干货!基于Allplan软件装配式结构设计制造研究

目前,装配式深化设计的缺点,针对传统设计软件的不足,创新性地利用Allplan 3D结构深化软件深化PC组件的设计,并将其应用于“世界外语”学校宿舍楼“项目。结果表明,Allplan在深化设计中具有提高专业人员协同效应,提高设计效率,提高部件生产质量的优势。

1.制造技术发展概述

1.1建筑物特性分析

目前,在制造结构的相关规范《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ1-2014)中提到了“等效现浇”的概念。事实上,传统建筑和预制建筑在设计概念和施工过程方面存在很大差异,特别是在节点连接方法和施工技术方面[1]。与传统建筑相比,预制建筑具有巨大的经济,技术和环境优势:1可以大大提高建筑质量; 2提高施工效率,缩短施工期[2]; 3有效节约建筑材料,节约能源; 4提高工人生活的安全。

1.1.1提高建筑质量组装建筑不能简单地理解为建筑过程的创新。它是整个设计过程,管理模式,运行和维护模式的变化。与传统模式不同,组装的深层设计必须高度精确且高度协调,以确保准确的部件生产。同时,组件采用机械化,自动化生产模式,大大提高了组件生产质量,进一步提高了建筑的整体质量。 1.1.2提高施工效率,缩短生产周期预制构件生产是一种集中管理模式,机械化程度高,自动化程度高,智能化程度高,大大改善了以往广泛的生产方式,提高了生产效率[3]。此外,工厂生产不受外部环境的影响,大部分生产工作都是从传统的户外转移到室内。 1.1.3节约建筑材料,节能减排与传统建筑业相比,预制建筑能有效节约建筑材料,节能减排:1减少磨料的消耗,可节约50%左右; 2可以大大避免工业废物的产生,减少50%~80%[4]; 3合理设计和施工的混凝土结构可以比现浇混凝土结构节省55%的混凝土和40%的钢筋,也可以促进废弃建筑材料的再利用[5]。 1.1.4提高工人生命安全由于以工厂为基础的预制建筑物生产,现场施工人员数量大大减少,高空和外部脚手架的施工工作减少,因此事故发生概率大大降低,从而提高了工人的生命安全;工厂工人和现场工人更稳定,提高了团队的专业素质,使安全培训更加有效[4]。

1.2制约装配式深化设计发展的关键因素

装配结构设计的本质在于各学科的协同设计。与传统的设计理念不同,装配设计需要各类工作之间的密切配合。从规划阶段到施工图阶段到部件生产加工阶段,需要专业设计人员的完美配合,以确保装配工程的顺利进行。

但是,目前国内装配设计仍处于较为广泛的阶段,主要集中在以下几点。

(1)结构专业人员之间的碰撞以及与水,电,暖等其他行业的碰撞。传统的制造结构设计仍然依赖于二维平台设计。不可能在各个部件之间进行三维模拟装配和碰撞检查,这使得PC部件无法顺利组装,并且机电管道不能根据设计要求进行布置,从而造成不必要的经济性。损失和额外的工作。 (2)提高了施工精度要求。传统的建筑施工过程误差通常以厘米为单位计算,而制造工程则以毫米精度控制。组件生产加工和现场吊装施工需要在高精度控制下完成,否则组件将无法顺利组装。 (3)设计工作量增加了一倍,检查工作繁琐复杂。传统的装配结构加深设计是基于二维平台,预制构件根据施工图加深,因此工作量往往是传统施工图设计的10倍,施工图检查工作量也是同步的。增加,导致设计效率降低。 (4)工程设计数据的传输相对落后。加工结构的深化设计需要注意各种专业之间的协同作用。只有专业人员之间的密切合作才能确保项目的顺利开展。然而,传统的深化设计过程主要基于二维平台。信息的传递主要依靠图纸相互审查。信息传输效率低,无法保证信息的完整性。 (5)在预制构件的设计,生产,运输和运行维护的整个过程中,合理的构件分割是深化设计工作的关键。然而,传统的二维设计平台在深化阶段不能充分考虑部件的可制造性,可运输性,可提升性和可安装性[6]。

