基于BIM的装配式建筑设计技术讲义87

基于BIM的装配式建筑设计技术中国建筑科学研究院主要内容一、装配式建筑及十三五重点项目简介二、基于BIM的装配式建筑设计技术三、结语与展望主要内容一、装配式建筑及十三五重点项目简介二、基于BIM的装配式建筑设计技术三、结语与展望布料及振动立体养护窑PC脱模翻转台PC入库PC存放区PC运输装配式建筑:工厂流水线生产、现场吊装的建筑建造方式PC起吊现场PC安装李克强主持召开国务院常务会议（2016年9月14日）会议后，出台政策《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》国办发【2016】71号装配式构件特点：精细化设计、多专业信息的集成

适合应用BIM技术多专业协同、精细化设计2017.7.13，在国谊宾馆召开的“装配式建筑装修与建筑设计一体化及BIM技术应用经验交流会”上，住建部总工陈宜明发表重要讲话，陈宜明总工表示，装配式建筑可形象地概括为“一体两翼”：“一体”主要指建筑体系完善、成熟和可复制、可推广“两翼”中，“一翼”是以EPC工程总承包方式承建装配式建筑；另“一翼”是基于BIM技术的一体化设计。促进三个问题的解决：第一是促进取消、消灭目前装配式建筑广泛存在的二次设计；第二是大力推广从构件设计生产到装饰装修设计施工的一体化设计模式；第三是推广基于BIM的一体化设计，大力推广BIM。住建部总工陈宜明：一体两翼稳步推进装配式建筑发展牵头单位：中国建筑科学研究院完成自主知识产权的预制装配式建筑体系BIM平台及应用软件解决预制装配式建筑设计、生产、运输和施工各环节中协同工作的关键问题建立完整的基于BIM的预制装配建筑全流程集成应用体系国家“十三五”重点计划项目基于BIM的预制装配建筑体系应用技术（2016YFC0702000）主要内容一、装配式建筑及十三五重点项目简介二、基于BIM的装配式建筑设计技术三、结语与展望2.1基于BIM的全专业协同设计系统BIM全专业业协同同设计系系统提供建筑、、结构构、给给排水水、暖暖通、、电气气、绿建建全专业业设计计软件共享模模型数数据，，互相相引用用参照，实现现专业业内和和专业业间协同设计具有快速建建模、、智能能调整整、批量量成图、、精确确统计计等多多种辅助设设计工工具精细化化设计计方案设设计规划设设计高品质质渲染染建筑专业（（PKPM-ArchiCAD）自动生生成施工图图、工工程量量清单单建筑模模型结构模模型整体分分析建筑-结构数数据共共享，，双向向互通三维钢钢筋施工图图精细设计机电专业灵活和精确的建模方式管线智能化化连接接灵活选选择参参与碰碰撞检检测的的构件件类型碰撞点点列表表可视化化显示示碰撞撞构件件和碰碰撞位位置碰撞检检测，即时时调整整在设计计过程程中可可不离离开当当前环环境直直接完完成碰碰撞检检测，，即时时解决决冲突突专业间间相互互参照照和提提资机电专业参参照建筑和和结构模模型建筑专专业参参照机电和结构构模型型机电管道的的开洞洞及电电气预预埋信信息可可提资资给建建筑、、结构，，并实现自自动开洞。开设备备洞2.2基于BIM平台的的装配配式建建筑设设计基于BIM平台的的装配配式建筑设设计软件系统（PKPM-PC）现方案案：1、采用用集成成式飘飘窗，，与外外墙板板集成成为标标准预预制构构件，，便于于施工工。2、微调调面宽宽尺寸寸，符符合2M模数，，统一一外墙墙板种种类。。3、横纵纵向剪剪力墙墙尽量量对齐齐，创创造规规则的的结构构大空空间，，内部部更具具备灵灵活性性。