关于装配式建筑发展的几点思考(精)

关于装配式建筑发展的几点思考丁勇(中国建筑科学研究院,北京100013摘要:装配式建筑的统一制式,与建筑信息化的道路不谋而合,机械生产进入平台级的脚步是装配式建筑构件的生产所要跟随的前瞻性目标。本文通过参考机械领域设计、制造的方式,探讨了装配式建筑未来发展的趋势。并行化的生产方式应用到装配式建筑设计、制作阶段是未来发展的趋势,并行工程的关键技术问题就是协同与数据的管理,BIM的发展正好能完成这一任务,而射频技术又为BIM软件数据从虚拟三维应用到现实世界提供了捷径。整个装配式建筑将会与并行工程、BIM与射频技术一起发展起来。关键词:建筑信息模型(BIM;装配式建筑;建筑信息化;并行工程ConsiderationsonDevelopmentofPrefabricatedConstructionDINGYong(ChinaAcademyofBuildingResearch,Beijing100013,ChinaAbstract:UnifiedstandardofPrefabricatedConstructioniscompatiblewiththeRoadofBuildingInformation.PlatformLevelproductionofmechanicsistheprospectivetargetofPrefabricatedConstruction.Inthispaper,Toexplorethefuturedevelopmenttrendofbuildingisexploredwiththewayofmechanicaldesignandmanufacture.Parallelmodeofproductioninthebuildingisthedevelopmenttrendoftheapplicationdesignandproductioninthefuture.ThekeytechnicalproblemofConcurrentEngineeringisthecollaborativeanddatamanagement.ThedevelopmentofBIMisabletocompletethistask.TheradiofrequencytechnologyprovidesashortcutforBIMsoftwaretranslatingdatafromthevirtual3Dapplicationstorealworld.ThePrefabricatedConstructionwilldevelopwithconcurrentengineering,BIMandRFtechnology.Keywords:buildinginformationmodel;prefabricatedconstruction;buildinginformational;concurrentengineering20世纪60年代,世界大战之后为解决“房慌”而兴起于欧洲、日本的装配式建筑,并没有与建筑信息相结合。进入20世纪80年代,随着人口的增加以及对住房的改进需求,装配式建筑在我国也逐渐推广开来,尤其是工业厂房、民用建筑的生产更是大量采用装配式,1987年还批准了《建筑数模协调统一标准》和《厂房建筑模数协调标准》。近两年,随着计算机技术的进步,国内BIM(建筑信息模型的普及,BIM软件对建筑信息数据的管理有了一个质的飞越,信息化会推动工业化发展,装配式建筑的标准化设计与生产有了统一制式,对BIM的发展起到很好的促进作用。机械领域的进步与研究近代从来就是土木建筑的参考对象,这是一种领域与另一种领域各自发展后形成的关系,机械生产进入平台级的脚步是装配式建筑构件的生产所要跟随的前瞻性目标。机械配件的信息基金项目:国家“十二五”“863计划”项目(SS2013AA041306作者简介:丁勇,男,硕士,工程师,研究方向为建筑设计软件与软件协同,E-mail:[e-mail]。化在方案、设计、生产、装配、维护阶段的应用,更是装配式建筑构件未来所要达到的管理水平。机械领域软件公司致力于为机械设计的机电一体化整合提供整套的解决方案,也是BIM软件追求的多专业协同的参考目标。本文参照现阶段机械领域的几个信息化、工业化关键概念,思考装配式建筑的发展方向。1装配式建筑的方案设计建筑设计的过程是复杂的,涉及到方方面面的问题,但建筑的作用一般只有一个,是做住宅、办公、商场、还是剧院。此过程一般都是建筑外观设计,明确设计任务,考虑到建筑信息化,主要是建立项目的工程信息。最好还能给详细设计软件提供统一的设计模板,模板可以是一个配置文件,可以是一个数据库,里边规定了本项目中应用的一些构件属性的限制值。比如使用的入户门宽不能小于多少,梁、柱的承载力不能小于多少等等。设计室负责人将从设计师的草图中挑出相对较好的创意,通过各种绘图软件进行精细效果图的绘制,建筑项目的信息化从这里的开始。2装配式建筑的详细设计与并行化设计精细的效果图的目的是为了进行详细设计,数字模型工程师能够使用BIM软件使建筑模型由精细效果图变为三维建筑信息模型。这种模型包含各种基本的建筑构件以及构件的尺寸、材料、强度等等物理特性。在装配式建筑的详细设计的过程中,基本包括3个专业:建筑、结构、设备。BIM软件的发展使建筑、结构、设备进行并行设计成为可能。2.1构件的详细设计、分析与制造流程装配式建筑的模型的建立是一个建筑信息模型,应包括装配体、子装配体和单个设备等相关的所有数据,都会与三维模型的数据联系在一起,包含在一个统一的建筑信息模型中,同时连装配体如何装配,装配的顺序都会有所说明。