BIM技术在装配式建筑设计和施工管理中的应用.docx

BIM技术在装配式建筑设计和施工管理中的应用本篇论文是一篇建筑硕士论文，基于装配式建筑模数化、标准化、 协同化设计的三个原那么，探索了基于BIM技术的装配式建筑的设计 方法，包括方案设计、预制构件库形成与完善、BIM模型构建与优化 和构件深化设计4个阶段，并将传统设计方法与基于BIM技术的设 计方法进行比拟。最后具体分析了如何将BIM技术应用于装配式建 筑预制构件库创立、协同设计和工程量统计中去。在设计阶段应用 BIM技术，有利于提高装配式建筑设计的质量，减少设计人员的工作 量；在施工阶段应用BIM技术，减少了施工一线人员的平安隐患与 操作失误，加快了工程的建设进度。1绪论1. 1研究背景长期以来，我国为了实现经济的开展，采用了一种投入高水平、 产出低效率的经济开展模式。资源、能源、人力等生产要素高投入、 低产出带来了诸多问题，例如能源高速消耗、产能严重过剩以及生产5.4装配式建筑协同管理平台应用模块设计5. 5本章小结6基于BIM技术的装配式混凝土建筑案例一枣庄学院学生公寓6. 1工程概况6. 2方案设计6. 3 BIM模型碰撞检查与优化6. 4工程量统计6. 5施工模拟6. 6本章小结7结论与展望本文在我国新型城镇化、建筑工业化和BIM技术大力推动的背 景下，提出了将BIM技术应用于装配式建筑的构想。通过分析装配 式建筑和BIM技术的特点、开展现状、应用前景等，探讨了 BIM技 术与装配式的关联以及BIM技术在装配式建筑中的应用价值。总结 了装配式建筑的设计原那么，结合BIM技术的特点提出了基于BIM技 术的装配式建筑设计方法，并着重突出了 BIM技术在装配式建筑设 计中的应用点。以装配式建筑施工阶段的目标管理工作为重点，提出 了 BIM技术在装配式建筑质量管理、进度管理和本钱管理中的应用。 在此基础上，对基于BIM技术的装配式建筑设计一施工协同管理应 用平台的原型设计进行探索，为后续平台的开发提供理论和框架支撑, 发挥BIM技术在装配式建筑设计和协同管理中的作用。最后，通过 实际装配式建筑的案例介绍了 BIM技术在装配式建筑设计和施工中 具体是如何应用的，着重突出了 BIM技术在装配式建筑中的应用价 值。（1）以新型城镇化、建筑工业化和BIM技术的推动的大环境为 切入点，通过分析装配式建筑和BIM技术各自的特征和开展情况， 针对装配式建筑当前存在的问题，提出了将BIM技术运用于装配式 建筑的价值。（2）从装配式建筑的设计原那么分析出发，探讨基于BIM 技术的装配式建筑设计方法的思路和流程，通过与传统设计方式比照 肯定了 BIM技术在装配式建筑设计中的优势。其次，针对基于BIM 技术的设计方法，对BIM技术在装配式建筑应用进行具体分析。（3） 针对建设工程管理中的质量、进度和本钱三大目标，对装配式建筑在 施工阶段的目标管理工作和BIM技术在目标管理中的优势进行具体 分析，而后提出了 BIM技术在目标管理中应用的准备工作和具体应 用。（4）设计了基于BIM技术的装配式建筑设计一施工协同管理应 用平台的原型。首先采用半结构化访谈的方式获取了用户对平台的信 息和功能需求，对访谈内容进行定性分析。而后，根据访谈结果和BIM 技术在工程管理中的应用提出了本平台设计的技术路线。最后，以该 技术路线为基础，分析了协同管理平台的开发要点，详细介绍了本平 台设计及深化设计协同、进度管理、造价管理、质量管理和资料管理 5大应用模块的设计，为后续平台的开发提供理论和框架支撑。（5） 通过实际装配式工程，对BIM技术在装配式建筑中的应用进行实证 研究，从方案设计、BIM模型碰撞检查与优化、工程量统计和施工模 拟4个阶段对BIM技术在装配式建筑应用价值进行详细分析。BIM 技术在装配式建筑设计及施工管理中的应用探索研究对发挥BIM技 术在装配式建筑中的应用有较大的推动作用，本文从BIM技术在装 配式建筑设计和施工中的应用进行了详细的分析，并且搭建了基于 BIM技术的装配式建筑设计-施工协同管理应用平台原型。虽做了以 上研究工作，但由于本人实践面的局限性和对BIM平台开发认识的 缺乏，研究还存在很多的缺乏之处，许多问题还需要进一步研究和扩 展：（1）由于精力有限，本文只研究了 BIM技术在装配式建筑设计 和施工阶段的应用，没有涉及到BIM技术在工厂生产加工阶段和运 营阶段的运用，在未来的研究可针对这两个阶段继续探索。