4、优化化阳台台板（（6种改为为3种）、、空调调板尺尺寸（（4种改为为1种），，减少少部品品构件件的种种类，，使其其模块块化标标准化化。原方案案：1、传统统飘窗窗做法法，不不利于于装配配式建建筑施施工。。2、面宽宽尺寸寸模数数序列列多2900、3000、3100、3400、3500、3900、4000，以致致于外外墙板板种类类多。。3、平面面不规规则，，体型型凹凸凸太多多，横横纵向向剪力力墙没没有对对齐。。4、阳台台板、、空调调板等等部品品构件件种类类多。。14323AED3000B33300034004000340040003000340036008种开间间尺寸寸（100模数））4种开间间尺寸寸（200模数））引自中中建科科技标准化化设计计第一一层面面：开开间进进深模模数化化、标标准化化

户型库单元模型建筑单体标准化化设计计第二二层面：：户型型标准准化，，模块化化设计计室内塑塑钢门门楼梯电电梯处处甲级级防火火门入口处处塑钢钢门连连窗建筑门门窗起居室室整体实实木壁壁柜卧室卫生间间书架一体沙沙发浅色整整体墙墙板电电视墙墙实木木复复合合地地板板白色色立立邦邦乳乳胶胶漆漆水水性性涂涂料料墙墙面面实木木复复合合地地板板白色色立立邦邦乳乳胶胶漆漆水水性性涂涂料料墙墙面面一体体式式整整体体防防水水托托盘盘SMC/彩钢钢板板装修修一一体体化化设设计计：：室室内内装装饰饰2.2.2装配配式式结结构构方方案案及及施施工工图图设设计计流流程程建模与拆分结构建模预制指定参数检查指标统计效果预览整体计算填充构件转荷载整体计算施工图设计构件配筋脱模吊装构件编号施工图出图计算书内置置几几十十种种常常见见构构件件类类型型常见见附附件件可可供供选选择择按国国标标图图集集建建立立的的开开放放预预制制构构件件库库为全全产产业业链链应应用用提提供供支支撑撑预制制部部位位、、预预制制构构件件类类型型指指定定构件件类类型型：：叠合合梁梁（（包包括括外外挂挂墙墙板板））预制制柱柱预制制墙墙（（包包括括内内外外墙墙、、外外雇雇墙墙板板以以及及洞洞口口填填充充等等））叠合合板板（（钢钢筋筋桁桁架架叠叠合合板板、、预预应应力力叠叠合合板板））空调调板板飘窗窗（（墙墙开开洞洞形形式式下下））预制制指指定定及及拆拆分分智能能化化的的拆拆分分参数数指指定定预制制拆拆分分拆分分调调整整预制制指指定定及及拆拆分分装配配式式拆拆分分及及深深化化设设计计智能能化化拆拆分分与与灵灵活活的的干干预预手手段段拆分分尺尺寸寸、、重重量量控控制制自动动套套用用标标准准构构件件库库智智能能化化拆拆分分灵活活的的拆拆分分调调整整现浇浇节点点设计计拆分分合合理理性性检检查查与与调调整整实现现预预制制构构件件重重量量、、尺尺寸寸以以及及碰碰撞撞检检查查，，结结合合构构件件生生产产、、运运输输、、施施工工方方案案调调整整拆拆分分模模型型参数数校校核核预制制率率统计计外墙墙叠合合板板预制制率率楼梯梯预制制率率统统计计构件件分分类类统统计计引自自山山东东同同圆圆《装装配配式式混混凝凝土土结结构构技技术术规规程程》》JGJ1-2014对装装配配整整体体式式混混凝凝土土结结构构采采用用的的是是等同同现现浇浇结结构构设设计计，在在SATWE软件件现现浇浇设设计计的的基基础础上上完完成成下下述述设设计计内内容容：：既有有预预制制又又有有现现浇浇时时，，现现浇浇部部分分地地震震内内力力放放大大现浇浇部部分分、、预预制制部部分分