1.3基于Allplan的3D装配结构深化

鉴于传统PC深化设计过程的缺点,如专业协调困难,工作效率低,施工精度不准确[7],Nemechek工程有限公司开发了软件 Allplan Precast,用于加深制造结构。同时,该软件是一个开放的BIM平台,可以将设计,评估和组件处理中的各种设计元素转换为三维信息模型。

在项目的应用过程中,不仅可以克服上述传统装配结构深化设计过程中遇到的技术难题,而且可以改善上游设计与下游生产和施工的紧密关系。 Allplan在深加工设计中具有以下特征。

(1)Allplan改变了传统的二维设计理念,并在三维视角下直接将设计结果呈现在设计师,施工单位和其他参与者面前。在组件生产和提升之前,可以预先组装组件。方便设计人员和施工人员及时讨论和解决施工现场可能出现的技术问题,大大提高施工效率。 (2)在预制建筑中,Allplan为专业设计师提供了一个有利于不同类型工作合作的平台;提高专业人员的亲密度,并确保组件的生产和设计高度一致。 (3)在确保模型正确性的前提下,Allplan软件可以用一个按钮生成组件处理图纸,大大减少了设计人员在后期绘图中的工作量,同时保证了设计人员一对一的对应关系。图纸和模型,图纸和组件,并确保组件生产的准确性提高整个设计过程的效率。

2.深化Allplan在“世界外国语学校宿舍楼”项目中的应用

2.1项目概述

“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桥虹桥商务区核心区17-04号,总建筑面积约48,000平方米。其中,宿舍楼为多层建筑,地上6层,高4.5米,建筑面积9516平方米。它采用集成的单片框架结构系统。根据上海的相关政策要求,单体预制率不低于30%。结合建筑功能和结构安全可靠性要求,整栋建筑结构构件分为预制框架梁,预制楼板和预制楼梯三种类型。根据混凝土消耗量统计,单体预制率达到30%,满足土地流转要求。

2.2基于Allplan软件深化PC组件设计

2.2.1 Allplan在应用中的专业碰撞问题(1)在装配结构深化过程中,最大的问题是组件深化二维平台上的所有工作,无法显示施工现场的起吊和装配组件该过程反过来无法检查组件是否可以在节点区域中平稳组装,是否存在钢筋碰撞等问题。在“宿舍楼”项目中,Allplan软件用于模拟组件的三维实体。根据结构施工图的加固参数,钢筋的物理3D放样是根据相关的图册和规范进行的,以确保每个组件和每个组件。根部加固符合部件加工厂的生产标准。在3D视图中,可以在视觉上反映节点区域的3D碰撞,使得助理设计者可以及时进行调整以避免碰撞并确保可以平滑地提升组件。通过三维弯曲也可以有效地避免梁柱节点区域中的钢筋(图1)。

(2)由于预制构件由预制构件厂按照深拉深度直接加工并运输到现场进行吊装,运到现场的构件必须包含各种专业。这导致其他专业和结构专业的碰撞问题必须在深化设计阶段加以考虑,否则一旦生产不正确,组件将造成巨大的经济损失。在“宿舍楼”项目中,这些问题主要体现在预制层压板的管道行走位置和管道的孔洞预留上。使用Allplan 分布的影响。完成检查任务,了解结构是否需要采取相应的加固措施(图2)。 2.2.2 Allplan在参数化建模中的应用

在SmartPart模块中,标准组件的参数化定义可以通过简单地在“对话框”中编程语言来完成。在“宿舍楼”项目中,主要进行预制组合梁的参数化建模。预制复合梁的参数定义可以通过在对话框中简单地编写标准预制复合梁参数来完成,例如梁几何,钢筋信息,混凝土标记等。如图4所示,使用SmartPart模块和相应的加固模型创建标准预制复合梁模型。在建模过程中,可以循环调用标准组件模块,只需修改相关参数即可导出相应的预制组件,大大缩短了建模时间。此外,SmartPart参数化模块不仅可以参数化框架结构中的梁,板和柱,还可以参数化房屋的外墙(窗户开口的外壁,开孔的外壁)或实心剪力墙。旨在显着提高预制房屋的设计效率。

