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BIM技术在装配式建筑中的应用

2018-12-18 来源:《黑龙江科学》 作者:江西财经职业学院 蔡小萍 点击:
      摘要:针对BIM技术在装配式建筑设计与施工中的具体应用进行分析,旨在为我国建筑业的一体智能化发展提供借鉴与参考。
      关键词:装配式建筑;BIM技术;价值;应用
      1我国装配式建筑的发展现状
      1.1装配式建筑的简述
      装配式建筑是将建筑的部分或全部构件在工厂预制完成,然后运至施工现场,将构件通过可靠的连接方式组装而成的一种建筑模式。预制构件分为预制钢构件、预制混凝土构件等,预制构件运到施工现场后,会进行钢筋混凝土的搭接和浇筑,结合先进的连接技术,充分考虑结构整体的抗震性能,使其从设计、制造到最后施工搭接,都在一套标准化和模式化的流程中有序进行,成本、进度及质量管控更加科学高效,实现了建筑模式的节能智能化提升。
      1.2装配式建筑标准化流程体系
      第一,建筑方案的设计。其包括方案设计、施工图设计、深化设计。装配式建筑的设计主要通过专业的电脑设计软件进行,传统设计方式通过AutoCAD手工绘图进行初期的设计工作,现在为了达到对结构设计的高效化和直观化,开始逐步采用AutoCAD自动成图及BIM三维模型技术,达到对建筑单元、套型、构件、管线等的标准化、模数化设计,并结合BIM可视化技术对局部构件的拼装、节点处理上进行预施工,模拟构件防水、模块、干涉、现场拼接、管线预埋等现场问题,最终确定预制装配图纸。第二,构建的生产制造。按照施工设计的最终图纸和方案规划的合理顺序,对构建进行统一的模块化定型加工制作,并按照重要程度和安装进场的先后顺序进行批量的加工和编排运输批次,在此期间BIM技术会通过其强大的构件数据接口,达到对构件各类数据的有效传递,完成构件的标准化生产和在现场完成堆场工作。第三,现场装配施工。按照施工计划,对堆场的预制构件进行装配工作,在此过程中利用BIM与施工计划和三维定位手段等将构件按照预设的生产信息和定位信息进行组装,完成建筑物的最终建设工作。
      1.3装配式建筑的发展现状
      首先,目前我国的装配式建筑还处于初级发展阶段,预制构件的生产供应商资源严重不足,且生产能力、生产工艺、设计加工和现场装配一体化程度都不算很高。其次,由于产业链资源缺乏、设计能力、设计技术及各方面人才的缺乏,致使装配式建筑成本的压缩无法达到预期,甚至比传统建筑方式还要高,造成市场推广困难。再次,对于标准化、模数化、工业化及设计建造一体化的建筑工艺及技术掌握不足,不能有效达到构件生产工业化、现场施工机械化及整个过程信息化的目标。最后,传统建筑行业管理制度及相关规范并没有达到对装配式建筑各环节的有效引导、规范化监督,也没有形成必要的行业质量、安全生产标准,整个装配式建筑还在初级探索中慢慢前行。
      2BIM技术
      2.1发展进程
      建筑行业的结构设计方式总体上经过了三个历史进程,上世纪80年代以前,建筑物的结构设计多采用手工计算与测量,然后绘制板化施工图,不仅效率慢而且精确性比较低。进入80年代以后,特别是90年代开始,计算机开始应用于建筑设计的日常工作中,CAD将传统手作设计移动到了电脑端,加快了设计进度,但是依然无法摆脱结构画图的命运,随着BIM技术的应运而生,让建筑物各模块甚至构件的快速成图、联动修改、三维可视化预设与操作成为可能,不仅大大提高了设计的精准度和效率,而且推动了建筑设计与施工建造的一体工业化进程,为装配式建筑的快速发展提供了可靠的技术基础。
      2.2BIM技术简述
      BIM即建筑信息模型,是一种以三维数字技术为基础,集成了建筑工程项目相关信息的工程数据模型[1]。BIM技术的有效实施必须建立在成熟的数字化资源共享技术和完善的共享机制的基础上,并以贯穿建筑全生命周期的整个过程为目的,包含建筑物所有信息的精准汇总(包含规划、设计、施工、运维和拆改),以此对工程整体及其设施、模块进行实体和功能性的完整表达。BIM技术目前在建筑设计领域涉及较多,并逐渐朝着建筑施工和运维阶段发展,随着该项技术的成熟和经济效益的凸显,BIM技术也将贯穿于建筑行业的全过程。