承承担担的的规规定定水水平平力力地地震震剪剪力力百百分分比比统统计计叠合合梁梁纵纵向向抗抗剪剪计计算算预制制梁梁端端竖竖向向接接缝缝的的受受剪剪承承载载力力计计算算预制柱底底水平连连接缝的的受剪承承载力计计算预制剪力力墙水平平接缝的的受剪承承载力计计算装配式结构分析析设计PKPM-PCPKPM结构软件件V3.1模型内力、配筋筋现浇部分地地震内力放放大叠合梁纵向向抗剪及连连接计算浆锚搭接螺栓连接套筒连接连接方式一一连接方式二二窗下墙配筋筋构造钢筋键槽、粗糙面竖向连接（（套筒、浆浆锚、螺栓栓）水平连接（（封闭、搭搭接）外叶板连接件边缘构件调调整预留洞口避让与梁、板钢钢筋搭接钢筋与埋件件避让免外模外架架节点调整整装配式竖向向构件的连连接施工图设计计构件配筋便捷的修改改方式，二二维修改三三维钢筋显显示根据计算结结果形成配配筋装配式结构构专业施工工图设计装配整体式式结构设计计专项说明明1、装配式结结构类型，，各单体预制构件布布置情况等；2、设计依据据及配套图图集；3、连接材料料及性能的的要求；4、预制构件件制作和安安装施工说说明，包括括对材料、、质量检验验、运输、、堆放、存存储和安装装施工要求求等；5、对预制构构件深化的的设计要求求，包括预预制构件吊吊装和安装装定位、连连接施工等等阶段的复核计算要求和预设设连接件、、预埋件、、临时固定定支撑等的的设计要求求；6、预制构件件制作、安安装施工的的质量验收收要求；7、连接节点点施工质量量检测、验验收要求。。8、预制率或装装配率计算算汇总表。装配整体式式结构施工工图（平法图、、拆分原则则图、连接接节点图等等）装配整体式式结构计算算书（连接计算算，预制构构件脱模、、吊装计算算等）简化装配式式方案设计计流程，满满足设计院院报审要求求建模及模型型调整预制构件的的指定及拆拆分调整整体计算分分析及传统统计算书输输出施工图设计计及图纸生生成PC计算书指标标及表单统统计输出结构模板图墙柱定位图墙柱平面布置图梁板平面布置图2.2.3装配式建筑筑的深化设设计流程模型深化构件调整配筋调整附件补充专业提资算量统计模型检查碰撞检查构件校核加工详图构件编号拆分图纸构件详图材料统计构件、配筋筋调整调整构件钢筋管线、洞口口的精确预预留，尺寸寸应采标准准、统一管线路由应应与精装修修合理配合合卫生间洁具洞口预预留参照国国标图集精精确定位排水立管全部外置，，不占用户户内卫生间间、厨房面面积，产权权清晰、便便于维护。入户水管吊顶内内敷设，可可减少湿作作业，无需需增加地面面垫层厚度度，检修方方便。与洁具连接竖竖向给水管管道应尽量量设置于现现浇部位，，如确实需需在预制墙墙体留槽，，统一设置置25X10mm竖向通槽。。机电、装修修一体化设计碰撞检查后后碰撞检查前前管线定位洞口预留线盒、配电电箱预埋管线连接及及预埋线管开槽开关插座支架、吊架架预埋机电预留预埋43机电管线及及工艺预留留预埋设计计检查自动避让避让规则洞口加强切断规则交互修改板洞钢筋避避让预留预埋洞洞口避让碰撞检查&参数校核装配式拆分分及深化设设计问题列表与模型关联，准确定位碰撞检查及及设备提资资参数合理性检查规范构造检查短暂工况验算脱模验算吊装验算重心验算配筋验算安全系数计算公式参数构造

