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新型装配式绿色建筑技术研究

2019-07-08 09:54来源:学术杂志作者:吴进松 王棋杭 王元顺浏览数:68

摘要:自我国“十二五”期间要大力发展绿色建筑以来,绿色建筑技术在我国城乡得到大力推广以及使用,尤其是装配式建筑,相较与传统建筑有着突出的优势。可以预见,发展装配式建筑尤其是新型装配式建筑是我国建筑行业发展的必然趋势。通过BIM建筑信息模型及文献研究,提出新型装配式绿色建筑的可行性方案,且能够运用于实际工程项目等方面的研究。

关键词装配式建筑;工程运用;BIM技术

目前,我国建筑行业大部分仍然采用现场施工方式进行工程作业。与传统的施工方式不同,装配式建筑具有工期可控、成本较低、绿色环保、工程质量优等明显优势,掌握运用新型装配技术已经成为我国建筑行业未来需要发展和研究的方向。而新型装配式建筑采用的是利用BIM技术建立的信息模型,从产品设计到生产过程以至于最后的工地安装都能很好地进行预算,能够更全面直观地了解工期,所有构件都能够追溯到厂家。

1相关理论概述

1.1装配式建筑

21世纪以来,科学技术的高速发展与变革,国家生产力也随之不断加强。建筑行业一直是被看作国家和社会经济发展的支柱产业,在科技发达的今天,建筑行业也将迎来新的春天。伴随着现代建筑技术发展以及信息工业化的到来,发达国家已经走在了装配式建筑发展的前沿。伴随着工业化进程的加快,我国也应该做出相应的举措。建筑信息化如今已是经济社会发展的必然趋势,与此同时也是保持我国社会经济发展,降低城市住房紧张问题的有效解决方法。大力发展装配式建筑,开发新型装配式建筑技术,加大装配式建筑技术开发投入是国家社会经济发展的最有利决策。装配式建筑建筑形式及结构体系具体表现在:建筑形式多层次,分为高层、多层、单层等;结构体系则是主要为大开间,其中也有传统建筑的钢架构和新型的全预制装配结构等多样形式;墙体材料则是取代了原来的钢筋混凝土发展为复合墙体,砌筑方式改变为现场装配模型,材料的重量也大大减轻等。

1.2装配式绿色建筑优势及特点

和传统的建筑施工方式不同,装配式建筑有着独特的魅力,具体体现在设计、生产、施工等三个方面。能够根据建筑功能的不同设计出独特的构件,由当地生产再运输到现场进行安装作业。与传统的现浇混凝土不同,不需要浪费大量的时间空间在混凝土的凝结上,也不会对周围环境造成破坏。而且装配式建筑还有一体化装修的特点,在施工的同时进行装修,节省了大量的工期并减少装修时带来的环境污染和噪音污染,是当下的一种绿色环保的新型建造模式。装配式建筑的构筑过程中,最关键的是相关部件的规划和制作。其发展趋向是,在各个部件上进行细致的分工和产品外包,由不同地区加工零部件,最终运达总工场进行安装,全过程包括构件设计、原料选取、出产零件、安装、存储、分销、后期维护等环节组成。新型装配式建筑的搭建流程也相似于建造业,都是规划、出产、运输、存储、搭建、维护等部分组成。

