装配式建筑墙体的细部构造深化设计研究

时间：2021-05-28 10:10:46 所属分类：建筑科学 浏览量:

【摘要】传统建筑细部构造深化设计存在相对误差高的问题，针对建筑产业装配式结构的特点，以建筑墙体为例，基于BIM技术对其细部构造的设计展开深入研究。考虑到楼板结构与建筑墙体之间呈现一定稳定支撑关系，因此提出建筑墙体构件拆分的方式，应用BIM技术对

　　【摘要】传统建筑细部构造深化设计存在相对误差高的问题，针对建筑产业装配式结构的特点，以建筑墙体为例，基于BIM技术对其细部构造的设计展开深入研究。考虑到楼板结构与建筑墙体之间呈现一定稳定支撑关系，因此提出建筑墙体构件拆分的方式，应用BIM技术对建筑模型构建做拆分处理，将墙体构件施工节点拆分为各个建筑构件节点，并针对提出的每一个施工节点进行对应的深化设计。为达成对建筑墙体细部构造的深化目标，应采用建筑墙体细部竖向与横向节点连接施工的方式，完成对细部构造的深化设计。此外，设计对比实验证明：基于BIM的墙体细部构造深化方法与传统方法相比，更满足墙体施工的高精度需要。

　　【关键词】BIM;装配式;细部构造;建筑墙体

　　1引言

　　本文的研究对象为装配式建筑墙体，在整体建筑结构中，外墙的构成与建筑整体空间的任何一种构成均存在显著差异，墙体不仅集成了主体结构的施工要点，也关系到支撑建筑整体结构稳定性的功能。从美观性考虑，在建筑墙体结构设计中，通常会选择在外墙上进行与文化有关的装饰设计，此种设计方式属于施工队伍对自然生活的理解。目前，我国针对建筑墙体的相关研究取得了一定成绩，但针对建筑墙体细部结构的研究却相对落后，为了解决这一问题，提升装配式建筑墙体结构的人文性与质量性，以建筑产业装配式结构的开发现状为背景，以建筑墙体为例，对其细部构造的设计展开深入研究。

　　2装配式建筑的特点

　　在装配式建筑结构的施工全过程中，其内墙与外墙的梁、板、柱等有关施工构件都需要在建筑单位预制工厂内实施完成。因此，相比现场施工方式来说，整体效率更高。且装配式建筑结构无需为整体结构施工提供支撑，节约了钢板模具与木材模具的使用量[1]。在施工工厂内提前完成建筑构件的压制与成膜等工作，也减少了混凝土、钢筋等材料的用量。因此，装配式建筑结构的显著优点是节约施工成本、能源损耗少[2]。装配式建筑虽然具有施工周期短的优势，但也存在深化设计误差大、信息传递不到位等问题，将BIM应用于装配式建筑墙体细部构造设计中，可以克服这些缺点。传统的建筑施工由于施工工艺较多，且整体程序较为复杂，因此在执行施工行为时，极易对环境造成危害。无论是工程废水，或是废气，均会在不同程度上影响周边生态[3]。而装配式建筑结构在现场施工中，只需要对建筑构件的节点进行规范化连接与安装即可完成。可以降低环境污染、减少施工过程中人员的损伤。

　　3基于BIM的装配式建筑墙体细部构造设计

　　3.1基于BIM的装配式建筑墙体构件拆分与节点深化

　　在对装配式建筑墙体结构进行细部构建深化设计的过程中，考虑到楼板结构与建筑墙体之间呈现一定稳定支撑关系，因此在深化阶段，应利用BIM技术将墙体构件进行拆分处理，对拆分的每个模块进行重构与检查(见图1)，并根据每个墙体支柱所具备的不同功能，进行拆分处理，避免因前后脱节造成错误，可以更好的利用BIM技术的优势设计装配式建筑墙体的细部构造。分析在水平受力节点、垂直受力节点与非受力建筑构件节点的承受力[4]，进行设计。水平受力节点是指预制阳台、预制楼梯等施工结构;垂直受力节点是指建筑结构剪力墙等;非受力建筑构件是指PVC建筑保温层、建筑立面等结构。在完成装配式建筑墙体构件拆分后，应严格遵循“建筑模具数量协调统一原则”，建立施工现场与预制构件生产工厂的直接联系[5]。按照施工方要求，根据施工中甲方单位的要求，将施工节点拆分成：墙体构件深化设计方案、方案细部说明、预构件的拆分与安装位置、施工所需工程量详单、工程施工设计图纸、构件细化设计结构图、工程造价核算清单、构件详细节点详图、墙体吊装详细图等。在对装配式建筑墙体构件拆分中考虑到此种类型建筑墙体结构的施工主要控制点在于建筑墙体的梁、板、柱连接部分。因此，在建筑施工过程中，需要施工的深化节点为墙体水平连接点、墙体预制垂直连接点、叠合墙板与预制墙板连接点[6]。综上所述，对建筑墙体结构进行深化设计的节点应从下述三个方面设计。具体内容如下表1所示。按照上述表1中内容，对提出的每一个施工节点进行对应的深化设计，以此完成对装配式建筑墙体的深化施工设计。

