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基于BIM技术的装配式建筑研究

时间:2020-12-05 14:19 | 栏目:建筑论文 | 浏览:

硕士论文网第2020-12-05期,本期硕士论文写作指导老师为大家分享一篇建筑论文文章《基于BIM技术的装配式建筑研究》,供大家在写论文时进行参考。
  本篇论文是一篇建筑硕士论文范文,在传统的建筑设计生产过程中,设计与建造环节是两个分开的独立体系。设计阶段主要关注于任务建筑主体及结构进行设计;建材的配送和施工,并最终完成后期验收的过程则是建造阶段的主要关注点。王业化设计相较于传统设计区别在于建立了相对完整的标准化设计体系。建筑工业化生产的产品与前期的设计紧密相关,在建筑项目立项初期就要考虑建筑设计对建筑王业化建造的影响。

  第1章   绪论

  1.1 研究背景
自20世纪80年代我国改革开放起,我国的经济发展速度始终处于商位,城市化率从改革开放初期的不足20%,到2014年末已经达到54.77%,伴随着城市化率的提升,城镇居民的生活水平也得到了显著改善。然而随着经济的髙速增长,伴随着举世瞩目的"中国速度"而来的却是环境污染、资源浪费等问题。因此,国家经济体制面临转型,如何将"粗放型"经济转变为"可持续"型经济,如何在保证国家工业化、现代化完成的同时实现对资源环境的保护,成为我国政府下一阶段发展所考虑问题的重中之重。W建筑业来看,它作为我国国民经济的支柱产业之一,对经济结构、经济形态、经济体量都有重大的影响力。伴随着剧烈城市化而来的,是国家每年在基础设施建货上的海量投入,建筑业抓住这个契机,得到了空前的发展。然而目前来看,我国建筑业一方面是高速增长的生产总值,对細P超商的贡献率:另一方面却面临着从劳动密集型向科技密集型转型的困难,仍然保持着上个世纪的陈旧作业方式,造成了生产效率低下、环境污染严重、资源利用率不商、建筑品质粗糖等问题,对环境造成了巨大压力。因化建筑业的转型升级直接影响着国民经济体制改革,国家产业化升级创新的进程。建筑业的转型升级必须通过引入更离效的建筑技术、更先进的生产方式来完成,商效的技术支撑着先进的生产方式,先进的生产方式推动着技术的发展,二者是互相支撑缺一不可的关系。过去建筑业组织生产的方式普遍是"人海战术",这种生产方式严重依赖人工投入的简单重复、无科技含量的大量髙强度劳动,结果是建筑施工普遍效率低下、原材料利用率低、环境污染严重,这种施工方式已经不符合当今世界对"节能减碳"、"绿色环保"的发展要求。因此,在建筑行业引入工业化、信息化,则可W大大提高建筑项目的整体管控能力,让建筑工程从"粗放型"转入"节约型"。从我国建筑发展史上来看,其实有过一段将建筑像工厂模式化产品一样制造的"建筑工业化"时期,但那是由于特殊的历史时期和社会环境所造就的,技术限制着这种建筑生产方式的发展,难W产生优势,但在当今技术成熟,社会发展水平大幅提高的情况下,"建筑工业化"则会成为解决建筑生产与环境保护之间矛盾的良好切入口。
  1.2 研究对象与内容
  本文的研究对象主要为BIM技术与装配式建筑:装配式建筑:W标准化设计、部品化构件、机械化施工为特点,将设计、制造、建造施工等整个产业链进行集成整合,让建筑项目实现可持续发展的新的建筑生产方式下的建筑。BIM技术:BIM(Building  Information  Modeling,建筑信息模型)技术,就是指W3D数字化模型为基础,将建筑工程项目的物理恃征和功能特征等信息用数字化方式进斤集成、管理的技术。通过将BIM技术与装配式建造理论的发展历程与现状进行合理科学的整理并将其作为研究基础,把实践案例作为研究的对象进行进一步的介绍和总结,来进行相应的遇辑关系的分析梳理,之后把分析整理出的理论和逻辑作为案例研究的支撑资料。另外,本研究课题所选用的案例比较新颖,基本上都是最近几年竣工的建筑,这些建筑代表了建筑业的最新技术和理念,能让我们在研究时能够有更加直观的理解。论文的研究内容:对BIM技术的历史发展、特点优势和相应的框架等进行概述;总结装配式建筑技术的发展历程,并借此找到与BIM技术之间的内在還辑联系;对选择的各种案例进行分析和研究:介绍并研究作者实践实习所在的设计团队近期的利用BIM技术的装配实践案例:最后基于BIM的装配式技术认识与相关的研究,对这两者结合的逻辑进巧总结,分析BIM技术在我国装配式项目应用中遇到的问题并提出对策,对未来的技术发展框架进行合理的预测。建筑的生产方式工业化目的是在于提升建筑的生产手段和建筑品质,降低成本并减少资源的浪费和对环境的影响。建筑工业化在我国虽然早有提出,但因我国技术和经济环境的原因并没有得到蓬勃发展。国内许多院校正在学习国外著名建筑院校的教学经验,并跟随他们的脚步开展跨专业领域的研究教学,同时增进了与其他国家学者的学术交流。虽然跟国外相比,我国原创性和实验性的作品相对较少,但随着我国建筑行业逐渐完成转型,完整的BIM技术的装配式建造将会逐步铺向建筑市场。

