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关于复合材料论文 摘要:随着建筑工程项目的生产和建设要求越来越多样化和高效化传统建筑材料和系统设计模式已经难以满足现代建筑工程设计要求对新型建筑材料玻璃纤维增强复合塑料(GFP)的性能和在建筑工程节能中的具体应用进行介绍针对建筑工程多专业协同设计特点提出BIM技术协同设计及三维建模过程并使用AutodeskevitMEP软件结合给排水管道系统设计要求进行建筑信息模型建模利用软件内置碰撞检查功能对管道系统敷设方式进行初步优化 关键词:建筑信息模型;玻璃纤维增强复合材料;三维仿真;协同设计 随着计算机技术、电子信息技术等的发展世界已逐渐从工业时代进入信息时代信息技术使航空航天、机械制造、电子科技等各行业的运作方式发生了巨大变革在生产效率、产品质量和科技含量等方面均取得大幅度提升12而建筑工程作为一个各国生产总值占比极大的行业其资源利用率、能源消耗率和生产效率却没有达到应有的状态据美国建筑科学研究院(NIBS)研究结果显示美国年建筑工程规模为21800亿美元其中非增值工作量超过40%而同年制造产业非增值工作量为21%若建筑工程能将非增值工作量与制造产业持平则每年可节约产值约为4000亿美元3研究发现行业发展水平的高低主要依赖于其产业生产流程及相关技术应用程度而对于建筑工程行业而言一个完整的建筑工程项目在设计过程中通常被分为建筑、结构、电气、给水排水系统和供暖几个独立的部分进行由于专业不同和部门间信息不流通导致项目信息交互过程容易出现问题因此工作效率下降45建筑信息模型(BIM)技术是以三维数字模型文件和计算机集成技术为基础通过建立建筑信息数据模型搭建项目各参与方协同合作平台解决项目中不同部门异构性问题实现对建筑工程各个生命阶段的全局信息共享为建筑工程的设计、建造等方面提供集成管理环境能够有效提高建筑工程的生产和管理效率6我国的建筑工程目前还主要集中在基础建设上其生产效率和管理水平较低具有较大的优化发展潜力本文提出一种基于BIM技术的建筑工程协同设计方法并结合玻璃纤维增强复合材料对其在建筑节能方面进行研究 1复合塑料材料在建筑工程节能中的应用 1.1复合塑料材料性能介绍 使用复合塑料材料作为现有建筑改造及新建建筑施工的构件原料能够很大程度上降低建筑能耗节约资源其中玻璃纤维增强塑料(GFP)是一种由合成树脂为基体材料玻璃纤维为增强材料经过多层工艺制成的新型复合材料7GFP作为建筑材料具有以下性能特点:(1)力学性能优异GFP材料质轻同时强度高、抗疲劳性和减振性好适合作为承力构件;(2)设计性好GFP材料采用注塑成型工艺导致其结构、尺寸和性能具有较强的可塑性通过GFP材料内部纤维含量及分布的变化可以强化纤维材料作用效果加强材料性能;(3)耐受性强GFP材料由于表面电阻较大其耐化学腐蚀性和耐候性较强具有更长的使用寿命;(4)隔音效果佳GFP材料阻尼性能较好能够起到隔音作用;(5)电性能优GFP材料介电性较好在一定宽度范围内的透波性能优良同时绝缘性较好 1.2复合塑料材料在建筑工程节能中的具体应用 GFP材料在建筑工程节能中的具体应用包括以下几个方面:(1)建筑给水排水管道系统与常用的金属和钢筋混凝土材料相比GFP材料由三层结构组成其中内衬层为树脂材料摩擦阻力小、能耗低且耐腐蚀性强在相同半径或能耗条件下输送能力比金属管高20%以上结构层为玻璃纤维增强材料强度和弹性模量大是结构中的承力作用层外保护层为其他材料起二次保护作用另外GFP材料质量轻施工费、安装费和材料成本均较低生产能耗小;(2)建筑门窗建筑工程中能耗一半以上是通过门窗损失的因此门窗材料的选择和施工是建筑节能的关键GFP材料拉伸强度达360MPa弯曲强度达270MPa能够弥补铝合金等金属材料强度差、易变形等缺陷热绝缘系数达9.96m2K/W具有较好的隔热、隔音作用热变形温度为200在室内外温差较大时不易产生缝隙同时优质GFP材料有害物质含量在国家规定的限定范围内符合绿色建材推广要求是建筑门窗材质的良好选择(3)其他建筑构件包括停车场地板、通风橱、水箱、屏蔽房、电缆桥架等 2建筑工程BIM技术协同设计及建模 2.1建筑工程 BIM技术协同设计协同设计是指针对工程项目创建信息分享平台对不同专业的信息资源进行整合及文档归置通过软件将信息数字化并赋予各成员不同查看及调用信息权限以达到专业协同信息协同设计、施工及消费者三方协同共同完成设计目标的目的其最大特点是允许多名参与方对同一项目进行处理协同性强8BIM技术将建筑工程设计中的多专业协同设计从二维平面图纸转向三维仿真通过软件技术支持将建筑项目参与各方通过BIM模型实现信息集成及实时传递共享具有传统设计方案无法比拟的优势为了更好完成BIM技术的协同设计需要建筑工程项目中各独立部门相互配合遵循规定的工作流程确保设计过程顺利有序进行首先应建立BIM技术信息交换平台然后确定所需的硬件和软件完成BIM模型的构建其中可在三维设计软件操作界面中设计参数并将信息共享不同参与方根据整体参数调整自身专业设计随时更新和调取最新模型使最终设计能够满足实际生产要求并最大程度提高设计效率BIM技术在建筑设计过程中的应用优势包括:(1)能够将建筑工程的实际信息转化为参数设置进行编辑、修改和建模同时信息内容含量增大由二维图像几何信息转变成覆盖材料类型、物理特性等三维非几何信息;(2)BIM模型的使用贯穿于整个建筑工程的生命周期中能够跟进项目进度使各参与方均能及时了解项目的最新信息设计成果能直接在协同设计平台分享提高建筑工程项目的决策质量和生产效率 2.2建筑工程 3BIM技术建筑节能复合材料的应用实例研究 3.1BIM技术和给排水专业协同设计 3.2给排水管道系统模型建立 给排水管道系统模型建立过程包括:(1)基本设置将给排水管道系统构件加载至MEP软件实现参数设置通过“机械设置”对话框界面编辑参数;(2)管道敷设可将给排水管道系统CAD二维平面图纸链接至中心文件中作为创建BIM模型的空间相对位置定位参考在软件标准件数据库中调用设备型号根据实际施工需要选择合适的GFP材料载入族文件设置管道构件类型及属性然后对管道系统进行铺设打开“常用”选项卡根据“机械设置”中设定的要求选择绘制管道类型最后将管道和设备通过管线连接在合适位置放置管路附件;(3)管道防碰撞检查在完成给排水管道系统BIM模型建立后需根据管道与设备间的三维构图利用evitMEP软件“协作”运行功能区的“碰撞检查”功能对话框对设计中是否存在碰撞问题进行初步考量并调整 4结语 我国作为能源消耗大国其中建筑工程能耗占我国能源消耗总量的30%以上因此建筑节能是建筑工程主