基于BIM技术的装配式钢结构建筑体系研究李增强

基于BIM技术的装配式钢结构建筑体系研究李增强

中材建设有限公司北京100715

摘要:BIM技术,作为一种先进的建筑工程信息管理技术,早在很多年以前,西方国家就已经将这一理念应用到了工程项目建设的过程中。如今,这种技术逐渐在我国范围内得到了广泛的应用,就目前的使用效果看来,成效显著。鉴于此,本文就基于BIM技术的装配式钢结构建筑体系展开探讨,以期为相关工作起到参考作用。

关键词:BIM;钢结构;数据平台

装配式钢结构是指建筑的结构系统由钢件构成的装配式建筑。与传统钢结构相比,装配式钢结构应当是钢结构、维护系统、设备与管线系统以及内装系统的和谐统一。满足安全、适用、经济、绿色、美观的要求,提高钢结构建筑的环境效益、社会效益以及经济效益。BIM技术是目前较为新兴主流的设计技术,被称为继CAD后的又一次革命。BIM技术有利于项目的可视化、精细化建造。《装配式钢结构建筑技术标准》指出装配式钢结构建筑宜采用建筑信息模型(BIM)技术,实现全专业、全过程的信息化管理。

1.基于BIM装配式钢结构的运用价值

1.1减少协作风险、缩短施工周期

传统的建筑体系模式是被动式的,更多的是依靠以往的经验,手动操作完成现场的施工,并且这一施工过程强调工种之间的协调合作,因其协作而产生的不定因素增加,加大了现场管控的难度。装配式钢结构建筑体系施工方便,可以很好的实现自动化生产、安装,节省大量的人、物力,减轻建筑工人的劳动强度,提高施工速度,从而缩短工期。

1.2提高建筑施工整体质量

装配式钢结构建筑将整个建筑部件化,大部分加工、制作都在生产车间进行,到现场安装施工的量较传统的工艺大大的减少,而现场施工环境的好坏(夏季高温、冬季低温、暴风雨天气)是影响建筑物施工质量高低的重要因素。装配式钢结构建筑对现场施工环境依赖性小,将主要的质量控制环节放在更易被控制的生产车间内,同时借助BIM的虚拟建造,将质量控制范围前移扩大,有效的提高了整体施工质量。

1.3绿色环保、综合效益较高

建筑物的建造必然带来建筑垃圾的产生,中国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的1/3以上。我国一直推行可持续发展的原则,BIM技术下的装配式钢结构从构件的加工制作开始就进行标准化、工业化,每个生产和施工环节都有精细的规划,减少了建筑垃圾的产生,同时装配式钢结构材料具有可拆装、可循环,回收率高等优点。在垃圾二次倒运、清理、最终垃圾的处置上节省了开支,有利大气、水资源和土壤的环境保护。

2.BIM技术在装配式钢结构工程中的应用

本文以某装配式钢结构保障性住房工程为实例,建筑总面积为11985.66m2,标准设计为27层结构,每层层高均为3m,建筑总高度为81m,室内外高差450mm,建筑纵向长度为31.2m,横向长度16.2m,本工程中装配式钢结构住宅采用外侧钢框架与内部核心筒所组成的混合结构体系。在对该工程进行设计时,选择BIM技术,Revit软件对工程的模型进行创建,并通过对模型的分析进行结构优化设计。

2.1构件拆分

首先将该工程的各个结构数据导入到Revit软件中,形成一个三维立体模型,在该结构模型中主要涵盖了界面轮廓、钢筋信息以及施工材料等内容,然后对该模型进行局部的修正,继而对其进行构件拆分。在拆分过程中,首先要在Revit中使用Dyna⁃mo对构件进行可视化的编程,而且还要在整个结构模型中将现浇构件拆分成多个部件,然后再将这些部件进行组件,最终完成构件的拆分工作。

2.2钢筋创建

在对工程钢筋创建时,要特别注意工程构件中的钢筋构造要求和拆分要求,不断完善钢筋的布置流程,同时还要调用二次开发程序,对建筑工程的钢筋参数信息不断完善,将钢筋材料合理的布置在预制构件中。此外在进行预制梁设计过程中,在布置钢筋时要严格遵循以下几点要求:(1)从梁跨中后浇段中断开纵筋的过程中,后浇段甩开的长度能够满足套筒安装的尺寸。(2)在梁端方面,要选择最大值,同时还要考虑到预制梁钢筋的加密范围。

2.3埋件布置

在对工程埋件进行布置时,要严格遵守相关的布置规则,在此工程中,需要首先构建出包含埋件的内嵌族,此外还要对梁柱模板中的钢筋吊环的形状进行优化设计,并且要选择合理的布置位置。另外在布置预制柱上埋件时,需要建立专门的预制柱族,在预制柱的柱和墙的连接处,将钢板的高度设为实际高度,并将所有有关联的参数输入到Revit软件中,形成全局参数。

2.4装配构件进行模拟

装配装配式施工是整个项目中最为复杂的阶段,实际施工时还需要考虑工期、工序等问题。采用BIM技术中的Navisworks软件可以进行施工环境的4D模拟(见图1),将三维设计模型与时间关联,清晰明确的表现出装配构件的工期安排。

图1各阶段模拟装配片段

碰撞检查采用BIM技术进行碰撞检查是二维设计图纸所不具备的优势所在。表1为本项目钢结构部位于建筑、设备专业发生碰撞的部分位置统计;图2为优化前后的对比。

表1部分碰撞位置统计

图2优化前后对比

3.BIM软件在装配式钢结构设计中的不足

装配式钢结构的设计施工流程如下:设计院出具钢结构施工图→钢结构厂家进行深化设计→施工单位进行现场装配。现阶段的BIM数据仅停留在设计阶段,不能很好的与钢结构厂家进行对接,钢结构厂家仍需通过二维设计图纸进行深化设计,造成工作量的浪费。施工单位也不能利用根据钢结构厂家的深化模型进行更细化的模拟装配,使得BIM信息仅停留在设计阶段。使用过程中应制定统一的BIM参数,保证设计单位、钢结构深化单位与施工单位的信息流的通畅。

结语

BIM技术及装配式钢结构建筑的结合,代表着建筑信息化与建筑工业化有机融合,BIM信息化能力是装配式建筑的技术支撑,装配式建筑的产业化进程又将迫使BIM信息技术急速发展。随着BIM和装配式钢结构的深化发展,过程产生的数据信息将海量增加,本文提出的BIM大数据平台及其数据库将有广阔的运用前景,同时BIM技术也应与装配式钢结构有更加深层次的运用。

参考文献:

[1]杨立斌.BIM技术在装配式钢结构工程中的应用[J].建材与装饰,2017(50):29-30.

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