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干货!基于Allplan软件装配式结构设计制造研究

时期:2021-11-25 01:42 点击数:
本文摘要:现在装配式深化设计存在的缺陷,针对传统设计软件的不足,创新性地使用 Allplan 三维结构深化软件举行 PC 构件的深化设计,并应用到“世界外国语学校宿舍楼”项目中。效果讲明,Allplan 在深化设计中具有提高专业间的协同水平、提升深化设计事情效率、提高构件的生产质量等优越性。1、装配式技术生长概况 1.1 装配式修建特点分析现在,针对装配式结构,《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ1—2014)等相关规范中均有提及“等同现浇”的观点。

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现在装配式深化设计存在的缺陷,针对传统设计软件的不足,创新性地使用 Allplan 三维结构深化软件举行 PC 构件的深化设计,并应用到“世界外国语学校宿舍楼”项目中。效果讲明,Allplan 在深化设计中具有提高专业间的协同水平、提升深化设计事情效率、提高构件的生产质量等优越性。1、装配式技术生长概况 1.1 装配式修建特点分析现在,针对装配式结构,《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ1—2014)等相关规范中均有提及“等同现浇”的观点。

事实上,传统修建与装配式修建从设计理念和施工流程上具有较大差异,尤其在节点毗连方式及施工工艺等方面[1]。装配式修建相比传统修建而言,存在着庞大的经济、技术和情况优势:①可大大提升修建质量;②提升施工效率,缩短工期[2];③有效节约修建质料,节能减排;④提高工人生命宁静保障。1.1.1 提升修建质量装配式修建不能简朴地明白为施工工艺的革新,它是整个设计流程、治理模式、运维方式等的改变。与传统模式差别,装配式深化设计必须高精度、高协同化,才气保证构件生产准确无误。

同时,构件接纳机械化、自动化生产模式,大幅提升构件生产质量,进一步升修建整体品质。1.1.2 提升施工效率,缩短工期预制构件生产是一种集约式的治理模式,其机械化水平高,并全面实现自动化、智能化,极大地改善了以往粗放式的生产方式,进而提高生产效率[3]。

此外,工厂生产不受外界情况的约束,大部门生产事情由传统的室外转向室内。1.1.3 节约建材,节能减排对比传统修建业,装配式修建可有效节约修建质料,节能减排:①淘汰磨具质料消耗,可节约用量约50%;②可大幅制止工业垃圾的生成,减幅达50% ~ 80%[4];③通过合理设计和施工的装配式混凝土结构比现浇混凝土结构节约55% 的混凝土和40% 的钢筋用量,还可促进废旧修建原料的再使用[5]。1.1.4 提高工人生命宁静保障由于装配式修建的工厂化生产,现场施工人员大幅淘汰,高空及外脚手架施事情业淘汰,使事故发生的概率大大降低,从而提高了对工人生命宁静的保障;同时,工厂工人及现场工人越发稳定,提高了队伍的专业素养,使得宁静培训的有效性更强[4]。1.2 制约装配式深化设计生长的关键因素装配式结构设计的精髓在于各专业间的协同设计。

差别于传统设计思路,装配式设计要求各工种之间精密配合,从方案阶段到施工图阶段,再至构件生产加工阶段,均需要专业设计人员的完美配合,才气保证装配式工程的顺利举行。可是现在,海内装配式设计仍处于较为粗放的阶段,主要集中在以下几点。(1)结构专业内部的相互碰撞以及与水、电、暖等其他专业之间的碰撞。通例的装配式结构设计仍依赖于二维平台设计,无法对构件实施三维模拟拼装和各专业间的碰撞检查,造成PC 构件无法顺利装配,机电管线无法按设计要求部署,从而造成不须要的经济损失及分外事情量。

(2)施工精度要求提高。传统修建施工工艺误差往往以厘米盘算,而装配式工程以毫米精度控制。构件生产加工及现场吊装施工均需要在高精度控制下完成,否则构件将无法顺利拼装。(3)设计事情量成倍增长,校核事情繁琐庞大。

通例装配式结构深化设计基于二维平台,并凭据施工图对预制构件举行深化设计,致使该事情量往往是传统施工图设计的10 倍左右,且带来的施工图校核事情量也同步大幅增加,造成设计效率较低。(4)工程设计数据的通报相对落伍。装配式结构深化设计需注重各专业间的协同互助,只有专业间精密配合,才气保证项目的顺利开展。

然而,通例的深化设计流程大多基于二维平台,信息的通报主要依靠图纸相互审阅,信息通报的事情效率较低,且无法保证信息的完整性。(5)在预制构件的设计、生产、运输及运维全历程中,合理的构件拆分是做好深化设计事情的关键。

