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BIM技术在预制建筑中的应用研究

时间:2020-11-06 17:59 | 栏目:建筑论文 | 浏览:

硕士论文网第2020-11-06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《BIM技术在预制建筑中的应用研究》,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,近年来,我国在装配式建筑领域开展了一系列的技术研究和相关的工程规范,但仍然存在如下问题制约着我国装配式建筑行业的发展。现阶段装配式建筑的结构形式多种多样,然而我国预制装配式构件生产能力不高,不能进行大规模的批量化生产,模数协调规则尚未强制推行,导致装配式建筑各个部件与设备之间的模数难以协调,预制构件的适用性、通用性较差,施工效率大幅度降低。

  第 1 章  绪论

  1.1  研究背景
  建筑业在我国经济建设发展中的地位至关重要,伴随着改革开放 40 周年的到来,信息技术飞速发展,BIM 技术正在以前所未有之势给建筑行业带来巨大改变。2018 年中国建筑业总产值实现 23.75 亿元,增速达 11%,是国民经济三大支柱性产业,提高居民生活指数,建筑业正在从高速增长转到中高速增长,不能够再以以前的粗暴方式继续发展,转型是建筑业发展的必经之路。技术创新将为建筑业发展提供强大动力,发展装配式建筑则是全面提升建筑品质的重要一环。陈宜明指出发展装配式建筑的“一体两翼”,“一体”指成熟完善和可复制推广的建筑体系,而“两翼”其中一翼是基于 BIM 信息技术的一体化应用。为切实落实《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》(国办发[2016]71 号),住房城乡建设部制定了《装配式建筑示范城市管理办法》、《装配式建筑产业基地管理办法》等一系列措施,建筑产业化进程不可逆转。装配式建筑的发展是建造方式的重大变革,推进了建筑业的供给侧结构性改革;装配式建筑是国家施行绿色发展方式和绿色生活方式的重要载体和战略举措。从国家顶层设计来看,为了营造良好的市场发展环境,就要不断的完善信息技术体系,尽快补足产业支撑能力不足的短板。然而,装配式建筑作为新生事物,看起来简单,做起来却很难,各地政府在推进装配式建筑时,由于技术的不成熟、劳动生产率低以及各专业之间信息链断裂等各方面的因素,常常存在建筑工期、建筑质量等问题没有得到根本的解决,建筑业现在最大的瓶颈就是信息化水平偏低,因此,亟需信息技术助推建造方式重大变革。
  1.2  研究的目的意义
  在过去很长一段时间里,建筑业的粗矿式高速发展,技术创新不强、建筑品质不高、资源消耗过大以及污染环境等问题存在安全隐患,严重影响了我国生态文明建设可持续发展的进程。因此,国家大力支持和推广有关 BIM 技术和装配式建筑的应用。BIM 技术的出现,给装配式建筑全生命周期中存在的管理问题带来了启发,BIM 可以让建设中各参与方的工作在同一个多维信息模型上进行协同设计以及精细化管理,为建筑产业链的连接提供了技术的保障;将IM 技术应用于装配式建筑的模式,既可以实现装配式建筑自身的优势,又通过 BIM 技术可以克服装配式建筑信息共享困难的难题,解决装配式建筑发展中碎片化、个体化、唯利观等弊端。将 BIM 技术应用于装配式建筑中,可以在设计检查、施工进度监控、资源分配等方面进行精细化的管理,使整个建造过程中大量的工作被参数化、信息化,实现精准建造的目标,同时,BIM 技术在装配式建筑全过程的应用可以解决各阶段的建设费用浪费的问题,使其更加的规范化和透明化,建立更加有序和公平的行业环境。BIM 技术将会在建筑业转型发展中起决定性的作用,实现对装配式建筑从设计到运维管理全流程高效管理的目标,最终助力我国装配式建筑产业化和规模化的飞速发展。我国正处于新型城镇化和“一带一路”战略布局的关键时期,加快建筑工业化的发展,对于改善建筑领域资源浪费的现状,提升我国群众生活水平品质具有重要的意义。利用 BIM 技术能够有效提高装配式建筑的生产效率和工程质量,将原来分散、独立的各个企业相互串联起来,一改传统的建造方式,真正实现以信息化促进产业化;探索将 BIM 技术在装配建筑中的应用,有利于实现项目设计阶段的协同、施工阶段的全过程装配化和运维阶段的信息化管理,而且能够从本质上突破业主、设计部门、施工单位之间的阻碍问题,提高装配式建筑整个生命历程一体化的实际价值,实现新时代装配式建筑发展模式的重大突破。BIM 技术是建筑领域实现转型提升、技术突破的重要突破口,在建筑业发展过程中起着领头羊的作用,BIM 技术进入我国已经有很长时间了,其所创造的经济效益却只是星星之火;同时,装配式建筑兼具有绿色、环保、节能等诸多优势,但在实际的实施过程中,却因种种原因导致效果不够理想。本文将BIM 技术应用到装配式建筑中,以 BIM 技术为催化剂,使装配式建筑的改善、更新找到新方向,形成以标准化设计、数控化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理为特点的新型建筑工业化模式,有效的改善建筑建造过程中的资源消耗、分配不均衡等困境,完善工程项目的质量和效益。
BIM 全生命周期模型图