1.3装配式绿色建筑的发展现状

装配式建筑是近年来由国外研发并成功用于实践的科技成果。到目前为止,这种建筑体系在我国已经生根发芽,尤以万科集团为例,早在2003年,万科集团就成立了国内首个由企业投资的装配式建筑研究机构,进行新型装配式建筑的有关研究。2005年在万科东莞建筑研究中心,第一座新型装配式建筑实验楼落地。虽然在随后的多年间,房地产业行业的飞速发展并没有对装配式建筑带来过大的改变,不过万科集团多年来并没有放弃相关的研究,一直践行着装配式建筑的研究和开发。自上个世纪80年代以来,中国装配式建筑快速发展,其中比较著名的建筑有,中国南极长城站、温州喜来登温泉度假酒店、杭州来福士广场、西安绿地中心、广州东塔等著名装配式建筑。我国知名的装配式建筑建造者万科集团,在不断的创新和实践中建造了西安万科城,这是业内的一大突破,大部分的装修材料都是事先在工厂预制好在运达现场进行施工,在设计、生产、施工过程中达到了一体化。虽然是业内的先行者,但是万科高级副总裁刘肖坦仍表示,想要在现实中推广装配式建筑并没有想象中的那么容易,建筑行业不比于其他行业,它更加的保守并追求稳定,建筑的年限都是几十年上百年来计算的。另外相比于美国、日本等一些发达国家,我国缺少装配式建筑的相应产业链及相关方面的推广。装配式建筑虽有多种优势但并不能忽视其费用略高的问题,而且在设计能力方面国内也还有很多不足之处,所以无论是大众还是业内人士都不太认可装配式建筑。在政策方面,2016年6月《泉州市推进建筑产业现代化试点实施方案》正式启动,其中补贴金额最高达到100万元人民币。到2020年,全市新建建筑中装配式建筑比例要到25%以上,培育3~5家企业成为现代化建筑企业的标杆[1]。作为一项新兴产业,政策还明确指出,如果在采用开发新材料和新工艺上取得成果,方案策划明确的还可以向政府提出专项的资金援助,即项目投资总额的5%,最高限额为100万元。目标是到2020年泉州、厦门安置房工程中采用装配式技术建筑的比例达40%以上[2]。

2新型装配式建筑技术分析

2.1基于BIM的新型装配式建筑系统的概念

传统的装配式建筑建设过程,设计与制造功能是分开的没有具体的联系,导致在现场施工过程中,会出现构件无法安装的问题,设计的误差往往导致的就是资源的浪费和工期的延误,甚至对工程质量也有一定的影响。在实际工程建设中提前统筹好业主的需求,将可能出现的工程问题提前预知并妥善解决,这就需要引进新型装配式建筑技术。要落实新型装配式建筑技术的广泛应用,BIM的三维建模功能是落实该应用的关键。在搭建装配式建筑过程中,构件的机械化生产是关键技术。为避免制作好的构件在现场安装不了,需要返厂重造以及资源浪费等问题,运用BIM技术进行设计、生产、施工上的管理势在必行。与在传统建筑中引进BIM建模技术相似,在装配式建筑中引入BIM建模技术可以通过BIM可视化的功能,对建筑模型进行修改,通过对比碰撞达成更精细化的设计目的。引进BIM应用后,新建一个装配式建筑的BIM构件库就可达到模拟工厂加工的效果,可以有效地减少工程量,对工程的进程和构件的规格都能提前了解,避免出现了构件在工地无法安装而返厂的现象。根据报道,已经有多家企业在积极搭建BIM的相应的装配式建筑模型的数据库,其中以品茗公司为最,这可以逐步构建标准化预制构件库。装配式建筑技术和BIM技术作为2017年建筑工程领域的两大热点,如果说新型装配式建筑是建筑方式的改变,那么BIM运用技术则是推动这一改革的推手。BIM相关软件服务于工程从设计到建成的整个周期,甚至在今后的工程养护上都可以通过BIM技术进行工程作业。在BIM强大的功能下,业主可以通过BIM的信息化模型全方面的观察制定需求。