然而,传统的二维设计平台在深化阶段无法充实思量构件的可生产性、可运输性、可吊装性及可安装性[6]。1.3 基于Allplan 的三维装配式结构深化针对传统PC 深化设计历程中专业协同难度大、事情效率低下、施工精度无法满足要求等毛病[7],内梅切克工程有限公司专门为装配式结构深化设计研发了一款软件——Allplan Precast。同时,该软件又是一个开放的BIM 平台,可将设计、评估、构件的加工制作等阶段中各种设计元素全部转变为三维信息模型。

在项目应用历程中,不仅可以克服上述通例装配式结构深化设计流程中遇到的技术难点,还提升了上游设计与下游生产、施工之间的联系精密水平。Allplan 在举行装配式深化设计中,具有以下几个特点。(1)Allplan 改变了传统的二维设计思路,直接将设计效果以三维视角直观地出现在设计师、施工单元等各到场方眼前,在构件生产、吊装前即可举行构件的实体预拼装,利便设计师与施工人员实时针对施工现场可能会发生的技术难题举行商讨解决,大大提高施工效率。

(2)在装配式修建中,Allplan 为各专业设计人员提供有利的平台,利便差别工种的协同互助;提高专业间的配合精密度,进而保证构件生产与设计高度一致。(3)在确保模型准确无误的前提下,Allplan 软件可一键生成构件加工图纸,大大淘汰设计师在后期绘图的事情量,同时还可保证图纸与模型、图纸与构件的一一对应,确保构件生产的准确性,提高整个设计流程的事情效率。

2、深化软件Allplan 在“世界外国语学校宿舍楼”项目中的应用 2.1 项目概况“世界外国语学校宿舍楼”项目(以下简称“宿舍楼”项目)位于上海市青浦区徐泾虹桥商务区焦点区17-04 地块单元,总修建面积约为48000㎡。其中,宿舍楼为地上6 层的多层修建,层高4.5m,修建面积为9516㎡,接纳装配整体式框架结构体系。

凭据上海市相关政策要求,单体预制率不低于30%。联合修建功效的需求与结构宁静可靠性,将全楼结构构件拆分为预制框架梁、预制楼板、预制楼梯三类构件,经混凝土用量统计,单体预制率到达30%,满足土地出让要求。2.2 基于Allplan 软件的PC 构件深化设计2.2.1 Allplan 在处置惩罚专业间相互碰撞问题中的应用(1)在装配式结构深化历程中,最大的问题是构件深化统统都在二维平台举行事情,无法展现出施工现场构件吊装、拼装的历程,继而无法检查出构件在节点区是否可以顺利拼装,是否存在钢筋碰撞等问题。在“宿舍楼”项目中,使用Allplan 软件举行构件的三维实体建模,凭据结构施工图的配筋参数,根据相关图集及规范,举行钢筋的实体三维放样,保证每一根构件、每一根钢筋均与构件加工厂的生产尺度一致。

三维视图中,可直观地反映出节点区的三维碰撞,以便让辅助设计师实时作出调整,制止碰撞,保证构件可以顺利吊装,梁柱节点区钢筋亦可通过三维弯折举行有效避让(图1)。(2)由于预制构件是由预制构件厂根据深化图纸直接加工制作并运输至现场举行吊装,因而运送至现场的构件必须是包罗各专业的。这就导致在深化设计阶段必须思量其他专业与结构专业的碰撞问题,否则构件一旦生产错误,将造成较大的经济损失。

在“宿舍楼”项目中,此类问题主要体现在预制叠合板上的管线走位及管道洞口预留方面。使用Allplan 三维实体建模,将涉及到预制构件的机电管线、管道洞口等直接凭据施工图纸在三维模型中体现,直观地反映出管线走位与结构梁板的相对位置关系,在模型中举行调整,制止专业间的碰撞,保证预制构件与非预制构件在机电等其他专业的整体一致性。

凭据给排水专业提供的资料,对于将洞口直接部署到预制板上这一要求,软件不仅可实现对洞口是否与桁架筋相互碰撞的检查,而且针对洞口对板底漫衍筋的影响,软件亦可完成对结构是否需要接纳相应补强措施的检查任务(图2)。2.2.2 Allplan 在参数化建模中的应用在“宿舍楼”项目中,构件种类虽然不多,可是构件数量庞大。在深化设计历程中,除使用软件举行建模并深化设计事情外,还实验了该软件的SmartPart 参数化建模模块。

该模块的主要目的在于加速前期建模速率,提高建模的准确度,淘汰模型在调整修改时的事情量。差别于传统意义上的参数化模块,SmartPart 不需要庞大的盘算机语言,仅通过较为简朴的内部编程花样即可对较为庞大的三维模型举行参数化编辑。

