一种基于BIM的预应力空心板设计方法

技术领域

本发明涉及预应力空心板设计技术领域，特别是涉及一种基于BIM的预应力空心板设计方法。

背景技术

目前，建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是建筑学、工程学及土木工程的新工具；其中，BIM平台是以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计平台。

预应力空心板作为楼盖体系，具有质量高、施工建造快、承载力强、绿色施工等优势，随着装配式建筑的发展，越来越匹配与框架结构体系中，更多的应用于大跨度、大空间的公共建筑和住宅建筑的楼板。

预应力空心板引用芬兰先进设备采用先张法长线台生产，通过自动化设备剪切挤压成型，到达一定强度后进行整体放张，运用全自动切割设备根据构件设计长度需求，完成板材切割，在吊装至堆场进行自然养护。

目前伴随着预应力空心板的发展，有关于整个空心板体系的流程设计都无明确做法，对于上述问题的解决，需要大幅度的促进空心板的深入发展，现有问题包括：1.空心板在我国应用的时间不长，对其设计与施工缺少相关依据；2.空心板排版设计；3.工程量的计算较为繁琐，修改过程及修改之后使得工作量大幅度提升；且如若设计不当，易导致安全隐患和材料浪费；4.团队的协作能力不足，针对于同一工程含有的不同专项配模设计，各个小组如果没有及时的沟通，对于复杂的节点位置，常见会出现重复设计的情况，降低了项目设计施工的效率。

预应力空心板设计前，确定构件连接节点、支承长度、设计承载力及有无后浇带等因素，一般通过CAD排版设计。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种基于BIM的预应力空心板设计方法，解决现有缺少空心板体系设计的问题。

其技术方案是，一种基于BIM的预应力空心板设计方法，包括以下步骤：

S1. 建立钢框架或混凝土框架的BIM模型；

S2.为设计方提供预应力空心板BIM数据库：包括可供选择参数的厚度、允许荷载表、容重、导热系数、防火等级的参数信息；

S3.确定框架中每层框架轴跨的设计荷载值：确定每层各轴跨的设计荷载值为活荷载数值，不考虑板自重及灌缝重；

S4.初步确定预应力空心板的厚度；

S5.确定预应力空心板的初步排布方向：每层各轴跨的纵横向长度比值小于1.5时，按照长跨度方向排布；当每层各轴跨的纵横向长度比值大于1.5时，按照短跨度方向排布；

S6.确定各轴跨板方向排布；

S7.确定每层各轴跨板的配筋，当提高各轴跨板的配筋满足不了荷载要求时，返回S4，重新确定预应力空心板的厚度，并根据重新确定的预应力空心板的厚度，重新确定各轴跨板的配筋；

S8. 依据连接节点、水电要求初步排版、优化，确定最终预应力空心板简支排布图：依据连接节点设计要求，确定支承长度、预应力空心板的缺角处理方法、非标准段的节点处理、后浇带的位置优化，以平面视图为主要界面，通过板与板之间的密拼方式形成一顺、一丁或顺丁结合的排布；

S9.确保预应力空心板排布的准确性，具体方式为：采用碰撞检查，对与空心板可能发生冲突接触的梁、柱、墙进行碰撞检查，确保空心板排布的准确性；

S10.精准确定空心板水电管穿线位置及板孔下方开孔位置，水电管线布设原则为：水电管线的布置尽量通过墙体上下线，或者水平方向的线管通过空心板的孔洞穿线管，再通过空心板的板端上翻及空心板孔洞下部开孔下穿方式完成布线；

S11.输出整体项目的预应力空心板的关键信息数据报表，包括空心板厚度、实际长度、数量、配筋参数、混凝土强度等级、保护层厚度的技术参数，及空心板缺角类型、数量、安装方向、开洞位置的信息；

S12. 通过Excel表计算空心板技术参数，形成每条生产线的生产加工表，具体为：计算钢绞线的张拉初始值、伸长量、对应的张拉力等技术参数，结合生产线长度限制，将同配筋、同厚度的空心板以一条线输出，形成生产加工表；

S13.将生产加工表输出到工厂并进行标准化流水线生产；

S14.通过生产管理系统的输入形成二维码，针对每块板生成唯一的二维码，将各类数据参数存储在其中，同时根据空心板的安装需要，提取空心板区域、位置信息，进行库存管理及运输；

