基于BIM技术的装配式建筑预制构件深化设计方法研究

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建筑业在促进城市经济发展和提高城镇化水平的同时,也带来诸如环境污染严重、建设周期长、安全事故频发等问题。装配式建筑以其施工过程更环保、建设周期更短、施工作业环境更好等优势,成为推动建筑业转型升级的重要抓手。BIM技术为装配式建筑信息化管理提供了技术手段,但目前运用BIM技术进行装配式建筑预制构件设计仍存在标准化程度不高、互操作性不强等问题,导致预制构件深化设计阶段与其他各阶段之间相互缺失与分离。因此,如何解决预制构件深化设计流程各层级之间相互缺失与分离问题成为亟待解决的关键问题。基于此,本文首先系统地梳理和总结了现有的预制构件设计流程,并从九个维度对比分析了预制构件设计流程与传统设计流程的差异和共同点。其次,本文基于文献综述和半结构化访谈的研究方法,较为系统地梳理改进了预制构件的深化设计流程,并选取了深圳市设计经验较为丰富的五家设计单位进行实地调研,厘清了预制构件深化设计流程的核心路径和设计主线。在此基础上,构建了装配式建筑预制构件深化设计总体架构。再次,基于半结构化访谈厘清了预制构件深化设计所需的一级功能模块和二级功能模块,并以C#编程语言、Revit API为基础,运用二次开发技术,自主研发了基于Revit API的装配式建筑预制构件深化设计平台。最后,本文基于案例分析的研究方法,运用预制构件深化设计平台对实际工程进行研究论证,最终验证了预制构件深化设计流程的可行性。研究结果表明:(1)现有的预制构件设计流程可以分为两种,即传统预制构件设计流程和基于BIM技术的预制构件设计流程,两者最大的不同之处是后者更侧重于运用三维设计软件进行模块化设计,且后者可采用BIM技术进行协同设计。(2)构建的装配式建筑预制构件深化设计总体架构共分为四个层级,即基础资源层、设计流程层、业务模块层以及功能展示层。(3)构建的预制构件深化设计平台原型包括三个一级功能模块和十一个二级功能模块,三个一级功能模块分别是构件设计、优化设计和图纸报表,十一个二级功能模块分别是预制柱设计、预制叠合梁设计、预制叠合板设计、预制砼墙设计、预制楼梯设计、深化预埋件、三维预拼装、生成图纸、导出图纸、查看统计报表和导出物料明细表。(4)以Revit为核心的预制构件深化设计流程为构件拆分→构件设计→优化设计→构件出图→物料明细表。本文有助于厘清预制构件设计流程和深化设计的主要流程,构建的预制构件深化设计平台原型不仅有助于更好地衔接装配式建筑预制构件深化设计的各个层级,还有利于从技术层面将深化设计流程各层级的功能需求通过系统性的平台展示出来。此外,本文的研究成果也有助于结构设计师在Revit软件内进行构件设计、深化预埋件、构件出图等设计任务,在一定程度上减轻了结构设计师的工作负荷。
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