PKPM基于BIM平台的装配式结构设计软件介绍

PKPM-PC装配式结构设计软件夏绪勇研究员青岛市院技术交流2016.4.8主要内容一、装配式结构设计软件开发基础二、装配式结构分析设计三、基于BIM平台的装配式结构设计软件四、工程案例分享主要内容一、装配式结构设计软件开发基础二、装配式结构分析设计三、基于BIM平台的装配式结构设计软件四、工程案例分享装配式住宅科研基础“十二五”国家科技支撑项目新型预制装配式混凝土建筑技术研究与示范（2011BAJ10B00）•6个课题，涵盖建筑、结构、构配件生产、安装施工、统计分析和政策研究•实施期：2012.01～2016.06•经费5788万元，其中国拨专项经费2228万元•项目负责单位：中国建筑科学研究院•组织单位：住房城乡建设部预制构件实验研究“十二五”国家科技支撑项目：组合封闭箍预制叠合梁受力性能研究：建研院—受弯、受剪、受扭，18根弯剪扭“十二五”国家科技支撑项目：大直径大间距配筋框架柱偏心受压低周反复加载试验：建研院、同济大学预制构件实验研究预制节点实验研究“十二五”国家科技支撑项目：大直径大间距配筋框架梁柱节点低周往复加载试验：建研院4个；同济大学装配整体式混凝土框架结构足尺试验两层两榀两跨的装配式混凝土框架结构，总高度6.8m，主要受力方向梁跨度为6m和4m；由叠合板、叠合梁、预制柱、预制楼梯以及后浇节点组成;其中预制梁、柱采用大直径大间距配筋技术，预制柱钢筋采用灌浆套筒连接，梁钢筋在节点区内采用锚固板锚固；预制楼梯采用上端固定铰支座，下端滑动铰支座的构造;低周反复荷载试验，最终框架的层间位移角达到1/30，且仍保持良好的整体性。试验结果表明装配整体式混凝土框架结构具有良好的抗震性能，破化模式和顺序与现浇混凝土框架结构基本相同。2016年1月7日主编装配式行业相关标准行标《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014中国建筑标准设计研究院、中国建筑科学研究院主编行业标准《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》JGJ355-2015；中国建筑科学研究院主编，2015年9月1日实施参与编制多本装配式国标图集；新加坡版设计软件SECAD与新加坡坡建屋发展局（HDB）联合开发（1990s）；新加坡装配式住宅走在世界前列；新加坡政府组屋（占新加坡所有住房的80~90%）基本全部采用装配式。这些政府组屋基本上都是采用我们的SECAD设计装配式结构设计软件基础BIM软件及BIM咨询基础承担十二五863课题“基于建筑信息模型的三维建筑工程设计软件开发与应用”。在建筑信息模型（BIM）关键技术、国产自主版权BIM系统和装配式住宅建筑设计软件方面展开了深入研究，开发自主知识产权的BIM系统PKPM-BIM建研科技信息化软件事业部BIM中心完成了数十项BIM咨询（正在实施国内第一高楼636米的“武汉绿地中心”BIM施工总咨询），长期积累了系统的项目信息化解决方案。建筑机械研发与装配式相关产品研发廊坊凯博建设机械科技有限公司研发了一些列针对预制构件钢筋加工等相关机械，并致力于CAM自动化加工，并取得较大成效。建研科技自主研发预制装配式构件加工、安装系列产品。CABR系列产品廊坊凯博建设机械结合国内设计规范，并联合规范参编人参与软件研发；软件研发与具有较强装配式结构设计业务的设计单位合作PKPM已经与下列单位达成合作协议：北京市建筑设计研究院有限公司上海中房建筑设计有限公司山东同圆设计集团有限公司山东万斯达集团有限公司廊坊凯博建设机械科技有限公司中建科技集团有限公司PKPM装配式结构设计软件研发主要内容一、装配式结构设计软件开发基础二、装配式结构分析设计三、基于BIM平台的装配式结构设计软件四、工程案例分享整体分析中的设计相关工作（PMCAD+SATWE）1）PMCAD中交互指定哪些部分预制及连接位置；2）分析时统计出现浇部分、预制部分承担的剪力百分比；3）提供现浇部分地震剪力放大系数，可调整；4）节点连接验算；叠合板的布置、设计与施工图（PMCAD+结构平面图）装配式构件计算工具主要解决装配式构件的脱模、堆放、运输、吊装过程中的计算；装配式结构分析设计功能装配式构件、节点计算PMCAD预制构件指定PMCAD预制构件指定（叠合梁）叠合板布置（钢筋桁架叠合板）叠合板布置(PK预应力叠合板)叠合板布置调整叠合板导荷塑性铰线装配整体式结构类型指定增加4类装配式结构类型：①装配整体式框架结构②装配整体式剪力墙结构③装配整体式部分框支剪力墙结构④装配整体式预制框架-现浇剪力墙结构现浇部分地震内力放大装配结构设计内容现浇部分地震内力放大现浇部分、预制部分承担的规定水平力地震剪力百分比统计叠合梁纵向抗剪计算预制梁端竖向接缝的受剪承载力计算预制柱底水平连接缝的受剪承载力计算预制剪力墙水平接缝的受剪承载力计算装配结构分析与内力调整装配整体式混凝土结构采用的是等同现浇结构设计，现浇结构按现行规范整体分析与内力调整相关要求在装配整体式结构中同样执行，对应的结构类型如下：装配整体式框架结构=》框架结构装配整体式剪力墙结构=》剪力墙结构装配整体式部分框支剪力墙结构=》部分框支剪力墙结构装配整体式预制框架-现浇剪力墙结构=》框剪结构如果结构楼层中剪力墙既有预制部分，又有现浇部分，现浇部分的剪力墙地震剪力、弯矩乘以“现浇部分地震内力放大系数”现浇部分地震内力放大现浇部分、预制部分承担的规定水平力地震剪力百分比统计叠合梁纵向抗剪及连接计算叠合梁纵向抗剪及连接计算叠合梁计算结果输出预制柱设计结果输出预制剪力墙设计结果输出主要内容一、装配式结构设计软件开发基础二、装配式结构分析设计三、基于BIM平台的装配式结构设计软件四、工程案例分享35设计现状1）按传统现浇结构方式设计，标准化低；2）阶段间协作差，装配式住宅低容错率、高废品率3）加工生产自动化程度低，加工任务繁重；4）局部试点，成本居高不下，难以推广方案初设深化加工运输吊装国内装配式设计仍按传统方式设计，各个环节之间割裂，效率低，设计问题多，成本居高不下；解决这些问题的根本是要将装配式设计的各个环节打通，提供一体化设计，没有软件难以实现。