装配式建筑一体化数字化建造的思考与应用论文_程兵,付曙烁

装配式建筑一体化数字化建造的思考与应用论文_程兵,付曙烁

山东经典建设工程有限公司 山东济宁 272100

摘要:随着科学技术的不断创新,我国建筑行业也在创新技术改革的推动下得到了健康稳定的发展,装配式建筑的出现为二战之后世界的房屋紧缺解决了燃眉之急,装配式建筑的设计、加工、装配一体化技术是当前比较热门的一项话题,也是制约装配式建筑发展的一项难题。探究装配式建筑核心技术,可以帮助完善装配式建筑、结构、机电、装饰全方位的技术体系。因此,在装配式建筑发展的关键时期,本文从多个角度探析其发展思路,深入剖析其面临的难题,并提出了三个一体化的发展思路,希望能对装配式建筑的发展提供建设性意见。

关键词:装配式建筑;一体化;数字化建造

为实现“设计、装配一体化”,通过现代化的信息技术,建立信息化管理平台,解决设计—生产—装配脱节的问题,实现项目各参与方的信息共享、协同工作。新型装配式建筑是建筑行业的一次革命,也是对现有生产经济的一次革新,必然会带动起生产力和生产关系的变革。但是当前的发展形势仍然受到很多问题限制,解决这些问题成为了当前面临的主要挑战。

1装配式建筑的类型

1.1板材型建筑

板材型建筑就是大板建筑,板材型建筑主要材料是较大型的内外墙板、楼板以及屋面板等等,在全装配式建筑中运用较多。板材建筑能够有效的减轻结构所带来的重量,并且有效将建筑的使用面积扩大,对建筑的抗震能力也有所提高。板材型建筑中内墙板主要材料是由钢筋混凝土组成的,分为实心板以及空心板两种,而外墙使用的大多是带有保温层的复合板,其主要材料是泡沫混凝土和大孔混凝土。板材型建筑具有一定的制约性,并且在设计的过程中对节点要求较高。

1.2砌块型建筑

砌块型建筑是指墙体由预制块材料所建造的建筑,砌块型建筑主要用于低层建筑,而建筑中的砌块分为大型、中型以及小型三种,有空心砌块以及实心砌块,砌块型建筑生产工艺较为简单,并且施工便利,施工造价也相对较低,这些都是砌块型建筑的优点。

2装配式建筑发展意义

2.1建筑市场持续发展的推手

发达国家的装配式建筑已经形成成熟的市场,每年此类建筑有上千亿美元的市场规模,中国在2015年城镇化率还只有56.10%,与发达国家80%的水平还有很大差距,中国大规模建筑还会持续30年左右,可以预见,中国住宅产业化变革的市场机会超过千万亿元,并将在未来数年内迅速释放。

2.2拉动地方经济的利器

建筑工业化作为一整个产业链,其发展将会带动零部件工业规模的扩大,在某种程度上可以填补新常态下各行政地方传统产业衰退留下的经济空白和实现动力转换,相比于装配式机械设备而言,装配式建筑具有明显的优势,一栋装配式建筑分解成成品件约为8万个,一辆丰田汽车成品件数量约为3万个,一架波音747飞机部件数量为600万个。

3装配式建筑的发展面临的问题

首先,作为一项新型的建筑生产方向,当前尚且没有形成一个集装配式研发、设计、加工、装配为一体的龙头发展企业。其次,作为政府部门、科研机构、企业和公众媒体等同装配式建筑一体化技术相关单位,当前对于装配式建筑的认知还不统一,无法组合形成研发、加工、装配、技术、管理、市场一体化的产业模式。

3.1体系还不够成熟

这种问题重点突出表现在装配式建筑的设计关键技术还不够成熟,装配式建筑的设计系统集成还不能够完整,现存的装配式建筑设计创新能力还不够,存在着的装配式建筑维护设计还有一段距离。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了表现出装配式建筑的优势,必须要有一条高效的操作生产线,但是这条生产线需要多条生产工序,人工干涉也比较多,人工费用高,人工效率低下,目前并不容易实现

3.2装配工法还不够成熟

装配式建筑的建立必须要具备标准化、协同化、工具化的装配结构体系工法。当时目前建筑结构和机电装修部分的一体化水平还比较低,不容易实现。也没有一个比较完善的装配式管理技术,无法发挥出其整体性优势。这个问题重点体现在从设计、部品件生产、装配施工、装饰装修、质量检测的全方位生产链关键技术需要的集成工