（2）本文 提出的基于BIM技术的装配式建筑设计一施工协同管理应用平台，作者目前只是从理论层面提出了平台的需求、开发要点和各模块的实 现思路，具体应用需要进一步的研究和开发。环境严重污染。因此，我国政府提出要加快转变经济的开展方式，从 粗放型模式向集约型经济模式转变，推动经济持续健康的开展。然而, 经济开展的方式涉及众多的领域和环节，是我国经济开展面临的一项 长期任务。建筑业是我国经济的基础性产业，它将对各个行业的开展、 人民生活条件的改善产生重大影响。2017年国家统计局的统计结果 说明，在82.7万亿元的国内生产总值中，建筑业占比约为25.9%, 总产值近21.4万亿元。分析发现，我国建筑业一方面贡献了大额的 生产总值，促进了城乡建设快速开展；另一方面却面临着从劳动主导 型向技术主导型转型的艰巨任务，长期采用传统的作业方式，造成了 资源浪费严重、建筑品质粗糙、建筑垃圾和扬尘污染等问题。因此, 政府提出要推动建筑业的改革开展与转型升级，重点实现绿色的开展 模式，依靠现代化的建筑技术、创新的生产技术和智能数字技术来完 成。建筑产业化采用的是工业化的组织方式，可以提高生产效率和产 品的标准化程度，是解决建筑生产与环境保护之间矛盾的良好切口， 成为建筑行业的开展热点。随着改革开放的迅猛开展，以及世界全球 化背景下各国交流增加，我国经济取得了高速开展，推动了我国城镇 化步伐的加快和水平的提高。据统计，我国城镇常住人口在2017年 末达81347万人，城镇化率超过58%o建筑是城镇中居民生产生活 不可或缺的场所，在城镇化快速开展过程中，城市人口和GDP快速 增长，给建筑行业的开展带来了前所未有的机会和挑战。城镇化建设 的快速扩展带来了产业和人口的集聚，这将会成为新的经济增长点, 同时也影响着当地的基础设施建设和农业群体迁移，这就导致了公共服务设施和城镇住房需求的上涨。1.2研究的目的和意义（1）总结装配式建筑的特征、开展方向以及BIM技术的本质和 应用前景，分析装配式建筑和BIM技术之间的关系，从而提出基于 BIM技术的新型建筑工业化的开展要点。（2）分析装配式建筑设计的 关键环节，提出BIM技术在装配式建筑设计的不同时期的具体应用 方式。（3）分析装配式建筑施工阶段的目标控制的内容，基于此提出 装配式建筑施工管理的应用点，并进一步说明其应用的现状和应用趋 势。（4）搭建基于BIM技术的装配式建筑设计和施工协同管理平台， 以实现基于BIM的装配式建筑在设计和施工阶段的管理。（5）利用 具体工程进行实证研究，梳理装配式建筑BIM应用的思路，从实践 中探索BIM技术在装配式建筑的具体应用，验证将BIM技术运用于 装配式建筑的价值。改变建筑业的生产方式，开展建筑工业化是为了 提升建筑的生产水平和建筑质量，降低资源的消耗量和对环境带来的 不利影响。虽然我国在上世纪60年代就提出了建筑工业化，但是中 间有很长一段停滞期，工业化水平还比拟低，想要进一步实现开展就 需要把握住开展的契机。BIM技术下的装配式建筑符合可持续开展要 求，它在使用资源时考虑了当代人和后代人的需求，是实现传统粗放 型建造方式向集约型建造方式的转型重大举措。传统的装配式建筑设 计与现浇结构的设计思维一致，先整体设计，随后拆分各个构件，进 行节点设计和构件深化设计。传统的设计模式很难兼顾预制构件工厂 生产需要考虑的要素，再加上预制构件的种类众多，现有模式不利于 工业化的流水线生产。而且，设计与生产阶段如果不能保证信息高效 传递，很容易造成信息孤岛现象。在装配式建筑设计阶段运用BIM软 件，改变以设计主导的预制构件生产的现象，实现设计和生产相协调, 防止冲突。在施工阶段，借助BIM平台对建立的装配式建筑信息模 型进行模拟，事前发现并解决现场组装中可能出现的问题，应用进度 模拟合理规划预制构件的生产、运输和进场时间。基于BIM技术在 装配式建筑设计、施工阶段的应用，提出基于BIM的装配式建筑设 计-施工协同管理平台的系统原型，为以后基于BIM的装配式建筑在 设计和施工阶段的管理提供支持。最后，采用具体工程进行实证研究, 将研究与实际结合起来，让理论研究更具有实际意义。2理论研究2. 1装配式建筑的概述装配式建筑又称集成房屋，是指用远离工地的制造工厂组装或制 造的建筑单元在施工现场运输和组装而成的建筑。