  第2章 BIM技术与装配式建筑

  2.1 建筑工业
  最初的建筑工业化形态是在西方工业革命的影响下形成的,工业技术的革新催生了新建筑运动的发生,工厂预制和现场机械装配的新型建造方式给传统建筑设计体系带来了很大冲击。建筑王业化首次在我国被提出是在1956年,国家建委和建筑工程部在有关会议上明确指出:"建筑工业化是建筑业发展方向","大力开展建筑结构和配件的标准化工作","积极实行工厂化、机械化施工"。我国建筑业转型最主要的目的是为了实现建筑产业现代化。建筑产业现代化的内容不仅仅是建筑工业化,而是W建筑工业化为核也,把技术的创新、信息化的管理等有机地结合起来,让整个产业链得到升级,使得整个工程的质量和施王建造的效率都得到进一步的提升,降低项目成本。研究数据表明,装配式建造所带来的节能(一次节能)效果非常可观:项目中对水资源、木材、钢材和混凝±等材料资源都有非常可观的节省。此外,建筑工业化的优势还包括能够降低环境污染、摆脱对工人数量的依赖,实现经济的可持续发展"。传统建筑生产方式,是将设计与建造环节分开,设计环节仅从目标建筑体及结构的设计角度出发,而后将所需建材运送至目的地,进行露天施工,完工交底验收的方式;而建筑工业化生产方式,是设计施工一体化的生产方式,经过标准化的设计,对构配件进行工厂化生产再进行现场装配的过程。根据对比可以发现传统方式中设计与建造分离,设计阶段完成藍图、扩初至施工图交底即目标完成,实际建造过程中的施工规范、施工技术等均不在设计方案之列。而建筑工业化颠覆了这种传统建筑生产方式,它最大特点是体现全生命周期的理念,将设计施工环节一体化,设计环节不仅只有设计图至施工图的过程,还需要将构配件标准、建造阶段的配套技术、建造规范等都纳入设计方案中,从而设计方案作为构配件生产标准及施工装配的指导文件。除此之外,构件生产工艺也是关键,在构件生产过程中需要考虑到诸如模具设计及安装、混凝±配比等因素。与传统建筑生产方式相比,建筑工业化具有不可比拟的优势(见图2-1)。目前,装配式建筑的建造成本相对现窺建筑来看尚有一定的增量成本,其中最主要的增量成本是由构件生产环节产生的。随着技术条件的提高以及长期均衡的规模化生产,构件生产费用趋于减少。但从成本宏观效益来看,装配式建筑产业化的成熟模式必将大量减少现场劳动力,改善工作环境和条件,提高质量和效率,可实现节能约50%、节水约60%、节材约20%、节地约20%化及减少建筑垃圾约80%,施工效益提高4-5倍。
传统生产方式与工业化生产方式的对比
  2.2 装配式建筑
  装配式建筑的定义是工业化生产驱动下建筑项目的整个形成过程。与传统建筑相比,装配式建筑的组装工艺简单、施工周期较短,建筑构件的质量、形态特征具有统一性。但装配式建筑的定义在W前划分较为模糊,项目进行过程中可以随时引入装配式建筑的技法完成相应建造任务。不过近来现代装配式建筑的理念在工业生产技术模式的影响下逐渐走向明朗化,也被当作未来建筑建造方式的发展方向。依据基本材料物理特征的不同将建筑分类,材料可分为重质、轻质两种。混凝王是典型的重质材料,它大多是和其他材料一起被制成复合材料使用。传统建筑的混凝王结构墙体)不能很好的进行保温,就需要在该墙体的外侧设置一层保温层或者装饰层,此时的施工程序就比较的繁杂,而且施工的时间会很长。而对于装配式建筑而言,一般会把墙体和维护材料预先在工厂结合在一起,然后在施工现场通过构件将各承重单元组装起来即可让建筑维护和保温材料有机的结合在一起。对于重质装配式建筑,由于连接结构施工的复杂性和沉重的材料对构件运输效率的影响,近年来它的发展较为缓慢。轻质装配式建筑材料的种类包括木结构、膜结构、玻璃钢结构、胶合竹结构等,相比重质材料而言可选性更多。因为这些轻质材料质量轻、不需要较多加工的特点使得它们更容易被人们当作装配式建筑材料。在这些轻质材料中,钢结构一般会用于大型建筑结构材料,其他的轻质材料一般用于小型建筑。比如膜结构,包括张拉膜、框架膜和充气膜H种类型,大多用来作为大尺度空间的围合材料。轻质材料的结构质量不会因为它自身重量低而减弱,相反在很多情境下它的表现都要胜于重质材料。装配式建筑按照受力特征的不同可分为墙承重体系、框架承重体系和框架墙承重体系,会根据建筑尺度的不同选择不同的承重体系。这些承重体系除了剪力墙纸、楼面纸W及梁外等具体构件之外,还会因体系的不同而使用特制构件(壁柱、楼梯板等等)。对于构件来说,其连接方式主要使用混凝±窺注,就是在连接之后进行绑扎钢筋,然后现场进行語注,而对于其保护层的厚度以及相应的防火性能,会因构件位置的不同而具有不同的具体要求。

