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模块化建筑的结构设计与BIM技术应用研究

王幻

中冶焦耐(大连)工程技术有限公司,辽宁大连,116000

摘要: 模块化设计既要考虑预制构件的内容,又要考虑后期现场施工,因此,相关人员必须保证预制构件满足施工要求,同时也要保证预制构件的强度和质量性能均符合整体建筑施工标准。BIM是一种建筑信息化模型,主要是利用计算机技术,用数字化的形式表达建筑工程信息中的各种内容,以提高建筑设计的效率和准确性。采用该技术后,建筑工程的施工质量将进一步提高,为建筑企业增加一定的经济效益。本文结合实际,在阐明模块化建筑结构设计基本方法和主要流程的基础上,重点分析了BIM技术在模块化建筑结构设计中的具体应用,希望能够为相关主体提供有益借鉴。
关键词: 模块化;结构设计;BIM技术
DOI:10.12721/ccn.2023.157017
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1.前言

随着城市化的不断深入,住宅建筑的需求量急剧增加,成为当今社会的一大热点;人们对住宅建筑的质量要求也越来越高,这也在一定程度上加快了建筑产业结构的优化升级进程,进而带动社会的经济发展。随着高层住宅建筑数量的不断增加,其建筑质量也得到了各界的关注。由于自然灾害频繁,住宅遭到了严重的破坏,因此,为了确保住宅的安全性和可靠性,必须不断优化改革住宅的结构质量,从而推动模块化建筑结构的发展。采用模块化建筑技术可以显著提升的结构质量,而在结构设计的基础上,结合BIM技术的应用,不仅可以有效提升建筑的整体质量,还能够更好地满足使用需求。同时可有效提升工作效率。

2.模块化建筑的结构设计

发展越来越快的建筑行业,给予了人们更多的期望。居民希望建筑工期缩短,建筑质量提升,建筑设计优化等等,这些需求反过来更加促进了建筑施工技术水平的提升,有助于建筑行业的发展。因此,对于各种建筑结构设计工作,设计师们更是“精打细算”。

2.1设计方法

在模块化建筑结构中,墙体结构、楼梯、楼板等都是根据具体要求进行批量生产的,随后在施工环节通过混凝土加持,最终打造成建筑物整体。而在传统施工中,所有技术都是根据既定流程来开展的,施工技术需要在现场进行生成。但模块化建筑的施工却并不相同,大多数的技术是在施工前生成的,当然这些技术通常具有十分严格的前置条件。因此,结构设计人员必须确保相关构件的质量达标和技术合规,而要想达成这一目标,就需要将结构设计和决策阶段进行全面关联,设计人员要与项目负责人达成深层合作关系,全面了解建筑工程具体情况、施工要求、成本标准等,以及预制构件生产方实际情况,确保所设计成品能够充分满足预制构件厂技术标准。总而言之,模块化建筑结构设计具有结构简洁、承载力高、功能多样、成本较低、布局合理等优势,因在具体施工中进行大量配装工作,因此要坚持“少规格、多组合”的原则,以提升成品标准化水平,进一步降低施工成本。当然,不管是总图设计还是建筑单体设计,为达到预期质量目标,都必须采取一体化设计、通用化设计相结合的方法。需要重点指出的是,设计人员应该有意识地减少预制件模具种类,提高利用次数,进一步凸显模块化建筑结构优势效能。

2.2设计流程

2.2.1建筑单体设计环节。建筑单体设计环节当中,有关人员可以运用模块化设计方式规范设计内容也更具体,同时把设计重要的内容落实到建筑单体项目当中,最后可以确保模块化建筑结构设计质量以及水平。单体工程设计期间,相关人员要遵循设计规范和整体设计标准。单体工程的功能特征却很明显,能够将其功能设计凸显出来,从而达到这项工程多样化需求。如果人员需求发生变化,如果通过有效地改变预制建筑结构的组装方式,就能够实现任何各种功能建设的目标。调整期间也不会对住宅楼整体使用年限造成影响,其次,把结构设计和工艺设计结合起来,使结构布局越来越合理,构件制作更灵活便捷。通过采用标准化和模式化的设计方法,我们可以实现更高效的工作效率。可以把建筑结构的模式化,通过多个预制构件组成的功能空间展示出来,使其能跟有关规定标准相符。量产出来的统一标准构件,在实际运用期间也不会出现一些差别,这样就可以满足模块化建筑结构的通用化设计目标,使这种建筑能够得到大量运用。这种建筑以其统一的色彩、平面构造和材质为特色,展现出一致的风格和特点。这样就可以满足其整体统一性。

2.2.2建筑总图设计环节。在总图工程设计中,技术人员应该以全局视野来审视模组建筑设计,并且要求是所有考虑因素都要充分考虑到,以确保工程设计对象与总体建筑物、工地及周围环境协调一致。所以,在工程设计模组建筑物结构的现场布局时,应当充分考虑平面布置图中模组建筑物的定位及施工技术布局,以确保模组建筑物与其他功能建筑物相互之间保持安全距离,同时也要确保大型机械建筑施工场所的面积足够大,以便更好地满足建筑施工需求。为了确保机械布局的合理性,我们必须精心设计运输和路线,以便汽车能够顺利出入建筑施工区域。另外,模块化建筑施工区域与预制构件堆放区域中间的一段距离也应该合理设计,以保证预制构件在建筑施工过程中能够顺利完成。预制构件的需求各不相同,所以有关人员应该根据具体情况的模块结构来合理安排塔吊和起重机的布局和运用。机动车道应该工程设计成环形,各个地方应该保持平整和密实,为了降低设施成本,有关人员还应该充分考虑排水和路面尺寸的设计要求。