吊件脱模配筋构件验算吊装检查根据吊车承承载能力、、吊臂距离离、构件重重量检查全全楼构件的的超载情况况。自动生成全套的的构件加工工详图，保保证交付成成果质量叠合板详图图叠合梁详图图外挂板详图图三明治墙详详图柱详图预制楼梯详图装配率统计计材料统计结构机电装修深化加工施工建筑调整校核提资建筑、结构构、机电设计综合模型深化深深度和精度度满足生产产工艺条件前前置施工条件前前置一体化设计计1BIM设计模型构件详图工人录入数控加工231BIM设计模型数控加工传统：智能：基于BIM模型的CAD-》CAM：1、无需图纸纸环节，电电子交付2、减少二次次录入，提提高效率，，减少错误误BIM的核心价值值—从设计到生生产应用BIM技术实现基于供应链的优优化排产装配式智慧慧工厂管理理平台基于BIM的装配式智慧工厂管管理平台通过BIM平台实现与与设计数据自动对接实现自动化加工生产可视化构件件管理工厂管理平台在中建科技构件件厂已投入运行行BIM装配式钢结构建筑设计软软件建筑设计结构系统设备与管线线系统内装系统外围护系统统平面设计立面设计细部构造结构体系杆件设计节点设计外墙板屋面板外门窗主体结构连连接节点与各系统连连接节点给水排水通风空调电气和智能能化燃气设备综合管线地面、墙面面轻质隔墙、、吊顶内门窗厨房、卫生生间装配钢结构构建筑深化设计内内容组合楼板主要部分低层冷弯薄薄壁型钢住宅设计软件冷弯薄壁型型钢结构体体系主要用用于3层及以下的的城镇住宅宅。房屋是是全部由薄薄壁钢材在在现场组装装成的“盒盒子”结构构。其主要由三三个系统组组成1）墙体系统统2）楼盖系统统3）屋盖系统统设计依据《低层冷弯弯薄壁型钢钢房屋建筑筑技术规程程》JGJ227-2011钢管束墙体三三层高度一一节；三层梁同时时安装；商品混凝土土混凝土灌入入钢管形成成的空腔钢管束剪力力墙结构住住宅设计软软件装配式建筑筑设计系统统PKPM-PC应用项目案案例项目一：上上海中森-普洲电器项目效果图图序号事项具体内容1项目名称上海普洲电器有限公司新建厂房项目2建设单位上海普洲电器有限公司3建设规模地上5层，地下1层总面积为13426㎡，建安费3000万4管理特点源头控制成本全程设计优化工程管理前置全面增值服务BIM高效运用5BIM软件在项目全周期中，利用PKPM-BIM平台，建立统一的三维可视化数据模型，进行各专业设计、出图、管理，达到专业之间数据无损传输，提高效率，提高设计质量项目概况项目名称：上海普洲电电器有限公公司新建厂厂房项目引自上海中森全程采用PKPM-BIM技术。在设设计过程中中深度融合合BIM技术，对精精装点位设设置、管线线预埋、钢钢筋埋件等等部位进行行碰撞检查查，规避常常规设计各各专业独立立进行，相相互间缺乏乏有效沟通通，带来施施工碰撞的的问题。对对项目的吊吊装、成本本、质量、、和后期运运维具有重重要指导意意义。引自上海中森项目一：上上海中森-普洲电器BIM应用-设备1喷淋布置3管道避让2强电布置4管线连接1总模型3层模型引自上海中森项目一：上上海中森-普洲电器1结构模型2板模型5梁模型6节点模型3深化模型4柱模型BIM应用-结构引自上海中森项目一：上上海中森-普洲电器BIM应用-碰撞检查与与材料清单单1专业间碰撞检查2PC碰撞检查3建筑清单4门窗表5机电清单6土建清单引自上海中森项目一：上上海中森-普洲电器BIM应用：梁板柱节点精精细化设计计、模拟引自上海中森项目一：上上海中森-普洲电器BIM应用：梁精细化设设计、模拟拟引自上海中森项目一：上上海中森-普洲电器BIM应用：自动生成施施工图引自上海中森项目一：上上海中森-普洲电器项目二：中中建科技-福建省某实实验室项目目项目概况本项目位于于福建省，，总建筑面面积16956.45平方米，建建筑高度63米，包含地地上13层及地下1层；一至十十三层为主主要功能为为实验用房房；地下一一层为配套套停车和设设备用房；采用装配式框架-剪力墙结构构。