  第3章  基于BIM技术的建筑装配化设计方法

  3.1 建筑工业化生产方式下的标准化设计
  3.2 模块化设计体系
  3.3 基于BIM的模块化设计方法的基本原理
  3.4 基于BIM的模块化模型的内容
  3.5 基于BIM的模块化设计方法
  3.6  小结

  第4章  装配式建巧中的应用流程与执行

  4.1 BIM在装配式建筑中的应用目标
  4.2 BIM在装配式建筑中的应用流程
  4.3 BIM技术在我国装配式项目中的应用案例研究
  4.4 小结

  第5章  基于BIM技术的胶合竹预制体系装配式建巧实践案例武汉石梢居

  5.1 项目概述
  5.2 方案设计
  5.3 预制构件拆分设计
  5.4 深化设计
  5.5 构件的生产运输
  5.6 图纸生成
  5.7 施工模拟
  5.8 现场装配
  5.9 工作模式
  5.10 项目中存在的问题及解决办法
  5.11 BIM技术在石楷居中的运用价值
  5.12 小结

  第6章 BIM技术在装配式项目中的应用总结

  6.1 BIM技术在装配式建筑项目中的应用价值
  6.2 BIM技术在装配式项目运用中的问题
  6.3 问题成因
  6.4 对策与建议
  6.5 小结

  第7章  总结与展望

  本文在城镇化、新型建筑工业化、建筑业信息化、可持续发展要求的整体趋势下,通过分别对BIM技术与装配式建筑的特性、发展历程、应用现状等研究,分析了我国装配式建筑面临的瓶颈问题,探讨了BIM与装配式建筑的联系与结合還辑,研究了基于BIM技术的适用于装配式建筑的标准化设计体系。总结分析了BIM技术在装配式项目中的应用目标、应用框架,结合问卷调查与案例分析证实了BIM技术在实际项目中的运用流程,并通过实际的数字建造装配式项目进行实证分析,总结了BIM技术在项目各个阶段的应用点,着重突出了BIM技术对于该项目的推动作用。最后,对BIM技术在该实际项目中的应用价值与存在问题进行总结并提出可能解决方案,针对文中的各类案例分析了BIM技术在不同项目类型中运用的侧重点,并对BIM与装配式建筑的未来发展方向进行了展望。(1)从我国城镇化进程、建筑工业化急需转型推进W及数字技术的发展H个方面引入,通过对建筑工业化大环境的研究,分开总结论述了BIM技术与装配式建筑的发展现状与政策变迁,提出制约我国装配式建筑发展的因素。(2)从制约因素的研究出发,探讨了BIM技术与装配式建筑的结合逻辑,通过与传统建造方式的对比研究得出基于BIM技术的装配式建筑特征优势,肯定了BIM技术在装配式建筑中运用的可行性。(3)通过对模块化设汁的理论研究,提出了基于BIM技术禄准化设计体系与具体设计方法,根据问卷调查W及BIM在装配式项目中应用目标的研究,提出BIM在装配式建筑中全生命周期中各个阶段的应用框架。(4)通过实际装配式项目,对BIM在国内装配式项目进行实证应用研究,从项目的设计阶段、优化设计阶段、深化设计、构件拆分、图纸生成、现场装配等各个阶段的详细研究,对BIM在各个阶段应巧流程和方法进行了更深入的研究分析。(5)基于对不同案例的研究分析,总结了BIM技术在不同类型的装配式建筑项目中的运用侧重点,及BIM技术在装配式建筑项目中的应用价值。其次,总结了BIM技术在装配式项目应用中出现的问题与问题成因分析,提出对策建议。(6)提出了先进BIM技术与其他多种高新技术的结合方向及应用点,展望了装配式建造的向多维发展的可能。虽做了上研究工作,但由于时间原因W及作者技术能力实践面的局限性,本文的研究尚有很多不足之处,许多问题需要进一步的研究和解决:如BIM技术在国外装配式项目中的应用案例研究,对国内装配式项目应用的可借鉴学习之处,BIM技术在不同类型的装配式项目中的应用研究,另外,本文在BIM技术在优化设计及运维管理阶段的运用研究较少。笔者将在今后的工作与学习之中继续进行研究探索。相信随着我国对装配式建筑与BIM技术的日趋重视,文中提到的一些发展中的技术阻碍会很快被解决,同时,随着物联网、BIM+的新一代技术创新的铺展,BIM技术与装配式建筑结合运用的方向将更加宽广,建筑业在信息技术的冲击下将不断打破专业间的壁垒,这种跨专业和跨软件的整合方式将使建筑师、施工单位、业主之间的数字合作开启新的篇章,信息化与新型工业化的结合也必将引领我国的建筑业走向更加科学、可持续发展的未来。
 

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