  第 2 章  BIM 技术和装配式建筑的理论研究

  2.1 BIM 技术
  建筑信息模型(Building Information Modeling,简称 BIM)不仅是一种技术更是一种理念,是对建筑全生命周期的物理、功能等特性进行数字化的表达方式,将产生的数据信息整合到一个建筑模型中,通过数字信息模拟建筑物自各个阶段可能出现的情况,为项目各阶段的参与方提供一个沟通、资源共享平台,是对工程对象完整的表述。BIM 全寿命周期模型,如图 2-1 所示。BIM 让建筑设计变成了数字化模型,将建筑业带到了新的发展阶段。BIM技术是以设计、施工以及运营维护的项目信息为基础而构建的管理技术流程,本文突出的体现了 BIM 技术以下三大特点:可视化是所见即所得的形式,近年来的建筑造型愈来愈复杂,依靠以往的施工图纸以及人们的想象力完成整个建筑已经不现实了,BIM 技术的可视化是将建筑物的全生命周期以三维立体模型的形式表现出来。设计的可视化表现形式有如下几个方面:设计师运用三维思考的方式完成建筑、结构、机电的模型设计,直观的进行碰撞检查,有效的与业主进行沟通,随时获取项目的信息;在施工前,通过可视化的特点合理布置现场并对施工过程进行模拟,同时对复杂构件的钢筋节点、布置情况等全方位的呈现,以视频资料的形式进行可视化技术交底;在施工时,将时间和空间信息结合形成可视化的 4D 模型,对现场的施工进度情况进行监督;在建造完成后,可以对建筑物和设备的运行情况进行可视化的监控,也可以对火灾等紧急情况进行可视化的指导。见图 2-2. BIM 的参数化设计是指通过改变模型中的参数值,对构件进行任意调整,建立新的构件族并保留所有信息;同时,对建筑的设计和文档进行任何改动,与之相关联的部分会自动进行更新。参数化设计的本质是指在数值可变的情况下,系统根据实际情况自动的维护参数的固定比例,设计人员根据实际要求指定设计的参数,建立体现其设计意图的各种约束关系。这种参数化的特性不仅提高了模型的设计速度,而且极大地缩短了设计修改的时间。
可视化
  2.2  装配式建筑
  装配式建筑是指将预先设计好的建筑构件经过工厂加工,运到现场通过一定的连接方式进行装配的建筑,因其施工过程像搭积木,故又被称为积木建筑。从原来的板房、活动板房,到后来的箱房、集装箱房屋、集成建筑以及各方面指数最好的模块建筑,都是装配式建筑的应用。装配式建筑是一个集成化的系统,有以下四大核心系统:建筑结构系统、外围护系统、设备与管线系统以及内装系统现阶段我国的预制装配式建筑具如下的特点:建设的工期短,装配式建筑的预制构件,在实际施工之前就预先完成生产,在现场通过机械设备进行吊装,减少了大量的现场浇筑工作和工作强度,所以不再受制于混凝土现浇的问题、养护工作顺序等影响,在现场也可多专业同时施工,并且不受天气的不良影响,保证施工进度,缩短了建造工期。绿色环保,装配式建筑相比于传统建筑,降低了二次施工造成的资源和材料的消耗,传统建筑施工过程中所产生的粉末扬尘、多余废料等问题也得到了相应改善,节约资源、环境友好。预制构件都是在工厂中定型模板制作,一次成型,保证了建筑的质量,降低了后期运营维护的成本和资金的消耗,符合绿色发展的要求。施工精准,在工厂生产预制构件是装配式建筑优势之一,其对模具的模数和标准都有严格的要求,组装的模板要经过验收,只有符合设计要求的模板,才可进行构件的生产,保证构件的质量满足要求。工厂根据标准化的设计方案对构件进行精细化的生产,运输到施工现场,施工人员按照可视化的设计图纸进行精确的组装,几乎没有大规模的湿作业方式,因此装配式建筑的施工精度更高。

