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摘要:BIM 技术应用到装配式建筑设计当中,能够最大程度地节约材料,同时能够仿真设计中的难点和重点过程,更好地优化设计过程,从而有效地提高企业的经济性效益。下面本文就BIM技术在装配式建筑深化设计中的应用进行简要探讨。
关键词:BIM技术;装配式;深化设计;应用;
1装配式建筑与BIM技术
1.1装配式建筑
装配式建筑的主要特征如下。1)功能多样化。①装配式建筑外墙设计有保温的功能,能够实现冬暖夏凉的效果,节约了空调的使用次数,减少对空气的污染,达到节能减排的目的;②装配式建筑的墙体和门窗的密封性较好,隔声效果好;③防火、抗震性能好。2)施工装配化。装配式建筑大量的构件是由工厂生产完成,可以实现保温、隔热、装修一体化设计和施工,保温隔热板及装饰面可随预制构件在工厂生产完成,或者预制构件上预留装饰面板的埋件,既保证了保温隔热、装修质量,又能加快工程整体进度,简化现场施工工序,减少施工时产生的废料及噪声。3)设计多样化。目前的建筑设计多以房间内的固定格局为主,房屋的整体运用不是很灵活,而装配式建筑可以避免这些缺点,其主要特点是可以进行空间的大小分割,根据住户的需求来配置。
1.2 BIM技术
BIM是将建筑实体信息化、数据化的集成技术,在建筑全生命周期为不同专业提供信息、数据的共享和交互,达到融合各方共同协作,高效完成项目的作用。BIM具有以下几点特征。1)可视化。通过BIM将项目的三维模拟实体直观地展示出来,并读取不同构件的详细信息,在设计阶段协调不同专业把建筑不同部位的碰撞、误差等问题及早发现并修改,大大提高了施工效率,节省了成本。2)可协调。通过BIM三维模型在设计阶段发现各专业的设计缺陷及不同专业间的碰撞点,及时协调设计方及建设方解决问题。3)可模拟。设计阶段,设计师利用软件对建筑物模型进行日照、节能分析,对建筑物造型、外立面进行优化。施工阶段,可以进行堆场、施工路线和次序的模拟,优化现场施工,提高效率。运营阶段,运用模型对建筑物进行全程监控,也可以为突发状况进行模拟,提前准备应对方案。改建阶段,对改建过程进行模拟,建立改建后模型,方便指导施工。4)可出图。BIM模型可以实现把模拟、优化后的三维模型转化为二维平面图纸,同时可以为相关单位提供工程量统计结果、碰撞报告等信息。5)可集成。BIM模型可以涵盖项目不同专业的信息,形成一个完整的数据库,对项目信息进行集成,集中处理。
2 BIM技术在装配式建筑深化设计中的应用
2.1装配式建筑优化设计概述
从装配式建筑结构设计角度出发,装配式结构设计与传统结构设计存在很多不同之处,且装配式结构设计缺乏一个标准化体系,这影响了装配式结构设计的发展。因此,必须要建立一个装配式结构设计体系,使其能够具有标准化的模块设计,让装配式结构的实际应用更加简便。标准化的模块设计只需对结构尺寸等功能进行调整,即可让模块既符合使用者的要求,又满足设计、制作、施工的诉求,同时对结构内部空间进行相应的设计完善,保证装配式建筑结构的深化设计。
2.2深化设计要点及方法
2.2.1装配式设计方案
方案的制定主要包含以下3点:1)顶层设计。首先,必须要将装配式结构设计方案进行合理性与可行性判定,对设计中的各方面进行综合分析,包括户型、分缝、轴网等一系列的布置。在装配式方案的确定上,要与其他相关专业人员进行沟通协调,保证实际施工的便捷性、安全性,真正提高装配式建筑的质量,使其达到最大程度的优化。
布置预制构件时,不能局限于设计角度,要从全局考虑,比如有些较重的预制构件,如未考虑现场塔吊位置、起吊载重,就有可能导致预制构件生产出来了,运到现场却不能吊装,需要通过其他方式进行吊装,从而造成不必要的支出。2)标准化控制。除了在前期方案设计的时候需要考虑模数化、标准化外,在深化设计阶段同样需要考虑,从而可以减少预制构件的种类,降低模具摊销,进而降低构件成本。3)拆分要点。拆分要点包括:预制构件尺寸要遵循少规格、多组合的原则,构件节点连接要简单巧妙;长度较大的构件拆分时可考虑对称居中拆开(也就是套用性要高);单构件质量尽量接近,一般不超过5t,高度不宜跨越层高;一般模具周转率在100次以上;暗柱应现浇(抗震时墙体受力较大的部位,且暗柱现浇有利于构件交接);凸窗应一体化预制且重复率高;构件拆分均以楼层划分,不做跨层处理;减少次梁,采用建筑面层降板,减少拼缝;等等。
2.2.2装配式设计过程与粗放型
在初步设计调整阶段还需及时更新预制率或装配率数据以满足项目要求。设计流程的规范化,预制构件的标准化非常重要。如果预制构件生产工艺复杂,标准化程度低,则无法进行批量生产,从而导致构件生产成本过高,施工超出预算,影响企业利润。如果实际项目中应用了研发的新技术,还需要整合各环节反馈的问题。新技术必须以精细化设计为原则,达到施工简易、成本优化的目的。必要时进行虚拟设计(排除理想化设计)以对产品标准进行迭代。例如叠合板出筋及支撑问题,在预制构件加工和施工过程中,叠合板少出筋甚至不出筋可以提高制作及安装效率,减小模具成本,在施工过程中叠合板少支撑甚至无支撑一直是施工方追求的目标。这就要求我们在项目进行时充分发挥科研优势,目前解决此类问题的方法有飞筋、大板设计、新型预应力钢管桁架叠合板体系等。
2.2.3装配式建筑节点设计影响
装配式建筑节点设计的因素包括主体结构、内外维护、设备管线、内装等。节点的设计既要满足结构安全要求,同时还应满足加工方便、施工便捷的特点。因此,在装配式建筑结构的节点设计上,必须不断深化,降低生产成本。在保证建筑安全的基础上,促进建筑工业化的稳定发展,比如卫生间降板做法、飘窗连接节点做法、叠合板出筋问题等,通过应用先进技术对节点进行创新优化,使设计能够更加科学、合理。PC构件连接节点设计需要多方面考虑,节点过于复杂,会导致工厂生产制造成本过高、现场安装施工困难等问题;节点过于简单,则又可能难以满足连接节点的构造要求。这就需要设计师和各方紧密沟通,从连接的可靠性、生产安装的便利性、节点实现的造价成本等多个方面考虑,确定最合适的节点方案。
2.3多专业协同预制构件
深化设计工作早已不是深化设计人员单方面就能够完成全部的专业工作,要想实现高完成度、高精准度的要求,就必须要求建筑、结构、机电、装修等专业在设计前期或设计过程中进行一体化协同设计,即横向协同设计。比如构件的标准化设计,又如线盒、开洞的布置,BIM技术作为一体化集成设计工具,为各专业协同设计提供了可能。除了设计各专业之间的协同之外,设计方需要从施工现场和构件生产厂那里了解现阶段的一些生产、施工条件,然后合理地利用当前的资源配置进行设计。如构件生产厂里现有的吊装埋件为螺纹套筒,如果设计时采用吊环、吊钉作为吊装埋件,理论上可行,但需要构件厂重新进行埋件招标采购,既浪费了时间,又造成了不必要的成本支出。
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