2.2理论基础及关键技术

BIM-CICS是适应新型装配式绿色建筑而提出的理论,在我国制造业CIMS应用时间以及应用范围都已经非常广阔,有许多经典的建筑案例,非常适合用作在我国推广宣传新型装配式建筑。新型装配式建筑离不开工业化生产,要想开发新型建筑材料和建筑体系,需要从构件的生产设计着手,从设计以及材料问题以及工程施工问题进行考虑。而针对制造工艺的问题,哈尔滨工业大学的吴芳国从计算机的方向进行研究,构思提出了适合建筑行业的计算机集成建造系统(CICS),针对传统的建筑信息行业与现在制造业所共有的问题与矛盾,通过CICS构思的社会政策为根本、行业改革新的方向和安全保障措施。然而吴芳国只是从计算机方向考虑,发表了相关的计算机集成建造系统(CICS)的理念和有关理论研究。之后,王要武等人又提出了智慧建设理论(SmartConstructionTheory,SCT),主要通过BIM三维建模功能,对于项目工程从构件的制作到工程完工后期养护维修,都能够进行预算,充分体现了智慧建筑理论的思路,是为一种先进的解决方法和技术手法。这些年,采用轻型钢结构的住宅其优点愈发被人们所认识,并成为一种建筑新热潮。在美国,普通的民用住宅大多使用轻型钢结构建造,尤其以采取使用镀锌冷弯型钢作为承重系统应用于住房所占的比例,已从90年代初的5%发展到现在的25%左右。我国住宅产业也正在经历一种变革,从原来的建房到现在的造房发展,轻型钢结构的住宅机械化生产的特殊性,为这场变革提供了一个有效的载具[1]。

2.3BIM技术在装配式建筑中的价值

(1)提高装配式建筑设计效率。在装配式建筑模型设计中,要对所有构件进行分类,以便于进行预埋措施,因此更加需要各专业设计人员能够密切的合作,而BIM三维模型能够让各专业设计人员快速的进行比对,同步的作出修改,于设计阶段能够节省大量的时间。另外,BIM还有云数据功能,各专业设计人员将各自的模型算量上传致云端,通过BIM的自动纠错功能,能够快速准确的找出设计方案的冲突问题。而BIM的协同功能也非常强大,某一专业设计人员的修改能都无误地被其他人士所运用。这样节省了设计人员因为修改所浪费的精力[4]。(2)装配式建筑构件的设计。设计人员可以进入云端服务器,完成构件的尺寸样式的整合,并成立各自的族库。随着族的完善和增加丰富,设计人员可以将不同的族进行对比优化,作出更适合甲方要求的构件。利用族,在业主选择户型时也可以提供较多的样式类型[5]。节省户型选择所花费的精力,业主所需要的户型规格也会比较多,快速高效地提供业主方所需要的设计规格。(3)降低装配式建筑的误差。工程人员能够利用BIM技术对装配式建筑构件进行校准,降低工程阶段过程中的误差出现几率。BIM中Revit软件的碰撞冲突检测功能,能够详细分析构件中连接点的问题,清除构件之间的矛盾和问题,缩小设计时因误差带来的材料浪费甚至工期的延误[6]。

3总结

从以上可以了解到,通过BIM的三维建模功能,可以使得装配式建筑从设计到生产再到安装,都起到了加快工期,降低成本的作用;使装配式建筑从设计到施工,整个的工程完成过程更密切的结合。响应国家的号召,奉行低碳环保理念,达到节能减排,实现产业转型的作用。不过想要完全磨合BIM与装配式建筑之间的棱角,还需要广大的从业人员共同的努力。

参考文献

[1]李滨.我国预制装配式建筑的现状与发展[J].中国科技信息,2014(7):114-115.

[2]李瑾,王媛.浅谈BIM技术在建设各阶段的应用[J].建材与装饰,2018(18).

[3]樊则森,杜佩韦,杨帆.装配式住宅的绿色设计实践———中粮万科长阳半岛11号地工业化住宅组团[J].建筑学报,2013(3):38-41.

[4]冯淑芳.BIM技术在装配式建筑设计过程中的应用研究[J].建筑建材装饰,2018(12).

[5]王磊.国内外装配式建筑发展现状[J].工程技术(全文版),2017(4).

[6]何关培.BIM和BIM相关软件[J].土木建筑工程信息技术,2010(4):110-117.

作者:吴进松 王棋杭 王元顺 单位:福州外语外贸学院


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