基于BIM的装配式住宅协同设计管理方法思考

论文价格:150元/篇 论文用途:硕士毕业论文 Master Thesis 编辑:vicky 点击次数:
论文字数:51255 论文编号:sb2021071714485036390 日期:2021-08-09 来源:硕博论文网
本研究主要探讨了 BIM 技术应用到装配式设计项目,不仅提升了设计效率,还对装配式协同设计做出了突破,提出了 BIM 协同设计的管理方法,探讨了 BIM 正向设计,并成功将图纸进行了正向导出。通过研究发现,BIM 协同设计会提升装配式建筑设计效率,BIM 正向设计有很大的发展空间,是我国未来 BIM 行业发展的必然趋势,同时也是建筑设计行业发展的必然趋势,希望 BIM 协同正向设计能够做的越来越好。

第 1 章 绪论

1.1 研究背景
我国经济从改革开放以来,进入到飞速发展的阶段,建筑行业已成为我国极为重要的物质生产部门,也开始经历一个持续高速发展的阶段。并且随着新技术飞速发展,BIM 技术在建筑业产生了前所未有的冲击,在 2019 全年,我国建筑业总产值高达 248446 万元,同比增长了 5.7%,建筑业作为支撑国民经济的三大产业支柱之一,建筑业的增长速度由高速增长转为了中高速增长,逐渐摒弃了简单粗暴的发展方式,逐渐开始建筑业的转型,将创新技术作为了发展建筑业的主要动力,而装配式建筑的兴起,是全方位提升建筑完美转型的重要一环。装配式建筑相对于传统建造工艺而言提升了生产效率,尤其是节能减排、节约劳动力成本、提升建筑品质等方面都有显著的提升,住建部与一些企业已经开始大力推广装配式建造方式,国家多次出台政策推动装配式建筑进一步发展。《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》一文中明确指出:力争在 10 年时间内,将装配式建筑占比达到新建建筑的30%。要坚持装配式设计标准化、装配式标准化工厂生产、施工体系装配化、装配式装修体系一体化、装配式信息化管理、智能装配化应用、智能标准化、推广装配式建筑发展、加强研发技术等举措,国务院《关于大力发展装配式建筑的指导意见》一文中明确指明科技是解决建筑工业化的唯一途径。《2016-2020 年建筑业信息化发展纲要的通知》一文指出“加强信息技术应用在装配式建筑,推进将 BIM 技术全方位覆盖建筑工程设计、工业化生产、运输、装配、运维及全生命期管理,促进工业化建造。建立基于 BIM、物联网与信息互联等技术的云服务平台,实现各参与方在建筑产业各阶段与环节实时协同工作。”不难看出,装配式建筑不仅是热点,而且是建筑行业发展的主要方向之一。信息化集成用于装配式建筑管理有着至关重要的影响,是推动我国建筑行业转型的优质动力。
虽然我国建筑信息化逐年发展,也取得了显著的成绩,但建筑信息化的多专业综合性、多专业交叉性较弱,关于现代化技术集成应用研究尚浅。而装配式建筑“信息孤岛”问题还是十分严重。主要涉及到装配式设计、构件标准化生产与标准化装配施工三个方面,其中预制工厂、运输公司、施工方等方面信息难以收集与汇总,若妥善解决好存在的问题,必须协调建筑全生命周期的信息流通与共享。因此,建筑信息化作为解决问题最有力工具,需要进一步探究如何与装配式建筑更好结合,探索如何进一步打破“信息孤岛”,实现全生命周期协同正向设计。
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1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 国内装配式建筑体系研究分析
国内装配式混凝土结构目前由装配整体式和全装配构成[1-2]。装配整体式结构形式多指预制构件与现浇混凝土相结合的结构,详细划分为装配式框架结构、装配式框架-剪力墙结构与部分框肢剪力墙结构等[3-4];全装配结构以预制为特点,将结构体系全部构件进行预制,以组合拼装的工艺进行装配。全装配式混凝土结构拥有更高的预制率,更契合装配式评价标准,但相对应设计要求更高,也具有较高的施工难度。全装配式混凝土结构尤其要注意接缝处,必须要满足“等同现浇”与“保证钢筋传力”等原则,在符合规范的前提下进行设计验算[5]。
将传统现浇框架结构与装配式结合,形成了装配整体式框架结构,装配式整体式框架结构以有效结合方式为特点,将结构中现浇梁柱等受力构件单元进行连接。在整体框架装配式结构基础上通过布置剪力墙,形成装配整体式框架现浇剪力墙结构,此种结构体系中侧向刚度高于普通装配式框架结构,同时也集成了框架结构空间灵活性特点,但此结构与装配式框架结构相比除了剪力墙作为现浇形式,其他与装配式框架结构基本一致,仍具有较高装配率。两种结构体系施工效率高于传统现浇框架与框剪结构。框架结构独特受力特性与装配式剪力墙结构相比应用范围会较广一些,剪力墙承担竖向与水平抗侧力能力较强,可以保证良好的建筑整体性,并且刚度也较大,因此多应用于高层结构[6-7]。装配式剪力墙与现浇剪力墙结构体系相同,不同之处在于剪力墙全部工厂预制,运输到现场采用强连接或后浇连接形式构成完整结构整体。装配式剪力墙结构设计,剪力墙平面布置宜选用简单、规则与对称布局,以保证整体刚度均匀分布;竖向应连续布置,不出现承载力沿侧向发生突变的情况[8-9]。因此,装配式剪力墙结构发展具有一定局限性与难度。
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第 2 章 装配式建筑与 BIM 技术介绍