3.BIM技术在模块化结构设计中的应用

BIM技术是一种在建筑领域具有较强针对性应用功能的软件技术,就是利用计算机和信息技术,对建筑工程项目数据信息进行全面整合,并进行建筑实体仿真模型建构的技术。通过信息共享、协同实施,能够最大程度提高工程设计、建筑效率,并广泛适用于建筑建设前期、中期、应用等阶段的技术类型。在模块化结构设计中,BIM技术的有效应用,能够实现结构设计与其他专业之间的全面协调,减少因“错、缺、漏、碰”带来的设计变更,同时解决构件节点数量多、类型复杂的问题,在提高结构设计质量上发挥着重要作用。

3.1 BIM技术的模块化建筑结构设计流程

与常规的建筑工程总体设计相比,采用BIM信息技术的模块化建筑工程总体设计不仅更加注重前期准备工作,而且还增加了建筑结构建模配合和二维建筑结构可视化形成两种环节,使得方案设计过程中可以更加有效地利用BIM模式,并在二维可视化制造阶段更加精准、高效地完成设计任务。 BIM技术可以通过建立模型来生成建筑物的三维视图,这与传统的二维制图有所不同。此外,BIM还可以用于信息交换,它可以帮助建筑师完成建筑方案的规划,并将其转化为BIM模型,从而实现结构设计。

3.2 BIM技术的模块化建筑结构模型内容

BIM技术为建筑结构模型提供了一种新的方式,它能够更精确地表达建筑物的细节、信息和构件,从而提高建筑效率。结构建筑方案设计是一个复杂的过程,它涉及三个层次:首先,根据建筑工程总体方案和内部结构进行规划,明确模块系统分类、承载力系统、重要受力结构构件的定位、负荷或者其他要素;其次,模块系统结构施工图纸建筑设计,包括模块系统相互之间的联系、每个模块系统主要构件的尺寸要求、维护构件尺寸的规定及其各个节点连接的三维空间建模等,最后,构造物理建模,包括模块系统构造、节点形状、材料及其工程设计结论等,这些都是结构建筑方案设计的组成部分,它们将为结构建筑的安全、可靠度和寿命带来有力的保障。在构造初始设计模型的基石上,通过各种专业技术协调设计,选择最佳的设计模型,不但要考虑上下两个阶段的结构设计研究成果,还要考虑建模相互之间的关联性和建模管理,其中包括建模的所有者、不同版本等信息,而施工图纸设计模型则是为后续的施工模拟和管理奠定坚实的基石。

3.3建设中对BIM技术的使用

BIM信息技术的应用对施工单位来说是非常重要的,它还能帮助精细化管理工作项目,并有效监控各项成本费用。最初,BIM信息技术被用作模式建立,但随着信息技术的不断改进和成熟,它已经具备将很多信息保存在BIM建模结构中,而且还能对每一次BIM模式的建立和更改做出详尽、准确地记载。通过BIM模式,建设单元就能更有效地负责管理和监控各个建设细节,进而使建筑更合乎施工单位的要求。这种方式还能让建设单元将自身的建筑设计理念融合到工程设计中,使得建设过程更加高效、精准。通过建立BIM模式,施工单位就可根据特定比率统计和分析建设工程的具体工作量,进而准确估算出材料消耗。这一技术的应用,不仅还能有效地管理和控制实际施工中遇到的各类成本问题,而且还有助于促进中国建筑工程业的可持续发展。

3.4施工方对BIM技术的运用

BIM技术在建筑企业中的应用主要是通过对设计图纸的分析来探究施工可行性,并将其转化为模板方案。这些方案包括吊装施工和模板方案的实施。在吊运操作中,构建正确的吊装工作次序至关重要。通过运用这项技术,施工方可以仔细检查设计环节是否有足够的考虑,以确保设备的吊装工作不会对后期施工造成不良影响,并尽可能地完成项目建设前的准备工作。通过构建BIM模型,施工单位可以仿真吊装过程,按照建筑物的水平布局,科学确定吊装工作次序,从而保证项目施工的安全性和质量。此外,BIM模型还可以将二次结构的各个位置,如门框设置、过梁等,以文字形式表现在施工图纸上,以便更好地理解施工过程中的细节和要求。建设方一定要对这些结构进行深入探究正式开展建设。通过运用BIM技术软件开展建设,能够更好将一些误差问题减少。

4.结语

总的来说, BIM技术是一种先进的建筑技术,它源于建筑行业,并且在未来将会成为建筑行业的主流。通过将模块化结构与BIM技术相结合,能够大幅提高建筑的系统化程度,特别是在绿色建筑设计领域,能够达到不同专业相互之间的协同,提升建筑施工质量。在具体应用中,相关人员要灵活使用相关设计方法,坚持标准化、模块化、通用化设计原则,确保结构规范完整,功能全面适用,形式多元丰富,充分满足模块化结构设计的现实需要。

参考文献:

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