预制装配式建筑的发展前景及结构设计要点

  【摘要】随着新建筑技术和材料的不断发展与进步,预制装配式建筑得到了广泛的应用。在许多建筑工业化发达的国家,预制装配式建筑经历了长期的实验和应用,现代化的预制装配式建筑产品已经可以高度集成建筑的各种功能,而且建筑的形式和构件非常精致。我国建设需求量大、建设速度快,很有必要发展预制装配式建筑,本文就预制装配式建筑的发展前景及结构设计要点进行分析。

  【关键词】预制装配式建筑;发展前景;结构设计

  引言

  一、装配式建筑的方案设计

  建筑设计的过程是复杂的,涉及到方方面面的问题,但建筑的作用一般只有一个,是做住宅、办公、商场、还是剧院。此过程一般都是建筑外观设计,明确设计任务,考虑到建筑信息化,主要是建立项目的工程信息。最好还能给详细设计软件提供统一的设计模板,模板可以是一个配置文件,可以是一个数据库,里边规定了本项目中应用的一些构件属性的限制值。比如使用的入户门宽不能小于多少,梁、柱的承载力不能小于多少等等。设计室负责人将从设计师的草图中挑出相对较好的创意,通过各种绘图软件进行精细效果图的绘制,建筑项目的信息化从这里的开始。

  二、装配式建筑的详细设计与并行化

  设计精细的效果图的目的是为了进行详细设计,数字模型工程师能够使用BIM 软件使建筑模型由精细效果图变为三维建筑信息模型。这种模型包含各种基本的建筑构件以及构件的尺寸、材料、强度等等物理特性。在装配式建筑的详细设计的过程中,基本包括3 个专业:建筑、结构、设备。BIM 软件的发展使建筑、结构、设备进行并行设计成为可能。

  2.1构件的详细设计、分析与制造流程

  装配式建筑的模型的建立是一个建筑信息模型,应包括装配体、子装配体和单个设备等相关的所有数据,都会与三维模型的数据联系在一起,包含在一个统一的建筑信息模型中,同时连装配体如何装配,装配的顺序都会有所说明。在装配式建筑的设计过程中,有包括建筑构件设计、构件生产工艺、构件装配工艺、后期的构件维护工艺人员参与其中。经过BIM 软件系统仿真后获得结果,知道满足需要为止。

  2.2设计领域的改变――并行化

  并行工程已经在制造业十分成熟了,但在建筑行业,并行工程的提法还很少见,并行技术是绿色建筑与市场竞争的必然选择,建筑设计的并行化是面对建筑领域的绿色倡导,同时降低成本,缩短时间的唯一捷径。

  实现并行工程,需要建立一个并行工程集成管理环境。其中关键方面包括以下几点:

  1)建筑软件(包括建筑、结构、设备专业)的信息化。BIM 软件的大力发展,为并行工程提供统一的协同平台与数据管理平台,便于各个专业充分在数据层面表达自己的设计。

  2)建筑的详细设计过程改变。详细设计过程变成一个类似敏捷开发的过程,逐次修正迭代。一个项目在详细设计阶段由众多专业的工程师参加,每个专业都会对模型做出本专业的修正,但每次修正表现在整体的模型上不一定总是积极的,出现消极冲突的时候,就需要相关专业的人员对修正进行讨论迭代,趋向于共同解决消极修正,以此避免建设过程中的设计冲突返工。

  3)分布式管理、统一协调、持续的跟踪,也就是人的作用。随着并行工程的进行,工程内部系统复杂程度进一步加剧,问题也多样化,分布式管理便于信息收集、统一协调,并与信息整理,持续跟踪便于问题的解决。

  随着BIM(建筑信息模型)技术的大力推广,并行工程一定会得到重用。

  三、装配式建筑的全寿命周期中的BIM 与射频技术

  装配式建筑的统一制式,有利于BIM 软件的管理,同时装配式建筑的大空间的移动离不开BIM(建筑信息模型)技术和射频技术的大力支持,射频技术是BIM 数据从虚拟三维计算机空间输出到现实的捷径,两者都是装配式建筑转向绿色全寿命周期建筑的关键技术。

