BIM技术在装配式结构设计中的应用

BIM技术在装配式结构设计中的应用

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摘要:装配式结构是装配式混凝土结构的简称,是我国建筑构造形式发展的重要方向之一,它有利于我国建筑工业化的发展,提高生产效率、节约能源,发展绿色环保建筑,并且有利于提高和保证建筑工程质量。BIM技术的核心是通过建立虚拟的三维建筑信息模型,利用数字化技术,为包含项目设计、建造、运维等过程提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。目前随着BIM技术的不断提升,国家政策的不断推广,以及装配式建筑如火如荼的发展,基于此,本文旨在如何融合BIM技术与装配式结构的结合,并在项目中进行推广应用。使得BIM技术在装配式建筑发展过程中得到广泛应用。

关键词:装配式建筑;BIM技术;结构装配式

1引言

预制装配式建筑是依据统一的结构形式和标准,进行建筑构件的大批量生产,并在施工现场进行机械化组装形成的建筑【1】,并且近年来国家正在大力推广装配式建筑的应用。2018年2月1日国家标准《装配式建筑评价标准》实施;2018年6月27日《国务院关于印发打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知》中在节能减排的大方向上提到:因地制宜稳步发展装配式建筑;并明确治理重点省市地区。2018年12月住建部发布《建筑工程设计信息模型制图标准》。建筑行业已经向着绿色、环保、工业化、信息化的方向发展。

2BIM技术的应用优势以及技术特点

早期装配式建筑结构设计中,结构预制构件中涉及建筑、机电等专业预留洞口、埋件与埋件之间、埋件与钢筋之间均会产生相互交错碰撞。导致项目建造过程中钢筋弯折多、型号多、数量多,并绘制大量的尺寸标注简图。由于在项目建造过程中会存在反复变更修改,牵扯工作量大。在复杂项目中,构件空间造型复杂,为确保信息表达完整,单个构件需人工绘制多个平立剖面。

通过BIM技术建立建筑信息模型,建立起来的模型就是由各个建筑构件组成的一个建筑整体【2】。模型中的各个构件具有建筑物的真实详尽信息。包括几何信息和非几何信息,例如建筑构件参数、项目进度、材料信息等属于非几何信息。构件的长宽高、体积、面积等属于构件的几何信息。在BIM技术中,建筑环境包括建筑场地中具有的自然环境,以及建筑工程中的经济因素、管理因素。在建筑的应用需求中,由于装配式建筑具有应用目的较为明确,建设中经济效率较高的特点。因此在应用BIM技术进行设计的过程中,能够更为明确的将建筑中设计的价值进行提升。

将BIM技术与装配式建筑设计结合后,可以直接在三维视图中清晰检查碰撞情况,还可通过碰撞检查功能直接生成碰撞报告。在相同项目中应用BIM技术,碰撞检查环节提效达80%以上,基本避免了人工干预。并且还可以通过BIM技术自动统计钢筋种类、规格、数量、长度,自动生成钢筋统计表和样式简图。在相同项目中应用BIM技术,钢筋统计环节提效达90%以上,基本避免了人工干预。面对复杂项目、复杂构件时可以自动生成各个视图,对模型做出的任何修改自动反映到各个视图的对应位置。在相同项目中应用BIM技术,单个构件设计提效达50%以上,项目总设计时长大大缩短。在装配式结构设计中应用BIM技术,通过可视化设计、参数化设计,让设计更高效。通过信息化设计、集成化设计、让设计更准确。增加了效率和质量、减少了难度和人工成本。