图3 为Allplan 软件中自带的SmartPart 参数化建模编辑器。SmartPart 模块中,只需在“对话框”举行简朴的语言编程,即可完成对尺度构件的参数化界说。

在“宿舍楼”项目中,主要对预制叠合梁举行参数化建模。只需在“对话框”编写一个尺度的预制叠合梁参数,如梁的几何尺寸、钢筋信息、混凝土标号等,即可完成对预制叠合梁的参数化界说。如图4 所示,使用SmartPart 模块建立的尺度预制叠合梁模型及对应的钢筋模型。在建模历程中,可循环挪用尺度构件模块,只需要修改其相关的参数,即可衍生出相应的预制构件,大大缩短了建模用时。

此外,使用SmartPart 参数化模块不仅可以对框架结构中的梁、板及柱举行参数化设计,也可以对住宅外墙(开窗洞外墙、开门洞外墙)或实心剪力墙举行参数化设计,从而大幅提升在装配式住宅中深化设计的事情效率。2.2.3 Allplan 在数据通报中的应用基于BIM 技术可视化、协同性、模拟性的特点,保证各专业设计人员在三维可视情况中协同事情,并通过真实的模拟施工来预先发现可能存在的问题。

因此,数据化的BIM 技术是实现装配式修建深化设计的关键[8]。在“宿舍楼”项目中,其他专业及施工单元需要凭据结构深化模型举行相应的调整,制定适宜的施工方案。使用IFC 数据花样,可以将装配式拆分模型从软件中导出,转变为IFC 数据花样文件;其他专业设计师则可在外部 BIM 平台中(如Autodesk Revit),举行检察和须要的深化设计。这一特点保证了原有数据的真实性和完整性。

Allplan 软件中,IFC 数据花样打破了装配式修建设计中各专业间的隔膜,保证修建与结构在装配式修建工程中的充实联合与协同。在协同的历程中,PC 结构工程师可以充实与修建师就模型的某一问题举行直观讨论,并制定相应处置惩罚方案,进而到达在方案设计阶段PC 深化介入,大幅提升后期事情效率。

此外,IFC 数据花样不局限于由修建专业导入PC结构专业这一功效,也可将结构配筋模型转换成IFC 数据花样文件并导入修建模型中,从而实现全专业信息化模型的有机融合,解决了各专业之间的相互碰撞等问题,进而保证构件制作的精度,制止不须要的经济损失。2.2.4 Allplan 在构件后期制作中的应用装配式深化设计中,构件深化图纸往往是通例工程的5 ~ 10 倍之多,事情量庞大。

如果每个预制构件都单独举行出图,不仅浪费人力物力,还无法保证图纸的准确率。在深化设计阶段的后期,Allplan 软件可凭据带有钢筋的预制构件模型,通过模型间多次相互校对,一键生成构件加工图纸。图纸中不仅包罗构件的物理几何参数,同时给出与结构施工图一致的构件配筋信息及详细的钢筋下料清单。

此外,使用软件导出的构件加工图纸中,包罗了水、电、暖各专业的设计信息。在后期构件制作历程中,构件厂凭据导出的构件深化图纸,可直接举行构件生产。Allplan 的这一功效确保了构件信息的完整性,制止设计要素因变更而导致构件制作的返工等问题。

图5、6 划分展示了设计师凭据实际施工图纸在Allplan 软件中建立包罗各专业信息的三维构件实体模型及钢筋模型,并以此模型为设计依据,使用软件直接生成构件加工图纸的历程。构件加工厂即可依据此加工图对构件举行工厂化生产,并运输至施工现场举行拼装。

图7 为各种构件(预制叠合板、预制叠合梁、预制楼梯及预制梁)制作完成后的构件实体在现场的吊装情况。3、结语Allplan 三维结构深化软件在“世界外国语学校宿舍楼”项目中的应用讲明,Allplan 在装配式结构深化设计流程中具有极高的优越性,既可提高设计师的事情效率,又可确保设计师与生产厂之间的精密联系,保证构件的生产质量。但软件自身依然存在不足,主要是在项目的管控运维方面:4D(3D+ 时间)/5D(3D+ 时间+ 成本)的模拟历程是一个动态的历程,可作为施工全历程动态控制的有效工具,进一步提高项目建设的效率和效益[9],而软件现在还无法在PC 深化模型的基础上开展动态治理,并提供相应的可视化治理平台。

此外,在装配式深化设计中,面临种类繁多、体型庞大、协同水平高的预制构件,运用BIM 技术将构件转变为操作性更灵活的参数化模型尤为重要[10]。Allplan软件中的SmartPart 模块已开端验证了这一看法。希望在后期的项目开展中,可以获得更多的用户体验,越发完善Allplan 在项目中的应用。

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