  3.1 BIM 技术

  BIM 技术是建筑工程全寿命周期的核心管理技术,避免在虚拟的三维空间中产生阶段性的信息孤岛。建筑设计多专业协同与建筑全寿命周期的数据管理是BIM 技术的优势,装配式建筑需要的管理系统正式这样管理系统。BIM 以装配式建筑全寿命周期的数据为核心,对装配体、子装配体和单个设备等相关的所有数据继续管理,同时提供通用有限元分析软件的接口,便于导入数据到分析软件进行建模计算,也可以实现一些耦合软件,在整体与构件之间做分析。

  3.2射频技术与物联网技术

  射频技术能随时随地的记录构件的几何、物理信息。因装配式建筑是在工厂内生产,项目地组装,会涉及到构件的生产、仓储、物流、安装与验收,各个环节都需要能随时识别出构件的身份,避免产生阶段性的信息孤岛,减少人工信息录入出错的可能性,有利于BIM 模型信息及时更新。同时射频技术有利于工程材料的物联网监控管理,极大方便构件的动态运输。

  3.3维护的技术难点

  在装配式建筑的全寿命周期中,建筑的维护、加固是不可忽视的问题,轻型装配式物流中心仓库有过替换的实际工程,但是又太多装配式建筑还没有发挥出这一优势。如何找到那个合理的“千斤顶”是装配式建筑能够像机械一样做替换的关键。

  四、结束语

  未来预制装配式技术的发展,应充分发挥工厂预制件和现场装配的优势,将新材料、新工艺不断应用到建筑上,使结构与建筑及设备等专业密切配合,充分优化建筑性能与功能。 随着低碳、节能、绿色、生态和可持续发展等理念的深入人心,预制装配式建筑会在我国有广阔的发展前景。作为结构设计人员,应密切关注国家建筑产业政策,转变观念,积极推进新型装配式结构体系的应用,从而推动我国建筑工业化的进程。

  参考文献:

  [1]栗新.工业化预制装配式(PC)住宅建筑的设计研究与应用[J].建筑施工.2008(03)

  [2]严薇,曹永红,李国荣.装配式结构体系的发展与建筑工业化[J].重庆建筑大学学报.2004(05)

  [3]张锡治,李义龙,安海玉.预制装配式混凝土剪力墙结构的研究与展望[J].建筑科学.2014(01)

  [4]黄小坤,田春雨.预制装配式混凝土结构研究[J].住宅产业.2010(09)

  【摘要】随着新建筑技术和材料的不断发展与进步,预制装配式建筑得到了广泛的应用。在许多建筑工业化发达的国家,预制装配式建筑经历了长期的实验和应用,现代化的预制装配式建筑产品已经可以高度集成建筑的各种功能,而且建筑的形式和构件非常精致。我国建设需求量大、建设速度快,很有必要发展预制装配式建筑,本文就预制装配式建筑的发展前景及结构设计要点进行分析。

  【关键词】预制装配式建筑;发展前景;结构设计

  引言

  一、装配式建筑的方案设计

  建筑设计的过程是复杂的,涉及到方方面面的问题,但建筑的作用一般只有一个,是做住宅、办公、商场、还是剧院。此过程一般都是建筑外观设计,明确设计任务,考虑到建筑信息化,主要是建立项目的工程信息。最好还能给详细设计软件提供统一的设计模板,模板可以是一个配置文件,可以是一个数据库,里边规定了本项目中应用的一些构件属性的限制值。比如使用的入户门宽不能小于多少,梁、柱的承载力不能小于多少等等。设计室负责人将从设计师的草图中挑出相对较好的创意,通过各种绘图软件进行精细效果图的绘制,建筑项目的信息化从这里的开始。

  二、装配式建筑的详细设计与并行化

  设计精细的效果图的目的是为了进行详细设计,数字模型工程师能够使用BIM 软件使建筑模型由精细效果图变为三维建筑信息模型。这种模型包含各种基本的建筑构件以及构件的尺寸、材料、强度等等物理特性。在装配式建筑的详细设计的过程中,基本包括3 个专业:建筑、结构、设备。BIM 软件的发展使建筑、结构、设备进行并行设计成为可能。

  2.1构件的详细设计、分析与制造流程

  装配式建筑的模型的建立是一个建筑信息模型,应包括装配体、子装配体和单个设备等相关的所有数据,都会与三维模型的数据联系在一起,包含在一个统一的建筑信息模型中,同时连装配体如何装配,装配的顺序都会有所说明。在装配式建筑的设计过程中,有包括建筑构件设计、构件生产工艺、构件装配工艺、后期的构件维护工艺人员参与其中。经过BIM 软件系统仿真后获得结果,知道满足需要为止。