2.1 装配式建筑介绍
2.1.1 装配式建筑概念
装配式建筑起源于欧洲,由于二战后经济疲乏,劳动力不足,所以传统建筑方式无法跟上时代需求,借鉴了工业机械等专业发展思路,并对装配式建筑进行了发展。我国对装配式建筑引入时间较晚,由于当时工业制作水平与拼接工业水平较差,削弱了装配式建筑抗震效果与安全性,导致当时建筑各项性能差于现浇建筑,但是发展建筑工业化是建筑发展的必定方向。预制装配式构件在设过程中会有不同种类,大多数包含叠合梁、装配式剪力墙、装配式叠合板、预制空调板等。在装配式工厂首先预制加工完成相应装配式构件,通过运输设备将装配式构件运输到施工现场,并进行逐个装配拼接,装配式建筑建造过程中需要考虑安全性、适用性和耐久性。在高层装配式建筑施工过程中,首先要进行高层拼装所以首先要考虑安全性,进而保证装配式建筑整体承重性能与力学传递性能,首先将预制构件安装到位,架立绑扎好钢筋,最后现浇装配构件,达到设计标高后完成工作。
2.1.2 装配式建筑特色
装配式建筑增加了建筑安全可靠度,在预制工厂中制造完成预制构件,降低了高空作业危险。在保证建筑安全的情况下,改善了工人工作环境,保障了工人安全。提升了建筑品质,预制构件是在工厂内生产,监管制度更加完善,使得质量品质得以保证。灯线箱与线盒线管等预埋件都可以在工厂中预制完成,即经济又容易把控质量。预制板与现场浇筑板相比,表面更加平整光滑,减少了后续打磨等步骤,若有需求,可以达到装饰装修水准。装配式建筑提升最大的地方在于节省了施工时间,预埋构件等都在预制工厂中完成,节省了现场施工时间,减少了平台模板搭接等工序,施工更加便捷效率更高。促进了环境保护,预制工厂中使用铝模板代替木模板即节约资源又保护了环境。摒弃了传统建筑中灰尘漫天陋习,保证了工人施工环境。减少了建筑成本,减少了工地施工棚架,节省了工地现场安装工序,还可以对特殊建筑进行特殊设计。
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2.2 BIM 技术介绍
2.2.1 BIM 概念与可视化
BIM 也叫做建筑信息模型(Building Information Modeling)首次提出于麻省理工大学 Chuck Eastma B 教授,BIM 是一种通过计算机语言用信息与图像来描述建筑物的技术,是以实现建筑工程信息可视化与信息量化为分析目标的技术,是能够提高工程建设质量与工程建设效率的信息技术。BIM 技术是集成建筑工程设计、工程建造、工程管理、后期运维的可视化工具,BIM 涵盖面建筑全生命周期,可实现各种信息与数据的有效共享与传递;能够提升项目把控度,保证管理人员能够真实全面查阅到工程信息,以便高效正确的做出决策;协同好设计方、建造方、运维单位等人员的信息,推动建筑工业化正确快速发展。
BIM 可视化能将复杂建筑以三维模型姿态进行展出,由于建筑造型逐渐复杂化,通过传统人为想象很难完成整个建筑施工图设计,而 BIM 三维模型将建筑进行全方位展示,降低了设计难度,为异形结构设计提供了更广可能性。BIM 可视化是协同设计设计阶段的优势之一,各专业设计师在协同平台中进行各自专业的设计,就好比在多人在同一张画布中作画一般。由于设计具有瞬时性且项目信息更加丰富,所以更能直观的发现碰撞,减少了没必要的争论与返工,有效地提升了设计效率;施工阶段,通过可视化的优势,可以提前对现场进行合理布置,提前做好施工模拟以备指导施工;管理方面将 4D 与 5D 相结合,对现场的施工进度进行管理监管,让工程进度更加清晰;可提前进行消防紧急情况预演,有效保证施工安全。
表 3-1 建筑尺寸与叠合板模数
表 3-1 建筑尺寸与叠合板模数
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第 3 章 户型标准化与装配式结构及构件设计研究............................13
3.1 装配式户型设计.............................13
3.1.1 设计理论与依据.................................13
3.1.2 组合单元的应用................................14
第 4 章 BIM 技术在装配式协同设计应用.......................... 39
4.1 协同学...................................39
4.2 BIM 协同技术........................... 39
第 5 章 服务器中心文件协同与外部参照链接协同管理.......................59
5.1 基于服务器中心文件协同管理方法.......................59
5.1.1 多台服务器与协同数据管理.................................59
5.1.2 工作集划分与文件存放管理.............................61

