管志城
中国建筑第二工程局有限公司 北京 100000
摘要：近些年,装配式建筑是我国建筑工程领域的重大突破,将BIM技术用于装配式建筑设计领域,不仅能优化设计质量,还能延长建筑使用寿命。文章在介绍BIM技术及装配式建筑概念的基础上,探究其在装配式建筑设计领域中的应用情况,并通过设计实验,比较BIM和人工条件下的装配式建筑结构设计,证实了BIM技术的优势,具有较高的推广价值。
关键词：装配式建筑;?BIM;?建筑设计;
建筑行业是国民经济重要构成,对其他产业健康、稳定发展起到保障作用。为使我国经济稳中推进,建筑行业应积极改革,将建筑能耗量降至最低,短缩工期,最大限度提升建筑工业化水平。BIM技术的开发与应用,在维持装配式建筑设计优势特征基础上,助推建筑物设计践行智能化、数字化发展路线,明显提升装配式建筑各部件设计准确度,打造高品质项目。
1?BIM技术及装配式建筑
1.1?BIM技术
建筑信息模型(BIM),该模型建设时候将建筑项目内的各类数据、信息等设定为基础,通过数字模拟仿真建筑体的真实信息,呈现出的形式以数据库与三维模型为主,有可视化、模拟性、协调性、可出图性等诸多特征。BIM的概念最早始源于1975年,由查克伊士曼博士首次提出,但在后续几年中BIM概念并没有得到较高关注。直到2002年欧特克公司正式提出BIM的概念,而后该项技术在世界诸多工件建筑工程领域中得以使用。2002年BIM技术被引入我国,其发展脚步较为迟缓,直到“十三五”建筑业信息化发展纲要内屡次提出使用BIM技术,很多城市陆续出台BIM有关政策,该项技术在国内的应用范畴才有很大拓展。
1.2?装配式建筑
装配式建筑是将传统建造方法中的大量现场作业活动转移至工厂内进行,在工厂中加工制造好建筑施工所需的各种构件与配件,如楼板、墙板、楼梯等,运输至建筑施工现场,利用可靠的衔接方式于现场装配、安装而建造出的建筑。装配式建筑的特征主要如下:(1)在车间内生产加工完成大量的建筑部品;(2)工程现场进行大量的装配式作业,和传统现浇施工模式相比较,作业量及强度均有很大降低;(3)利用建筑、装修一体化设计及施工技术,促进装修与主体施工作业同步推进理想化状态形成过程;(4)设计的标准化与管理的信息化,伴随构建标准水平的提升,生产工效也有所提高,相对应的构件成本降低,联合现代工厂的数字化管理,能不断提升装配式建筑的性价比;(5)符合建设绿色建筑的要求。
2?BIM技术在装配式建筑设计中的应用
2.1?三维建模与图纸设计
将BIM技术用于装配式建筑预制件设计过程,有益于提升工程设计相关指标准确度和工作效率质效。在具体实践中可组织设计人员利用BIM三维虚拟仿真系统规划设计装配式建筑物模型,亲自前往建筑场区考察,精确采集地质勘测、建筑测绘等诸多信息,基于BIM技术建设完善化数据库,快速传送各种数据。BIM系统可智能分析数据信息,组织设计人员进行操作、控制,在短时间内精确设计出建筑构件规格大小,快速模拟设计建筑体造型。
BIM还能结合技术策划要点,合理设计装配式建筑的平、立、剖面图,在达到使用功能的基础上,利用模数协调的方法,将提升末班使用率与体系集成度设定为目标,不断提升图纸设计水平。结合装配式建筑施工特征,在设计平面图纸时要考虑墙板组合问题,加强不同专业之间的协同性,循序渐进实现建筑设计的模数化、标准化。
2.2?拆分预制部件、优化整体设计水平
采用BIM系统分析建筑结构模型,设计人员把结构模型整合至计算机系统内部,精确、全面获得建筑预制件所有信息,及时有效采集利用材质、规格等诸多信息,以此为据分析结构特征,有针对性整改预制件,满足装配式建筑设计现实需求。