按照这个定义，装 配化建筑的施工过程可以分成三个阶段：第一阶段是建筑单元的工厂 生产阶段，第二阶段是建筑单元运输到施工现场阶段，第三阶段是建 筑单元现场安装阶段。与传统现浇混凝土建筑相比，其具有两大主要 特征：一是构成建筑的梁、板、柱、墙等主要构件是事先在构件工厂 预制的；二是各类构件之间需要在施工现场采用可靠的方式连接起来。 根据我国国家标准对装配式混凝土建筑、装配式木结构建筑和装配式 钢结构建筑中的界定，装配式建筑是指建筑物的结构系统、内装系统、 外围护系统以及设备与管线系统的关键局部需要采用预制构件的建 筑。与常规定义相比，我国标准对装配式建筑的定义强调了采用预制 构件应包括建筑物的四大系统，对我国装配式建筑的开展提出了较高 的要求。装配式建筑由于工厂预制、施工现场组装的独特建造方式, 相较于现浇整体式建筑而言，具有建设周期短、产生的建筑垃圾少、 受气候条件制约小等特点。然而装配式建筑也存在一定的局限性，从 我国的实施情况来看，存在造价高、准入门槛高等问题，而且对构件 的尺寸大小、建筑高度等也有一定的限制。装配式建筑最早出现在第 二次世界大战之后，面对住房紧张和劳动力匮乏的双重压力，欧洲各 国开始采用预制装配式建筑的方式来建造住宅。之后，美国、日本、 新加坡等国家也引进预制技术，开发多种预制建筑体系进行大规模的 住宅建造，建筑工业化在这些国家进入了快速开展阶段。时至今日， 这些国家的建筑工业化已经到达了很高的水平。据统计，2017年美 国、日本的装配式建筑占比90%,法国、瑞典和丹麦的装配式建筑占 比约801r85%,新加坡那么到达了 70%o以日本为例，它是世界上首个 在工厂中批量生产住宅的国家，政府为促进装配式住宅的开展制定了 一系列方针、政策和标准，其装配式住宅的建造已经实现了标准化、 批量化和多样化的融合。3. 2 BIM技术及其应用建筑信息模型（BIM）被国际标准定义为：“任何建筑物体的物 理和功能特征等共享信息的数字表示，它们构成了工程各参与方决策 的可靠基础。” BIM最初起源于产品模型，被广泛应用于石油化工、 汽车、制造业等领域。在建筑领域BIM代表建筑物的精确虚拟模型， 通过软件由表示构建组件的参数对象实现，对象可能具有几何或非几 何属性，包括功能、语义和拓扑信息。建筑信息模型可以服务于建筑 的全生命周期，模型包含的几何图形和相关数据可以支持实现建筑所 需的设计、采购、制造和施工等活动，并在建设完成后用于日常维护。 BIM的含义可以总结为以下三点：BIM是一种共享知识资源，它可 以在全生命周期内获取建筑物的可靠信息并提供平台实现信息的交 流和共享，为决策提供可靠的依据。BIM是一个完善的信息模型， 它在一个单一的模型中包含了设施的所有方面，包括建筑构件的几何、 空间关系、地理信息、数量和属性、本钱估算、材料清单、工程进度 表等信息，可被工程的众多利益相关者使用。BIM可以被视为一个 虚拟过程，它允许所有团队成员（业主、建筑师、工程师、承包商、 分包商和供应商）在创立模型的过程中不断根据工程规范和设计变更 对其局部进行精炼和调整，以确保模型在工程开工前尽可能准确。在 工程的实施过程中，由于BIM技术的应用主体（各利益相关方）的 关注点、职责和参与阶段不同，不同单位对应用BIM技术的组织方 案、设施步骤和控制点也不尽相同。例如,BIM在管线综合中的应用， 建设单位关注其造价，设计单位关注设计正确性和合理性，施工单位关注施工的本钱和便利性，运维单位关注运维的便利程度。虽然不同 利益相关者对BIM技术的需求不同，其作为一种信息共享和传递的 工具，要真正发挥BIM技术的作用，仍需要各单位在全生命周期内 对BIM模型进行传递使用。因此，要发挥BIM技术在工程全生命周 期中的作用，需要明确不同的利益相关方对BIM技术应用的需求， BIM技术首先要为哪个单位服务。3 BIM技术在装配式建筑设计中的应用3.1 装配式建筑的设计原那么2基于BIM技术的装配式建筑设计方法3.3 BIM技术在装配式建筑设计中的应用点4本章小结4. BIM技术在装配式建筑施工中的应用装配式建筑施工阶段目标管理4.1 BIM技术在装配式建筑施工管理中的应用3本章小结5基于BIM技术的装配式建筑设计-施工协同管理应用平台原 型设计1需求分析4.2 协同管理平台设计协同管理平台开发要点