准化基础上的住栋平面多样化布局。
在平面组装过程中应根据地域差异、住宅的性质等因素,合理选择住栋平面布局形式,考虑结构受力以及综合美学因素,应尽量使住栋平面在对称轴左右对称。各个标准户型作为住户的生活单元既相互独立又具有一定的关联,组成平面的各个标准独立模块之间不可避免地会出现共享部位,一般为内墙或内隔墙,称为“接口”。接口不仅存在于户型之间,在户型内部各个功能模块之间也存在接口问题。接口分为重合接口和连接接口。重合接口是指两个模块之间的共享部位出现重叠的现象。连接接口是指其中一个模块在接口部位是开放的,因此两个模块能够进行完美对接,不会出现多余构件。处理好接口部位是平面组合设计的关键所在。图5.13所示为住栋平面组合。
3.立面设计
住宅立面设计的标准化并不意味着呆板与单一,以组合平面为基础,对立面进行多样化设计,通过色彩变化,部品、构件重组等方法形成丰富多样的立面风格,使其与周围环境很好地融合。与普通住宅相比,装配式住宅立面设计最大的特点是通过组装拼合而成,其中包括预制墙体构件、功能性构件等。在这种生产模式下,构件的种类越少,数量越大,成本就越低。因此,为了降低构件成本,提高施工效率,增加构件标准化设计,减少构件种类,设计师在BIM构件库中选择不同风格的预制墙体构件或功能性构件,经过标准构件不同形式的组合,形成复杂多样的立面形式,最终展现出装配式住宅立面设计的多样化(图5.14)。
图5.13 住栋平面组合
图5.14 立面的多样化组合
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