4.1装配式建筑核心是“集成”

BIM方法是“集成”的主线。这条主线串联起设计、生产、施工、装修和管理的全过程,服务于设计、施工、运维、拆除的全生命周期,可以数字化虚拟,信息化描述各种系统要素,实现信息化协同设计、可视化装配,工程量信息的交互和节点连接模拟及检验等全新运用,整合建筑全产业链,实现全过程、全方位的信息化集成。

4.2装配式建筑的典型特征

标准化的预制构件或部品在工厂生产,然后运输到施工现场装配、组装成整体。在装配式建筑BIM应用中,应模拟工厂加工的方式,以“预制构件模型”的方式来进行系统集成和表达,这就需要建立装配式建筑的BIM构件库。

5一体化对于装配式建筑建设的要求

5.1产业化要求装

配式建筑同一般建筑一样,都需要建立起建筑、结构、机电、装修四个系统,并将四个系统整合为一个完整系统,并辅助成为一个大的系统,也就是建筑工程项目系统。这四个系统既是独立存在的,也是附属于大的建筑系统。也就是说不但每一个子系统属于装配式,整个大系统同样属于装配式。技术体系是方法、标准、规范,是发展装配式建筑的支撑。技术体系的建立同时需要兼顾装配式建筑特点特性和生产组织方式。依据装配式建筑的固有特性,需要设计技术、生产技术、装配技术的集成创新,使得技术体系便于落地,利于市场化推广,促进社会化大生产。管理模式的创新,离不开市场机制的协同。从生产关系对生产力的反作用角度来看,切实需要结合装配式建筑特点,创新市场机制。需建立装配式建筑工程总承包投标管理办法。装配式建筑项目通过方案设计批复后,建设单位即可采用工程总承包(EPC)模式,实行设计、生产、装配一体化招标。需创新装配式建筑质量监管体系。

5.2工业化生产需求

为了实现整体效益,就要从产业链统筹考虑设计产品的生产、装配问题。需要将产品标准化生产,这就意味着需要考虑工业机械化水平,并以此来设计优化产品,最终达到规模化生产。首先,需要继续研发和优化标准化设计,帮助产品实现自动化、规模化生产,只有这样才能够降低生产成本,提升效率。其次,针对装配式结构体系的连接节点进行科技攻关,帮助提高现场加工、装配速率,彻底改革生产方式,突出装配式建筑的优势。优化现有的灌浆套筒连接节点,保证连接可靠的同时,减少钢筋外露,提高工厂生产效率和现场构件连接效率。研发型钢螺栓连接、组合节点连接、预应力连接技术,提高连接效率,易于更换修复。采用抗震性能化设计。通过深入的计算分析,研判结构可能出现的薄弱部位,提出针对性的抗震加强措施。性能目标包含结构在小震、中震和大震下的性能状态和损伤程度。开发集运输、搬运、安装、存储功能为一体的复合型机器人,替代产业工人进行高效作业,实现钢筋骨架和模具的自动化运输和组装,大幅提高工效和自动化水平。

5.3建筑产业化发展需求

为了推动装配式建筑的发展,除了需要建立起一定的完善技术体系,还应该建立起与之匹配的管理模式,设计市场机制,搞好市场环境氛围,推动技术、管理、市场一体化模式的发展。打破现有市场经济冷淡的环境,为装配式建筑的发展铺平道路。建筑、结构、机电、装修设计互为约束、互为条件。通过模数协调,研究功能协同技术(机电系统、结构体系支撑并匹配建筑功能、装修效果)、空间协同技术(建筑、结构、机电、装修不同专业空间协同,消除错、漏、碰、缺)、接口协同技术(建筑、结构、机电、装修不同专业的接口标准化,实现精准吻合),有效打造一体化系统性的集成设计平台。

结束语:总之,在国家战略导向下,装配式建筑的发展步伐已全面提速,国家和各地方的产业化发展政策已陆续出台,装配式建筑是当前十分具有前景的一项建筑关键技术,探究装配式建筑的设计、加工、装配一体化有利于推动建筑行业的发展,提高我国社会经济水平。

参考文献:

[1]肖明.日本装配式建筑构件加工与现场施工[J].住宅产业.2017(5):35

[2]于龙飞,张家春.基于 BIM 的装配式建筑集成建造系统[J].土木工程与管理学报,2015,32(4):73-78,89.

论文作者:程兵,付曙烁

论文发表刊物:《防护工程》2017年第32期

论文发表时间:2018/3/24

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