预制构件类类型：预制柱、预预制梁、预预制板、预制楼梯、、外挂板预制外墙板（石材反打）干挂石材外墙屋顶隔音金属幕墙预制外墙板（氟碳喷涂）PC装配式深化模型AC建筑模型结构计算模型2.9项目设计实实施流程案案例应用点一：：建筑结构构模型转换换建筑模型可可直接转化化为结构模模型，接力力结构计算算，将建筑筑结构两个个专业高效效地协同在在一起。在完成结构构计算后，，结构模型型可转化为为PC装配式深化化模型，可可携带结构构计算结果果指导后期期构件深化化。应用点二：多专专业协同工工作在BIM系统中，建建筑专业内内部使用实实时协同的的方式，可可使用颜色色区分设计计人，权限限分明。在专业之间通过协协同的方式，在在本专业完完成上传后后其他专业业可下载对对应版本进进行参照。建筑专业内部协同机电与结构构专业协同同项目二：中中建科技-福建省某实实验室项目目应用点三：复杂杂节点建模模及优化运用BIM技术用参数数化建模的的方法细致致地表达出出复杂的构构件外形轮轮廓，在框框剪结构拆拆分中可自自动完成切切角处理等等工作。运用BIM技术可实现现钢筋避让、复杂杂节点模拟拟等应用，，确定施工工可行性，，降低施工工难度，在在设计阶段段解决施工工中可能遇遇到的问题题。柱与楼板切角处理板边倒角处理外挂墙板防水构造梁柱节点钢筋避让项目二：中中建科技-福建省某实实验室项目目应用点四：深化化图纸生成成基于BIM装配式方案案设计后，，可自动生生成构件详详图构件深化—外挂墙板构件深化—叠合梁构件深化—叠合板项目二：中中建科技-福建省某实实验室项目目项目三：山山东同圆-中铁壹号住住宅地块房房地产开发发项目应用点：BIM模型建立基基于BIM的构件拆分分及施工图图构件算量统统计构构件深化设设计及详图图引自山东同圆BIM整体模型BIM标准层模型拆分模型图平面拆分施工工图构件详图引自山东同圆模型与构件库库1.REVIT通过构建族来来建立预制构构件模型2.随着族库的丰丰富，需要配配合高效的检检索工具1.PKPM-BIM通过拆分来自自动生成预制制构件模型2.本身提供了高高效的预制构构件共享库效率提升50%REVIT软件PKPM-BIM平台碰撞检查1.需要配合NAVIS软件运用1.PKPM-BIM本身解决了部部分碰撞问题题效率提升20%施工图生成1.需要大量后期期调整1.自动生成效率提升50%PKPM-BIM平台效率提升工程量统计1.鉴于REVIT软件部分功能能不完善及建建模是发生遗遗漏及重叠的的情况，统计计结果不够准准确2.前期需要对参参数进行系统统规划1.自动生成效率提升50%运行速度1.当模型较大时时，软件卡顿顿很明显1.运行顺畅效率提升50%引自山东同圆项目四：上海中森-路劲松山项目目项目效果图项目概况本项目共有31栋楼。落实装配面积积：100%单体预制率：：40%结构体系：装装配整体式剪剪力墙保温形式：内内保温预制构件类型型：预制墙板、预预制梁、预制制板、预制楼梯、预制阳台、预制凸窗以及及预制隔墙标准层户型图图3D深化模型建筑模型设备模型结构模型全专业集成模模型项目四：上海中森-路劲松山项目目全专业楼层模模型全专业全楼模模型项目四：上海中森-路劲松山项目目应用点：PKPM-BIM接力建筑模型型转换为结构模型装配式拆分设设计塔吊模拟及参参数检查装配式指标统计判定模型深化及详详图输出（剪力墙、叠合板）接力生成结构构