  2.2设计领域的改变――并行化

  并行工程已经在制造业十分成熟了,但在建筑行业,并行工程的提法还很少见,并行技术是绿色建筑与市场竞争的必然选择,建筑设计的并行化是面对建筑领域的绿色倡导,同时降低成本,缩短时间的唯一捷径。

  实现并行工程,需要建立一个并行工程集成管理环境。其中关键方面包括以下几点:

  1)建筑软件(包括建筑、结构、设备专业)的信息化。BIM 软件的大力发展,为并行工程提供统一的协同平台与数据管理平台,便于各个专业充分在数据层面表达自己的设计。

  2)建筑的详细设计过程改变。详细设计过程变成一个类似敏捷开发的过程,逐次修正迭代。一个项目在详细设计阶段由众多专业的工程师参加,每个专业都会对模型做出本专业的修正,但每次修正表现在整体的模型上不一定总是积极的,出现消极冲突的时候,就需要相关专业的人员对修正进行讨论迭代,趋向于共同解决消极修正,以此避免建设过程中的设计冲突返工。

  3)分布式管理、统一协调、持续的跟踪,也就是人的作用。随着并行工程的进行,工程内部系统复杂程度进一步加剧,问题也多样化,分布式管理便于信息收集、统一协调,并与信息整理,持续跟踪便于问题的解决。

  随着BIM(建筑信息模型)技术的大力推广,并行工程一定会得到重用。

  三、装配式建筑的全寿命周期中的BIM 与射频技术

  装配式建筑的统一制式,有利于BIM 软件的管理,同时装配式建筑的大空间的移动离不开BIM(建筑信息模型)技术和射频技术的大力支持,射频技术是BIM 数据从虚拟三维计算机空间输出到现实的捷径,两者都是装配式建筑转向绿色全寿命周期建筑的关键技术。

  3.1 BIM 技术

  BIM 技术是建筑工程全寿命周期的核心管理技术,避免在虚拟的三维空间中产生阶段性的信息孤岛。建筑设计多专业协同与建筑全寿命周期的数据管理是BIM 技术的优势,装配式建筑需要的管理系统正式这样管理系统。BIM 以装配式建筑全寿命周期的数据为核心,对装配体、子装配体和单个设备等相关的所有数据继续管理,同时提供通用有限元分析软件的接口,便于导入数据到分析软件进行建模计算,也可以实现一些耦合软件,在整体与构件之间做分析。

  3.2射频技术与物联网技术

  射频技术能随时随地的记录构件的几何、物理信息。因装配式建筑是在工厂内生产,项目地组装,会涉及到构件的生产、仓储、物流、安装与验收,各个环节都需要能随时识别出构件的身份,避免产生阶段性的信息孤岛,减少人工信息录入出错的可能性,有利于BIM 模型信息及时更新。同时射频技术有利于工程材料的物联网监控管理,极大方便构件的动态运输。

  3.3维护的技术难点

  在装配式建筑的全寿命周期中,建筑的维护、加固是不可忽视的问题,轻型装配式物流中心仓库有过替换的实际工程,但是又太多装配式建筑还没有发挥出这一优势。如何找到那个合理的“千斤顶”是装配式建筑能够像机械一样做替换的关键。

  四、结束语

  未来预制装配式技术的发展,应充分发挥工厂预制件和现场装配的优势,将新材料、新工艺不断应用到建筑上,使结构与建筑及设备等专业密切配合,充分优化建筑性能与功能。 随着低碳、节能、绿色、生态和可持续发展等理念的深入人心,预制装配式建筑会在我国有广阔的发展前景。作为结构设计人员,应密切关注国家建筑产业政策,转变观念,积极推进新型装配式结构体系的应用,从而推动我国建筑工业化的进程。

  参考文献:

  [1]栗新.工业化预制装配式(PC)住宅建筑的设计研究与应用[J].建筑施工.2008(03)

  [2]严薇,曹永红,李国荣.装配式结构体系的发展与建筑工业化[J].重庆建筑大学学报.2004(05)

  [3]张锡治,李义龙,安海玉.预制装配式混凝土剪力墙结构的研究与展望[J].建筑科学.2014(01)

  [4]黄小坤,田春雨.预制装配式混凝土结构研究[J].住宅产业.2010(09)


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