3BIM技术在装配式结构设计中的运用

3.1构建参数化构件族库

BIM技术可以应用在预制构件的设计出图阶段,以revit软件为平台进行3D建模,采用参数化的形式建立3D模型。在设计过程中,可以采用调整参数的形式来控制构建的类型及尺寸大小等信息。在建造模型的过程中可以对预制构件的族库进行整合。例如钢筋族库,可以通过关键参数与实体模型关联实现参数化驱动钢筋的形状、尺寸。也可以将常见埋件种类依据品牌、型号制作成定型化族库,在需要时可以直接选用。预制构件模型制作过程中,钢筋的位置、数量与预制构件边线、尺寸关联实现参数化、自动化建模。设计人员可以在模型的制作过程中,对族的类型进行统计,对族的质量进行优化,将族添加到构件资源库的族库中。随着项目的积累,族库内的族不断的增加,预制构件模型的制作将会变得越来越标准化、统一化、规范化。这对装配式建筑相关规范的实施起着极大的促进作用。3.2模型的建立、参数化以及出图

初步组建BIM模型,根据已经制定好的模型标准来搭建模型,可循借助自有插件识别.dwg图纸,根据图纸信息与设置情况匹配对应的参数化模型类型并放置在相应的位置,形成初步的BIM模型。参数化模型外形和配筋可根据图纸信息进行驱动,图纸未表达的信息可以手动输入驱动。

参数化构件,参数化构件配筋在符合各项标准规范要求的基础上,实现长度、数量随构件尺寸驱动,规格、排布间距读取参数驱动。参数化构件还可以包含各类细部构造,同时这些细部也可以通过参数驱动。参数化构件支持手动输入参数,可采用Dynamo实现读取excal的内容并赋值。

多人协同精细建模,通过“工作集”机制分配任务,预制构件与设计人一一对应,设计人无法编辑属于其他成员的构件,保证每个构件的准确和唯一。设计人本地文件实时与储存在自有服务器的“中心文件”进行同步,设计人的修改实时更新至所有本地文件,确保所有成员工作的一致性。参数化构件精细建模包含添加各专业预留预埋信息,钢筋避让等环节。由于各专业条件较复杂,预留环节仍以人工操作为主,按各专业需求参数直接选择各型定型埋件可极大提高效率。将钢筋避让算法写入参数化钢筋模型,使钢筋避让不再需要计算和判断,只需鼠标轻点即在符合钢筋构造要求的情况下自动规避埋件。

多人协同快速出图,结合软件自身功能和自有插件功能,实现快速标注、一键统计、自动导出,并使标注、统计样式符合公司和项目出图标准。快速出图环节结合效率与质量的要求,主要针对标注和统计两个部分进行软件开发。标注部分实现钢筋排布间距一键标注、同类钢筋一键标记、自动图名标注、自动埋件标注等。演示为钢筋自动标记效果。统计部分实现钢筋规格、数量、长度的一键统计和钢筋加工大样图的自动生成,同时设计人可以根据实际情况自由调整需要统计的内容。出图过程中要求规范出图,深化设置中的每项工作,精细到每一个操作都有详细的说明,实际工作中可能遇到的问题都能找得到解决方法。图纸变更也需要对模型进行修改,“所见即所得原则”,只需保证模型准确,即可认定各平立剖面表达信息准确,无需依次修改各视图,避免遗漏。修改内容、时间、修改人自动计入修改框,修改位置自动云线标注。中心文件每次修改后自动备份,所有对中心文件的操作自动显示在项目负责人移动终端,所有修改可追溯、可还原。

4结语

预制装配式建筑是建筑行业的发展方向,而BIM技术的运用更能有效推动预制装配式建筑的发展【3】。目前伴随着BIM技术的不断发展,能非常契合的辅助装配式建筑发展所需要的标准化、模块化、构件种类优化等多种技术要点,在建筑产业化完整体系的建设过程中发挥属于更多、更大、更强的作用。

参考文献:

[1]姬丽苗,张德海,管梽瑜,等.基于BIM技术的预制装配式混凝土结构设计方法初探【J】.土木建筑工程信息技术,2013(1):54-56

[2]张超.基于BIM的装配式结构设计与建造关键技术研究【D】.南京:东南大学,2016

[3]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

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