2.2.3 Allplan在数据传输中的应用

基于BIM技术可视化,协同和模拟的特点,每个专业设计师可以在三维视觉环境中协同工作,并通过真实的模拟构建预先发现可能的问题。因此,基于数据的BIM技术是深化装配式建筑设计的关键[8]。在“宿舍楼”项目中,其他专业和施工单位需要根据结构深化模式进行相应调整,制定相应的施工方案。使用IFC数据格式,可以将装配拆分模型从软件导出到IFC数据格式文件;其他专业设计人员可以在外部BIM平台(如Autodesk Revit)上查看和深化设计。此功能可确保原始数据的真实性和完整性。

在Allplan软件中,IFC数据格式打破了预制建筑设计中各个学科之间的差距,确保了预制建筑工程中建筑和结构的完全集成和协同作用。在协同过程中,PC结构工程师可以与建筑师就模型的某个问题进行充分讨论,制定相应的处理方案,从而在设计阶段加深对PC的干预,大大提高后期的效率。工作。此外,IFC数据格式不仅限于建筑行业引入PC结构专业人员。它还可以将结构强化模型转换为IFC数据格式文件并将其导入到建筑模型中,从而实现完整专业信息模型的有机集成。诸如各种职业之间的冲突等问题,从而确保了部件制造的准确性并避免了不必要的经济损失。

2.2.4 Allplan在组件后期制作中的应用

在组装的深化设计中,组件的深拉伸通常是传统工程的5到10倍,并且工作量很大。如果每个预制构件分开拉制,不仅会浪费人力和物力,而且不能保证图纸的准确性。在深化设计阶段的后期阶段,Allplan软件可以通过一键点击模型之间的多个校对来生成组件处理图纸,这些模型基于具有钢筋的预制构件模型。附图不仅包含部件的物理几何参数,还包含与结构施工图和钢筋的详细列表一致的部件的加固信息。另外,从软件导出的组件处理图包括水,电和加热中的每一个的设计信息。在后组件制造过程中,组件工厂可以根据导出的组件加深绘图,并且可以直接执行组件生产。

Allplan的这一特性可确保组件信息的完整性,并避免由于设计元素的变化而导致的组件制造返工等问题。图5和图6分别显示了设计人员根据实际施工图创建了包含Allplan软件中所有专业信息的三维实体模型和钢筋模型,并使用该模型作为设计依据直接生成过程。组件处理图纸。组件加工厂可以根据加工图生产组件并将其运输到施工现场进行组装。图7显示了在生产各种部件(预制层压板,预制复合梁,预制楼梯和预制梁)之后,现场组件实体的吊装。

3.结论

Allplan 3D结构深化软件在“世界外语学校宿舍楼”项目中的应用表明,Allplan在深化装配结构的设计过程中具有很高的优越性,不仅提高了设计师的工作效率,也确保了设计师和设计师。生产工厂之间的密切关系确保了组件生产的质量。然而,软件本身仍然存在缺点,主要是在项目管理和操作方面:4D(3D +时间)/5D(3D +时间+成本)模拟过程是一个动态过程,可以作为一个有效的工具,动态控制整个施工过程。进一步提高项目建设的效率和效率[9],目前软件无法在PC深化模型的基础上进行动态管理,并提供相应的可视化管理平台。

此外,在组装深度设计中,使用BIM技术将组件转换为更灵活的参数模型尤其重要,面对各种具有复杂形状和高度协同作用的预制组件[10]。 Allplan软件中的SmartPart模块已初步验证了此视图。我希望在以后的项目开发中,您可以获得更多用户体验并改进Allplan在项目中的应用。

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