第 6 章 APP 与 BIM 正向设计出图

6.1 协同展示 APP
APP 作为移动端的重要支柱,代表着新时代的发展与进步,手机互联已经成为时代主流,建筑行业也需要这样形式更新,因此本文想开发一款 APP 实现手机端协同展示,实现多层次多维度的协同展示,并可完整监控到整个项目的进展情况,APP下载二维码见图 6-1a。
图 6-1 APP 码与端设计
图 6-1 APP 码与端设计

APP 框架使用 APICloud 开发框架。基于平台通过标准的 HTML+JS+CSS 与扩展模块的形式进行 APP 的开发,该平台可以实现兼用型与持续性的不间断数据输出,通过平台调用系统、服务与扩展功能,云编译最终完成整个的应用程序。从“端设计”、“代码编写”、“云编译”等三个方面实现整个 APP 的搭建。
端设计工作主要用于 APP 图标设计、APP 名称设计与开机界面设计工作。主要APP 架构与内容均在“代码编写”中完成。最后通过将代码上传到云端进行“云编译”最终形成完整的可下载应用程序,见图 6-1b。
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结论


住宅建造方式正开始逐渐改革,推进建筑产业工业是非常有必要的,装配式建筑会引领建筑产业的巨大变革,具备高效施工效率、精准构件尺寸、绿色环保节约资源等优点。随着时代不断发展,装配式建筑在我国推广范围将会越来越广。将 BIM技术融入到装配式建筑设计中,可有效提地升设计效率,实现建筑信息全生命周期的信息共享。
本研究围绕装配式建筑、BIM 技术与协同技术进行了深入研究,主要成果包含:
1)通过研究装配式标准化户型,提出模数化“组合单元”库,以及通过组合单元形成标准化建筑户型的方式。
2)进行了装配式结构设计,通过 SAP2000 对三种不同结构布局进行了振型分析,从中选定一种稳定结构布局进行深层次 Pushover 分析,通过数据分析得出装配式建筑底部薄弱,不宜做成装配式形式,底部进行加强后可做成装配式。
3)通过对叠合板设计进行研究,得出设计过程中首先考虑施工支撑效应,其次要作为双阶段受弯构件,并提出了一套自动拆分模数化叠合板的方法,通过实际项目进行了适用性探究,叠合板拆分效果良好。
4)本研究对装配式构件进行了深化设计,主要涵盖有预制构件方案制订、深化配筋设计、吊装预埋设计与图纸导出等。
5)通过研究 BIM 技术与协同技术等,对基于服务器或者局域网中心文件协同模式进行了探索与创新,提出了一套协同设计方法,并针对实际项目进行了适用性研究。
6)对部参照链接协同模式也进行了深入研究,提出了一套基于外部链接的协同方法,并针对实际项目进行适用性研究。
7)通过对比分析两种协同模式的区别与联系,得出不同协同模式所对应的适用范围,需要根据项目实际情况来选取协同方式。
8)提出了一套基于服务器中心文件协同管理方法,主要包含多台服务器协同设计管理、协同数据管理、工作集划分管理、文件存放路径管理、族库管理、中心文件挪动管理、中心文件同步原则管理、本地镜像文件保存与恢复管理、专业间权限交叉申请管理,通过实践得知该管理方法能够有效的提升协同设计效率。
参考文献(略)
 


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