裝配式建筑的建筑設計和傳統(tǒng)的建筑設計的理念是一樣的。當建筑規(guī)劃設計完成后，根據(jù)設計要求來進行建筑設計。先進行建筑方案設計，方案通過以后，進行建筑初步設計。在建筑初步設計的過程中，與傳統(tǒng)設計的方法和使用的計算機軟件有很大的不同，現(xiàn)在裝配式建筑設計都要求采用建筑信息化軟件。BIM是建筑信息化管理軟件，包含了建筑工程的所有工程實施過程管理。裝配式建筑的設計是從BIM軟件的建筑設計模塊開始的，是按裝配式建筑的建造流程來實施的。

2．1．1 建筑整體設計

裝配式建筑的整體建筑設計按傳統(tǒng)的建筑設計的理念，考慮用戶的需求、建筑的功能、建筑的體量、立面的美觀和環(huán)境的融合度等因素。但是在作具體的平面、立面、剖面和構造詳圖設計時和傳統(tǒng)的建筑設計就完全不一樣。一般作建筑整體設計時可以采用草圖方式，先手繪建筑草圖，根據(jù)草圖在BIM軟件的建筑設計模塊上先作建筑構件設計，構件設計完成后，根據(jù)設計要求把構件組裝成三維建筑整體模型，從而生成建筑的平面、立面和剖面圖。裝配式建筑的建筑設計流程如圖2．1所示。

圖2．1 裝配式建筑設計流程示意圖

裝配式建筑的模型是一個建筑信息模型，要包含裝配體、子裝配體與單個設備等有關的全部數(shù)據(jù)，都會和三維模型的數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起，包括在一個統(tǒng)一的建筑信息模型中，同時對裝配體怎樣裝配、裝配的程序都會有所說明。在裝配式建筑的設計經(jīng)過中，要有包含建筑構件設計、構件生產(chǎn)工藝、構件裝配工藝、后期的構件維護工藝人員參與其中。通過BIM軟件體系仿真后得到結果，直到滿足需要為止。BIM軟件體系功能如圖2．2所示。

圖2．2 BIM信息化系統(tǒng)功能圖

（1）平面設計要點

預制裝配式建筑平面設計的原則是模數(shù)協(xié)調。平面設計要對套型模塊的類型與尺寸實施優(yōu)化，住宅內裝部品和住宅預制構件要完成通用化、規(guī)范化與系列化，增強與完善住宅產(chǎn)業(yè)化相配套的運用型技術，在項目資本投入降低的同時提高施工的效率和質量。在布局形式的選取上，大空間布局要優(yōu)先選用，并對管井和承重墻的部位實施科學安排布置，完成靈活可變的住宅空間布局，清楚確定套內每一個功能空間的分區(qū)和布局，套內的承重墻體能經(jīng)過對構造的合理選型有效減少。

（2）立面設計要點

運用系列化、規(guī)范化、模塊化的套型組合特征，裝配式建筑的立面設計在預制外墻板能夠使用不一樣的飾面材料，表現(xiàn)出不一樣色彩與紋理的變化。預制裝配式建筑住宅大空間的靈活性與可變性，能經(jīng)過不同外墻組件的靈活組合，展現(xiàn)出工業(yè)化建筑立面效果的特征。預制裝配式建筑的關鍵外墻構件，包含混凝土預制組件、外裝飾組件、空調板、陽臺、門窗等。預制混凝土剪力墻構造住宅外部組件的裝飾效果能夠充分發(fā)揮，讓其外觀設計展現(xiàn)立面多樣化。外門窗以滿足通風采光要求為基礎，調整窗口大小、比例和窗框形式，靈活應用設計方法。經(jīng)過調整空調、陽臺的形狀與部位，能夠讓立面可變性更大，經(jīng)過裝飾組件完成自由多樣的立面設計效果，充分體現(xiàn)了裝配式建筑集成化設計的特征。裝配式建筑的建筑設計如圖2．3、圖2．4所示。

圖2．3 裝配式BIM設計建筑圖

圖2．4 BIM構件組裝建筑圖

總結起來，在預制裝配式建筑設過程中，可將設計工作環(huán)節(jié)細分為以下5個階段：技術策劃階段、方案設計階段、初步設計階段、施工圖設計階段以及構件加工圖設計階段。裝配式建筑詳細設計流程可參考圖2．1。裝配式建筑的設計工作呈現(xiàn)5個方面的特征：

①流程精細化：預制裝配式建筑的建設流程更全面、更綜合、更精細，在傳統(tǒng)的設計流程的基礎上，增加了前期技術策劃和預制構件加工圖設計兩個階段。

②設計模數(shù)化：模數(shù)化是建筑工業(yè)化的基礎，通過建筑模數(shù)的控制可以實現(xiàn)建筑、構件、部品之間的統(tǒng)一，從模數(shù)化協(xié)調到模塊化組合，進而使預制裝配式建筑邁向標準化設計。

③配合一體化：在預制裝配式建筑設計階段，應與各專業(yè)和構配件廠家充分配合，做到主體結構、預制構件、設備管線、裝修部品和施工組織的一體化協(xié)作，優(yōu)化設計成果。

④成本精準化：預制裝配式建筑的設計成果直接作為構配件生產(chǎn)加工的依據(jù)，并且在同樣的裝配率條件下，預制構件的不同拆分方案也會給投資帶來較大的變化，因此設計的合理性直接影響項目的成本。

⑤技術信息化：BIM是用信息化技術表達幾何、物理和功能信息以支持項目全生命周期決策、管理、建設、運營的技術和方法。建筑設計可采用BIM技術，提高預制構件設計完成度與精確度。