S15.现场精确化施工安装，具体为：在工地现场施工中，通过二维码获取安装信息，进行现场精确化施工安装。

本发明的技术效果是，相较于传统CAD设计生产模式，1）从设计源头对预应力空心板进行了优化，大大提高了设计生产效率；2）本发明在设计阶段通过板允许荷载值小于并接近设计荷载值的原则，优化板的配筋参数，降低成本；3）通过对每层各轴跨的纵横向长度比值限定原则，以满足承载力为前提，按照跨度最大原则，快速实现同厚度空心楼板的顺丁结合方式的排版方案。该方案降低板的切割次数，提升板的加工效率；4）本发明对实际项目的空心板安装施工进行模拟，提前在模型中解决现场可能存在的碰撞、水电开孔、后浇带处理等问题，对出现的问题进行二次深化设计，并提前在工厂流水线内完成特殊要求空心板的加工，大大减少施工现场二次作业的工作量，并有效提高了施工的精确度；5）对数据的集成及分析，以实现从设计阶段到生产阶段、施工阶段的无缝衔接，保证高效生产，精准施工。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：由图1给出，一种基于BIM的预应力空心板设计方法，包括以下步骤：

S1. 建立钢框架或混凝土框架的BIM模型；

S2.为设计方提供预应力空心板BIM数据库：包括可供选择参数的厚度、允许荷载表、容重、导热系数、防火等级的参数信息；

S3.确定框架中每层框架轴跨的设计荷载值：确定每层各轴跨的设计荷载值，为活荷载数值之和，不考虑板自重及灌缝重；

S4.初步确定预应力空心板的厚度；

S5.确定预应力空心板的初步排布方向：每层各轴跨的纵横向长度比值小于1.5时，按照长跨度方向排布；当每层各轴跨的纵横向长度比值大于1.5时，按照短跨度方向排布；

S6.确定各轴跨板方向排布；

S7.确定每层各轴跨板的配筋，当提高各轴跨板的配筋满足不了荷载要求时，返回S4，重新确定预应力空心板的厚度，并根据重新确定的预应力空心板的厚度，重新确定各轴跨板的配筋；

S8. 依据连接节点、水电要求初步排版、优化，确定最终预应力空心板简支排布图：依据连接节点设计要求，确定支承长度、预应力空心板的缺角处理方法、非标准段的节点处理、后浇带的位置优化，以平面视图为主要界面，通过板与板之间的密拼方式形成一顺、一丁或顺丁结合的排布；

S9.确保预应力空心板排布的准确性，具体方式为：采用碰撞检查，对与空心板可能发生冲突接触的梁、柱、墙进行碰撞检查，确保空心板排布的准确性；

S10.精准确定空心板水电管穿线位置及板孔下方开孔位置，水电管线布设原则为：水电管线的布置尽量通过墙体上下线，或者水平方向的线管通过空心板的孔洞穿线管，再通过空心板的板端上翻及空心板孔洞下部开孔下穿方式完成布线；

S11.输出整体项目的预应力空心板的关键信息数据报表，包括空心板厚度、实际长度、数量、配筋参数、混凝土强度等级、保护层厚度的技术参数，及空心板缺角类型、数量、安装方向、开洞位置的信息；

S12. 通过Excel表计算空心板技术参数，形成每条生产线的生产加工表，具体为：计算钢绞线的张拉初始值、伸长量、对应的张拉力等技术参数，结合生产线长度限制，将同配筋、同厚度的空心板以一条线输出，形成生产加工表；

S13.将生产加工表输出到工厂并进行标准化流水线生产；

S14.通过生产管理系统的输入形成二维码，针对每块板生成唯一的二维码，将各类数据参数存储在其中，同时根据空心板的安装需要，提取空心板区域、位置信息，进行库存管理及运输；

S15.现场精确化施工安装，具体为：在工地现场施工中，通过二维码获取安装信息，进行现场精确化施工安装。

本发明中采用的BIM软件为Revit软件；采用的生产管理系统是目前行业内现有通用的软件，如PCMES、慧朴、iPC等任一种；采用的BIM配套辅助软件为行业内现有通用软件，如Navisworks、广联达BIM算量、品茗BIM软件中的任一种。

采用本发明的本发明一种基于BIM的预应力空心板设计方法，能提高设计效率、保证设计精度、降低成本；同时，对于目前行业内不同建筑的设计要求，降低排版次数，且减少计算量；如采用传统的设计模式，各单位自己展开各自的设计，并最终汇集至建筑设计师处，信息的传递全靠图纸，效率低下；而采用本发明的BIM设计，建筑师可以使用基于BIM技术的分析软件将各方提交的BIM文件进行整合，便于整体效果的真实展现，还能自动进行碰撞检查等分析工作。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。