  第 3 章  BIM 技术在装配式建筑中的应用背景

  3.1  现阶段我国装配式建筑所面对的问题
  3.2 BIM 技术与装配式建筑结合的优势
  3.3 BIM 技术在装配式建筑中的发展路径
  3.4  本章小结

  第 4 章  BIM 技术装配式建筑中的体系化应用研究

  4.1 BIM 技术在装配式建筑中的标准化设计
  4.2 BIM 技术在装配式建筑中的数控化生产
  4.3 BIM 技术在装配式建筑中的集成化装配
  4.4 BIM 技术在装配式建筑中的一体化装修
  4.5 BIM 技术在装配式建筑中的信息化管理
  4.6  本章小结

  第 5 章  案例分析

  5.1  项目简介
  5.2  装配式建筑 BIM 模型的建立
  5.3  装配式预制构件与装修部品的生产
  5.4  基于 BIM 技术的装配式建筑模拟施工
  5.5  设备与空间信息化管理
  5.6  本章小结

  结论与展望

  装配式建筑从设计到构件生产再到现场的装配化施工,都是一个值得研究的课题,在国家和各地政府的大力支持下,装配式建筑必将成为建筑业未来发展的必然趋势。恰好此时 BIM 技术传入国内,为装配式建筑发展提供了有效的技术支撑,降低了装配化施工过程中的错误率。通过 BIM 技术的信息共享和可视化等诸多优势,可以实现装配式建筑从设计到现场装配等各环节统一标准、相互协调,解决装配式建筑产业链不完整的重点难题。本文对 BIM 技术和装配式建筑的特征、发展历程以及国内外应用现状等进行深度研究,提出了我国装配式建筑所面临的突出问题,分析了 BIM 与装配式建筑相结合的优势以及实现路径,总结了 BIM 技术在装配式建筑中”五化一体”的应用体系。本论文结合平凉新洲佳苑 A 区 6#楼的工程实例,来验证 BIM 技术在装配式各阶段中应用的可操作性,并据此得出以下结论:在标准化设计阶段,创建的建筑、结构和设备的标准化预制构件库,并且可以在设计阶段进行直接调用,保证了模型设计的标准化,打通了装配式建筑产业链脱节的命脉。在数控化生产阶段,对模具进行标准化的组装,利用中央控制室对构件进行大批量、规模化的加工,并与 RFID 技术相结合,实现构件全程的管理与追踪,提高了构件生产的质量与效率。在集成化装配阶段,利用 BIM 技术对现场构件进行了精细化的管理,并进行了场地的布置与施工进度的模拟,对装配进度进行监控,在施工过程前进行预先施工,及时发现问题,避免了施工因错误而造成的返工。在一体化装修阶段,采用干法施工,将生产的内装部品进行组合拼装,在模数化的基础上实现空间的标准化,保证了空间的通用性与多样性。在信息化管理阶段,由于研究能力有限,仅对建筑的设备以及空间管理进行了模拟,完成了智能化建筑的初步阶段。随着装配式建筑的飞速发展,建筑业迎来了新的挑战和机遇,住宅产业化市场进一步的推广普及,消费者接受程度业将会大幅提升。同时装配式建筑有望与 GIS、大数据、人工智能等新兴技术相结合,推动建筑业的信息化发展进程。本文对 BIM 技术在装配式建筑各阶段的应用进行了研究,虽然取得了一定的成果,但由于作者技术能力以及实践能力的局限,对 BIM 技术以及装配式建筑的认知还停留在表面的层次,此次研究尚有不足,仍需要进一步钻研探索。由于相关资料的缺乏以及作者能力有限,本文的 BIM 技术在装配式建筑后期信息化管理阶段的应用研究较少,在日后的工作之中将继续进行探索。本文选用的是探究对象是装配式混凝土住宅结构,对于装配式建筑的木、轻钢等其他结构类型,以及公共建筑、农用建筑等其他形式的建筑都未涉及,需要针对 BIM 技术以及装配式建筑的相关方面开展深入探究。当前 BIM 技术以及装配式建筑的发展任重道远,只有认真落实党中央国务院的政策部署,努力在技术体系上创新成果,并且加大宣传力度,提高社会认可度,才能实现智能建筑的转型,让建筑业的发展长风破浪会有时。


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