2．1．2 建筑構件設計

裝配式建筑在預制構件設計時，要堅持模數(shù)化、規(guī)范化的原則，減少應用的構件種類，保證構件的精確化與規(guī)范化，使工程造價降低。對于預制裝配式建筑中的降板、異形、開洞多等位置，可以采用現(xiàn)澆施工形式。預制構件設計要注意成品安全性、生產(chǎn)可行性與方便性。如果預制構件尺寸較大，預埋吊點與構件脫模數(shù)量要合理增加，結合當?shù)氐慕ㄖ?jié)能要求，設計合適結構的預制外墻板，使散熱器與空調安裝要求得到滿足。對于建筑構造中的非承重內墻，盡量選取隔聲性能好、容易安裝、自重輕的隔墻板。結合應力作用，預制裝配式建筑室內空間要靈活劃分，保證主體構造與非承重隔板連接的可靠性與安全性。

預制裝配式建筑內裝修設計要遵循的原則是部件、裝修、建筑一體化，依據(jù)國家有關的規(guī)范設計部件系統(tǒng)，達到節(jié)能環(huán)保、安全經(jīng)濟的要求，同時完成集成化的部品系統(tǒng)，成套供應跟規(guī)范相符的部件。完善構件與部品的通用性與兼容性，可通過對構件與部品接口技術、參數(shù)、公差配合的優(yōu)化實現(xiàn)。對于裝修設計所要求的設備、材料和設施的使用年限，預制裝配式建筑內裝修設計要思考其在不同環(huán)境下的現(xiàn)實使用狀況。而在裝修部品方面要以適應性與可變性為主，簡化后期安裝應用和維護改造的工作。

由于構件的后期生產(chǎn)是一個集成化生產(chǎn)過程，同時還是一個批量生產(chǎn)過程，要有一定數(shù)量規(guī)模，才有經(jīng)濟效益。因此，裝配式建筑的構件設計首先是建筑產(chǎn)品的標準化，也即是說建筑物基本上是統(tǒng)一標準的。構件生產(chǎn)標準化，構件設計首先要模數(shù)化和標準化，更要集成化。裝配式建筑的構件設計如圖2．5所示。

圖2．6展示了裝配式建筑構件集成設計的實際范例，設計的墻板構件是由4層材料構成，左上角圖中第1層是內裝飾層，第2層是結構層，第3層是建筑保溫層，第4層是外裝飾層。當組裝成裝配式建筑的墻體時，具有建筑外立面裝飾、結構承重、節(jié)能和內裝飾的功能。

圖2．7是裝飾構件設計，設計完成后與建筑組裝在一起，形成完整的全建筑三維模型。

圖2．8是把陽臺作為建筑部件進行BIM設計。

圖2．5 BIM構件設計

圖2．6 BIM構件集成設計

圖2．7 BIM裝飾構件設計

圖2．8 BIM構件設計

裝配式建筑采用BIM技術進行建筑構件的三維設計，可以一邊設計一邊把構件設計子圖保存起來，構建一個裝配式建筑的構件庫。用構件組裝建筑三維模型時可以選擇構件庫中符合設計要求的構件，避免構件的重復設計。應用BIM技術用構件組裝建筑三維建筑模型如圖2．9所示。

圖2．9 BIM設計構件組裝建筑三維模型圖

因為中國經(jīng)濟發(fā)展起步晚，建設量非常大、時間又特別集中，建筑工業(yè)化還處于相對落后的狀態(tài)，盡管現(xiàn)裝配式建筑在住宅的發(fā)展上有了部分新氣象，但是還沒有形成規(guī)模和氣候，產(chǎn)業(yè)鏈也不是非常完善，還需要進一步的支持與促進。在學習與掌握目前的裝配式建筑設計技術和其要點的同時，中國的裝配式建筑設計還要與時俱進，順應時代發(fā)展的潮流，持續(xù)突破與創(chuàng)新，才可以真正地體現(xiàn)建筑業(yè)轉型升級和建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。

2．1．3 相關國家規(guī)范與標準

裝配式建筑的建筑設計應遵循相關的國家規(guī)范和標準，目前已經(jīng)或即將發(fā)布的國家規(guī)范和標準主要如下：

（1）行業(yè)和地方規(guī)范

①《裝配式混凝土結構建筑技術規(guī)范》（征求意見稿）；

②上海市《裝配整體式混凝土公共建筑設計規(guī)程》DGJ—08—2154—2014。

（2）國家標準

①《建筑模數(shù)協(xié)調標準》GB／T50002—2013；

②國家建筑標準設計圖集：

a．《裝配式混凝土結構住宅建筑設計示例（剪力墻結構）》15J939—1；

b．《裝配式混凝土結構表示方法及示例（剪力墻結構）》15G107—1；

c．《裝配式混凝土結構連節(jié)點構造》15G310—1—2；

d．《預制混凝土剪力墻外墻板》15G365—1；

e．《預制混凝土剪力墻內墻板》15G365—2；

f．《桁架鋼筋混凝土疊合板（60mm厚底板）》15G366—1；

g．《預制鋼筋混凝土板式樓梯》15G367—1；

h．《預制鋼筋混凝土陽臺板、空調板及女兒墻》15G368—1。

由于裝配式建筑在我國還處于起步階段，現(xiàn)在相關的國家規(guī)范和標準正在編制。目前很多應用的是地方標準和行業(yè)標準。隨著時間的推移，裝配式建筑的建筑設計國家規(guī)范和標準將逐步完善。