在初步选定装配式建筑构件后,采用BIM技术仿真模拟整体结构。
确保装配式建筑模拟合理、有效,综合模拟结构各项性能指标。把BIM模型转型为有限元分析,考虑建筑结构有限元分析内的整体结构,测算出拟建建筑弹性模量,依照测算结果,整体优化装配式建筑整体设计水平。
2.3?指导施工
将BIM技术用于建筑工程领域中,主要涵盖如下两方面内容,一是施工管理;二是现场质量检测采用BIM技术全程模拟施工流程,对现实施工活动做出科学指导,优化资源,减少工程建设成本。
2.4?日常运维管理
调查研究表明,很多建筑在生命周期内的费用耗损均始源于使用阶段,当每个建筑平均使用年限超出7年,其耗用运维费用显著超出建筑自身造价,建筑工程费用耗损始终处于不均衡增长状态中。为提高运营商经济效益,需要使用专业化建筑运维管理,装配式建筑施工阶段在维修设备时需数次采集信息,但因采集信息数量及类型过多,出现遗漏情况在所难免。
将BIM技术用于装配式建筑日常运维活动中,建设完善化信息管理系统,实时监控建筑内设备运行状况,及时发现各类安全隐患,做到防患于未然。BIM技术建模能筛选出可重复利用的资源,经回收处置后再应用,将资源浪费量降至最低。
3?设计实验
为检验BIM技术在装配式建筑设计领域中的应用成效,文章规划设计仿真实验比较BIM和人工两种施工方法下的建筑设计效果。在仿真环境下推进实验,设计某处建筑工程项目,总建筑面积为34316m2,地上、地下面积分别有25840m2、8476m2。建筑层数共计7层,地上、地下分别有6层、1层,建筑总高为23.2m。主体施工采用框架式结构。抗震等级7级,地上、地下建筑耐火级别分别为2级、1级,防水级别2级。整体建筑项目为半装配式结构,结构柱是现浇结构体、楼板是预制预、非预应力叠合板。分别应用BIM技术与人工两种形式,比较两种方法设计下整体结构的安稳。
设计实验中,两种方法取得实验结果如表1所示。
对表1内的数据加以分析,基于人工设计法设计出的装配式建筑结构取得的扭转效应较为显著,这主要是因为整体结构布设时存在不规范的情况。在这一作用下,建筑正常投用时整体结构楼层之间在水平方向发生移位,降低整体结构安稳性,这也预示着建筑稳定性有较大提升空间。采用BIM方法进行设计,能提升建筑整体结构合理性,使建筑结构应用阶段规避形成较大扭转,结构侧向刚度高于标准值,高于规范设定的整体稳定性值,证实了BIM技术用于装配式建筑设计领域中的有效性。
表1 设计实验中刚度比较 ???
4?结束语
在装配式建筑设计领域中,BIM技术表现出高度适用性,不仅能有效调控建筑工程成本,还能明显提升建筑工程实施成效。在科技日新月异的时代中,BIM技术用于建筑领域中表现出良好效能,该项先进技术持有的优势能为我国建筑行业发展创造诸多便利条件,在保证建筑施工质量的基础上,最大限度提升建筑施工水平,减少社会环境污染,为我国建筑行业蓬勃发展输注更多能量,为人们创造良好生活生产环境。
参考文献
[1]向明,田志刚,葛昕权.装配式建筑PC构件深化设计中存在的问题及应对措施探讨[J].绿色环保建材,2020,74(8):92-93.
[2]张文昌,白青松.基于BIM技术下的装配式建筑智慧建造分析[J].智能建筑与智慧城市,2020,12(7):71-73.
[3]詹冬.BIM技术在建筑工程设计中的应用优势[J].工程技术研究,2018,3(11):158-159.
[4]杨鹏.BIM技术在预制装配式建筑施工中的运用[J].山西科技,2020,35(4):125-127+130.
[5]陈贤勇.BIM技术在建筑设计中的应用分析[J].工程技术研究,2018,3 (15):165-166.