      3BIM技术在装配式建筑中的具体应用
      3.1建筑设计
      第一,建筑方案设计。要结合建筑项目的外部条件、成本预算、产业化目标、建设规模、项目定位及装配工艺(混凝土结构装配式、机电装配式)等内容,以达到对预制构件的设计、加工、装配的规范化和标准化,并确定最佳的BIM技术实施方案。第二,建立BIM数据模型。主要确立BIM模型的深度,其确立必须符合相关设计要求,并要足够精细无冗杂,一般建筑业涉及的模型深度需要包括建筑的层数、高度、基本功能分隔构件、基本面积、主体外观形状、构件的尺寸及相关定位信息、建筑设施的尺寸及其定位信息、建筑细节的尺寸及其定位信息、场地相关具体信息、绿化的相关具体信息等。第三,对构件进行科学拆分。需要根据构件的功能和受力的相关性能参数,达到对垂直构件、水平构件和非受力构件的拆分工作,为了实现构件标准化和模数化的要求,强化构件的功能及性能指标,在拆分构件时必须依照规格量少、组合数目多的实施依据,结合不同构件的受力、制作、运输、吊装、配筋构造、连接和安装施工的合理化要求,达到对构件的合理化拆分。第四,预制构件设计。主要是墙板类的构件和梁、柱构件的设计与生产,并全面考虑构件的吊装、运输及加工能力,对建筑中的降板、异形、开洞、预留孔、埋件等,依据传统的二维图纸深化成BIM三维模型的参数化设计,并达到对于各构件的连接碰撞测试,优化各构件的性能参数,达到有效的联动修改,确保构件及其衔接处的合理、安全[2]。
      3.2部件的生产管理
      BIM能够实现对部件的工厂数字化生产和信息化管理,达到对设计信息的数据化管理与操作、预制构件的计划排期生产与进场安装、可视化的功能及性能衔接预设、实时联动优化修改、生产的标准化控制等,通过与设计模型和构建样图数据信息的无缝衔接,实现设计信息的有效识别和自动加工。全过程无须图纸环节,全部进行信息化交付,并有效减少二次录入,提高了准确度和效率。在自动加工过程中,BIM技术根据已经优化的设计信息,智能化完成画线定位、模具摆放、混凝土浇筑振捣、养护及翻转吊起等一系列生产工序,并将生产加工的具体信息录入强大的数据库管理系统,便于生产过程、装配过程及后期运维过程对于具体信息的有效查询。
      3.3钢结构拼装校验
      运用BIM深化模型对钢结构尺寸和性能指标进行科学化和信息化地控制,通过预装系统和三维可视化操作,实现钢结构拼装过程中自动化数据采集、模型优化与维护、信息合理拟合、偏差分析等,达到对钢结构拼接的智能可视化校验[3]。同时整合对钢结构有效拼接的相关控制理论与模型参考,确立并优化钢结构拼接标准,实现装配式建筑拼接过程标准化。
      3.4施工协同管理
      BIM技术将设计协同与施工协同有效衔接起来,达到整个建筑全生命周期的一体化发展,通过信息共享和协同工作,把过去设计单位、监理单位、施工建设单位、运维单位的工作进行了合理化的融合,任何一个阶段的工作都能从建筑整个周期的信息数据中找到最优化的解决实施方案,不仅实现了装配式建筑从建筑、结构、机电、装修的协同一体化设计,还极大提高了建筑施工效率、品质与标准。
      4结语
      装配式建筑逐渐成为我国建筑行业发展的主流,装配式建筑需要BIM技术的强大支撑与积极深化,不断将BIM技术应用至装配式建筑的设计及方案优化中,并逐步朝着施工及运维阶段扩展,达到对整个建筑生命周期全过程的信息化把控,不断推动我国建筑智能化、绿色化和一体化的发展进程。
      参考文献:
      [1]胡珉,蒋中行.预制装配式建筑的BIM设计标准研究[J].建筑技术,2016,47(8):678-682.
      [2]钱渝.刍议预制装配式建筑中BIM技术的应用[J].建筑建材装饰,2017,(01):118-119.
      [3]李广辉,邓思华,李晨光,等.装配式建筑结构BIM碰撞检查与优化[J].建筑技术,2016,47(7):645-647.
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