在装配式建筑的设计过程中,有包括建筑构件设计、构件生产工艺、构件装配工艺、后期的构件维护工艺人员参与其中。经过BIM软件系统仿真后获得结果,知道满足需要为止。流程如图1所示。图1装配式建筑构件的设计过程模型中使用的构件(也就是装配体分为两部分:1软件中已有的构件,软件中使用的构件一部分是软件中已经保存的构件,这部分构件的物理特性在各种工况下已经得到验证,或者已经应用到即有的实际工程中。2模型中要添加的新产生的构件信息会在软件中保存(并可导出到其他BIM软件,进入到其他的BIM软件进行整体与单体分析,流程如上图所示,得到满意结果后,新产生的构件变成已有构件。整体建筑模型完成后,所有的构件信息,包括统计量都会发布到制造端。针对每一个构件产生一个二维码,记录构件本身的全部建筑信息,包括楼层、尺寸、材料等建筑信息,等制造端完成构件后,构件贴上二维码,运输到现场组装。2.2设计领域的改变——并行化并行工程已经在制造业十分成熟了,但在建筑行业,并行工程的提法还很少见,并行技术是绿色建筑与市场竞争的必然选择,建筑设计的并行化是面对建筑领域的绿色倡导,同时降低成本,缩短时间的唯一捷径(图2。图2建筑并行工程设计环境示意实现并行工程,需要建立一个并行工程集成管理环境。其中关键方面包括以下几点:1建筑软件(包括建筑、结构、设备专业的信息化。BIM软件的大力发展,为并行工程提供统一的协同平台与数据管理平台,便于各个专业充分在数据层面表达自己的设计。2建筑的详细设计过程改变。详细设计过程变成一个类似敏捷开发的过程,逐次修正迭代。一个项目在详细设计阶段由众多专业的工程师参加,每个专业都会对模型做出本专业的修正,但每次修正表现在整体的模型上不一定总是积极的,出现消极冲突的时候,就需要相关专业的人员对修正进行讨论迭代,趋向于共同解决消极修正,以此避免建设过程中的设计冲突返工。3分布式管理、统一协调、持续的跟踪,也就是人的作用。随着并行工程的进行,工程内部系统复杂程度进一步加剧,问题也多样化,分布式管理便于信息收集、统一协调,并与信息整理,持续跟踪便于问题的解决。随着BIM(建筑信息模型技术的大力推广,并行工程一定会得到重用。3装配式建筑的全寿命周期中的BIM与射频技术装配式建筑的统一制式,有利于BIM软件的管理,同时装配式建筑的大空间的移动离不开BIM(建筑信息模型技术和射频技术的大力支持,射频技术是BIM数据从虚拟三维计算机空间输出到现实的捷径,两者都是装配式建筑转向绿色全寿命周期建筑的关键技术(图3。图3装配式建筑、BIM、射频技术示意3.1BIM技术BIM技术是建筑工程全寿命周期的核心管理技术,避免在虚拟的三维空间中产生阶段性的信息孤岛。建筑设计多专业协同与建筑全寿命周期的数据管理是BIM技术的优势,装配式建筑需要的管理系统正式这样管理系统。BIM以装配式建筑全寿命周期的数据为核心,对装配体、子装配体和单个设备等相关的所有数据继续管理,同时提供通用有限元分析软件的接口,便于导入数据到分析软件进行建模计算,也可以实现一些耦合软件,在整体与构件之间做分析。3.2射频技术与物联网技术射频技术能随时随地的记录构件的几何、物理信息。因装配式建筑是在工厂内生产,项目地组装,会涉及到构件的生产、仓储、物流、安装与验收,各个环节都需要能随时识别出构件的身份,避免产生阶段性的信息孤岛,减少人工信息录入出错的可能性,有利于BIM模型信息及时更新。同时射频技术有利于工程材料的物联网监控管理,极大方便构件的动态运输。3.3维护的技术难点在装配式建筑的全寿命周期中,建筑的维护、加固是不可忽视的问题,轻型装配式物流中心仓库有过替换的实际工程,但是又太多装配式建筑还没有发挥出这一优势。如何找到那个合理的“千斤顶”是装配式建筑能够像机械一样做替换的关键。4结论探讨了装配式建筑在发展方向以及在设计、维护与全寿命周期的过程中的几个关键技术。参照机械领域现有的一些技术,提出了对装配式建筑发展的几点看法,尤其是并行工程。并行工程用到建筑领域以前几乎是微乎其微的,可能是建筑行业的先天优势决定的,建筑行业从最开始的搭建木棚就是串行,并没有什么不妥。随着计算机在建筑领域的应用,BIM软件与射频技术的发展,并行工程未来会使装配式建筑得到极大的发展,希望装配式建筑的标准尽快到来,组合建筑、制造建筑已经不再是遥不可及的目标。参考文献[1]姜立,张志远,张雷,等.BIM技术在PKPM建筑工程软件系统中的应用[J].土木建筑工程信息技术,2012,4(2:78-87.[2]丁勇,姜立,王琳,等.关于BIM建筑软件的若干思考[C]//高承勇,等编.信息化推动工程建设工业化——第四届工程建设计算机应用创新论坛论文集,2013:167-171.[3]周文波,蒋剑,熊成.BIM技术在与之装配式住宅中的应用研究[J].施工技术,2012,377(41:72-74.[4]陈志伟,易红.基于并行工程的绿色设计的关键技术[J].华东船舶工业学院学报,2003,17(4:30-33.[5]张兴.并行工程在建筑领域的应用[J].中国电机工程学报,2010,30(15:40-47.[6]潘雪增.并行工程原理及应用[M].北京:清华大学出版社,1997:1-13.[7]韩晓建,邓家褆,等.机械产品设计的过程建模[J].北京航空航天大学学报,2000(18:66-72.[8]李天华,袁永博,张明媛.装配式建筑全寿命周期管理中BIM与RFID的应用[J].工程管理学报,2012,26(3:28-30.(责任编辑樊毅飞