　　3.2建筑墙体细部竖向与横向节点连接施工

　　根据上述提出的建筑结构深化施工设计，可采用对节点进行细部连接施工的方式，达成对建筑墙体细部构造的深化目标。在此过程中，考虑到施工中的竖向剪力墙是采用全套灌装的方式，因此在细部竖向连接施工时，应考虑到节点受力是否均匀、传热(/导热系数)是否标准等的问题。为了避免建筑结构墙体施工成果存在质量方面问题，采用无收缩灌浆施工的方式，对墙体细部裂纹与缝隙进行填补，使竖向墙体自身形成一个防水层。在此基础上，对装配式建筑墙体结构在细部横向连接施工时，应考虑墙体的抗震性能。因此，预制填充属于细部施工中的关键影响要素，在实际施工过程中，使用BIM技术，对墙体施工进行模拟应用[7]。包括在预制墙体的连接节点处理进行凿毛处理，并采用长度在145.0mm～165.0mm之间的剪连接构件或螺丝栓对墙体进行二次加固处理，最终采用粘结或连接胶布条进行后期防水处理，以此完成对建筑墙体细部横向节点连接施工。

　　4对比实验

　　以某地区钢构生产基地宿舍楼工程为例，该项目主体宿舍楼整体占地面积约为590㎡，建筑总面积约为980㎡，建筑主体宿舍楼高度为3层，整体高度约为9.5m。该工程项目装配式建筑墙体框架包括：一层内墙、二层内墙、三层内墙、一层外墙、二层外墙、三层外墙和屋面板等结构。为进一步验证BIM装配式建筑墙体的细部构造深化的实际应用效果，将本文深化方法与传统深化方法同时应用到该项目当中，利用其分别对不同建筑墙体结构进行施工，最终验证两种方法的应用效果。分别完成两种墙体细部构造深化后，对完成施工的结构进行尺寸偏差测量。为确保实验结果的准确性，采用墙体结构测量设备分别对两种方法施工后的墙体进行测量。将测量结果进行记录，并绘制成如表2所示的实验结果对比表。由表2中的数据可以看出，除墙体细部竖向结构3传统方法的偏差不满足允许偏差范围要求以外，其他位置，本文方法与传统方法得到的结果均在允许偏差范围内，本文方法的偏差更低，主要原因是本文方法在应用过程中实现了对墙体更加精细化的处理，并增加了二次加固的环节。因此，通过对比实验证明，本文提出的墙体细部构造深化方法与传统方法相比更满足墙体施工的高精度需要，可有效提高施工过程中墙体结构的施工质量。

　　5结语

　　本文从墙体构件拆分与节点深化、墙体细部竖向与横向节点连接施工两个方面开展了研究，并设计对比实验验证了本文方法的施工成果在允许偏差范围内，可提高施工过程中墙体结构的施工质量。

　　参考文献

　　[1]汪红蕾.汇聚行业力量助推转型发展——济宁市举办装配式建筑高峰论坛暨智能建造与建筑工业化协同推进现场会[J].建筑，2020(24):38-41.

　　[2]孙海玲.基于VBA与VisualLisp的AutoCAD建筑墙体命令开发研究[J].新余学院学报，2019，24(2):29-32.

　　[3]张燕，罗义英，赵美红，等.夏热冬冷地区节能公共建筑墙体热桥效应影响研究——以嘉兴市为例[J].绿色科技，2019(12):210-212+215.

　　[4]申慧渊，杨亚萍，吴奇，等.冬季TiO_2光催化建筑墙体降解NOx性能模拟研究[J].西安航空学院学报，2019，37(1):65-70.

　　作者：唐悦

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