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基于BIM的装配式结构设计与建造关键技术研究

张超  
【摘要】:建筑工业化是当今建筑行业发展的新趋势,其特征是在建筑生产过程中实行标准化设计、工业化生产、机械化施工和信息化管理。建筑工业化的发展促进了装配式结构的发展,装配式结构的研究和应用日益增多。传统装配式结构设计方法从整体分析到构件拆分的思路导致预制构件的种类繁多,不利于预制构件厂的生产,更不利于工业化的生产方式。建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)以建筑全寿命周期为主线,将建筑各个环节通过信息关联起来,改变了建筑行业的生产方式和管理模式。将BIM技术和装配式结构的设计与建造相结合,可以发挥BIM信息集成的优势,实现设计、生产、施工和运营维护的一体化。本文通过分析装配式结构和BIM技术的特点,将BIM技术与装配式结构相结合,提出基于BIM的装配式结构设计新方法,重点研究了基于BIM的预制构件库创建与管理,装配式结构BIM模型的分析与优化,BIM技术在装配式结构施工模拟和施工信息反馈中的应用等关键技术。本文的主要研究工作及成果如下:通过分析传统的装配式结构设计流程、设计标准和设计方法,提出基于BIM的装配式结构设计方法,改变从整体到构件的拆分设计思路,应用面向预制构件的设计方法。这种方法以预制构件库为出发点,选择构件库中的预制构件进行装配设计,形成整体结构BIM模型,再辅以分析复核、碰撞检查等,检查、调整、优化BIM模型,最终形成合理的设计方案,以此BIM模型指导预制构件的生产、运输和装配施工。实现基于BIM的装配式结构设计方法,首要解决的是基于BIM的预制构件库的创建与管理。论文研究了预制构件分类、编码以及信息创建的方法,并对预制构件库进行合理、有效的管理,实现构件的入库审核、查询、修改、删除和应用。应用前述的预制构件库可实现快速的装配式结构预设计,再对形成的装配式结构进行分析复核,必要时对BIM模型作出调整。分析复核应用有限元分析,并将分析结果与规范对比,论文实现了算法设计,解决了复核过程的重复操作。应用碰撞检查等方法进一步对BIM模型检查、调整和优化。论文以南京万成地块工业用房工程为背景,研究并应用了这种设计方法。创建了基于BIM的预制构件库,并构建结构的BIM模型,对其实现了分析复核,并运用碰撞检查等方法调整优化BIM模型,最终形成合理的设计方案。论文还对该工程的建造过程进行模拟,并实现从设计到现场施工的信息传递、反馈与共享。


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