要解决的问题36唯一的途径是要让装配式设计与BIM技术、信息化技术结合，提供一体化设计的系统解决方案，从整体上解决问题。应用BIM与信息化技术解决一体化问题37PKPM-PC是什么？•基于PKPM-BIM平台的装配式住宅设计系统PKPM结构设计软件PKPM-BIM平台装配式设计流程装配式设计系统•PKPMBIMSystem•我院自主开发的BIM系统•建筑、结构、设备全专业•协同设计工作流程1、装配式设计需要多专业模型信息；2、涉及初设、深化、加工、安装等多个阶段；3、需要软件工具辅助。38PKPM-PC启动界面1、与整体系统集成；2、也可以单独安装；39PKPM-PC主界面PKPM-PC做什么？主要框架及流程：PBIMS专业平台构件库BIM综合模型应用装配建模外部数据接口构件库建模构件入库算量统计装配率统计构件设计施工、加工图加工数据导出预拼装结构整体设计常规建模返回设计配筋导出设计模型建模1、BIM综合模型；2、构件库管理，积累工作；3、两种建模方式；4、围绕模型提供应用工具。用户：设计师、深化设计、加工单位、施工单位、总承包。41PKPM-PC设计流程与功能点应用说明（1）构件库（2）装配式结构方案（3）深化与拆分（4）钢筋表（CAM）（5）自动加工（6）自动出拆分图装配式住宅设计流程（1）构件库（2）装配式结构方案（3）深化与拆分（4）钢筋表（CAM）（5）自动加工（6）自动出拆分图（1）构件库PKPM-PC功能点1、辅助装配式住宅标准化1构件库独立于项目的团队共享库，企业标准•构件能满足加工生产要求•建筑方案初期考虑装配式模数化•构件拆分•装配式单元归并•构件深化设计可配置1）自动设计参数规格化2）匹配构件库中现有构件•工作基础重复利用，构件或单元可提取入库，简化设计工作，促进标准化。PKPM-PC主要功能点2、系统构件库–国标图集构件库《预制混凝土剪力墙外墙板》15G365-1；《预制混凝土剪力墙内墙板》15G365-2；《桁架钢筋混凝土叠合板(60mm厚底板)》15G366-1；《预制钢筋混凝土板式楼梯》15G367-1；《预制钢筋混凝土阳台板、空调板及女儿墙》15G368-1；《装配式混凝土结构住宅建筑设计示例（剪力墙结构）》15J939-1；《装配式混凝土结构表示方法及示例（剪力墙结构）》15G107-1；《装配式混凝土结构连接节点构造（2015年合订本）》G310-1～2。PKPM-PC主要功能点3、构件库管理构件库*单根钢筋修改交互界面*独立的构件编辑构件库装配式住宅设计流程（1）构件库（2）装配式结构方案（3）深化与拆分（4）钢筋表（CAM）（5）自动加工（6）自动出拆分图（2）装配式结构方案PKPM-PC主要功能点1、装配式结构方案确定装配式结构方案1)建立装配式模型导入建筑数据（建筑转结构）交互建模（现浇结构建模再拆分或构件库拼装）导入PM数据2)指标计算装配式结构整体分析预制率计算PKPM-PC主要功能点2、装配式建模–主体建模装配式结构方案2、装配式建模–构件库建模PKPM-PC主要功能点3、装配式建模–导入PM模型装配式结构方案PKPM-PC主要功能点3、设计指标-装配式结构整体分析设计装配式结构设计主要依据规范：1.《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-20142.《混凝土结构工程施工规范》GB50666-20113.《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-20154.《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》JGJ355-2015装配式结构方案《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014对装配整体式混凝土结构采用的是等同现浇结构设计，在SATWE软件现浇设计的基础上完成下述设计内容：既有预制又有现浇时，现浇部分地震内力放大现浇部分、预制部分承担的规定水平力地震剪力百分比统计叠合梁纵向抗剪计算预制梁端竖向接缝的受剪承载力计算预制柱底水平连接缝的受剪承载力计算预制剪力墙水平接缝的受剪承载力计算装配式结构方案装配式预设计装配式住宅设计流程（1）构件库（2）装配式结构方案（3）深化与拆分（4）钢筋表（CAM）（5）自动加工（6）自动出拆分图（3）深化与拆分3、三维可视化拆分PKPM-PC主要功能点装配式拆分及深化设计PKPM-PC主要功能点装配式拆分及深化设计PKPM-PC主要功能点装配式拆分及深化设计1、自动拆分2、自动设计3、参数修改4、交互修改5、构件校核自动设计拆分拾取布置和参数修改交互补充支持单根钢筋参数编辑支持构件拆分预览PKPM-PC主要功能点装配式拆分及深化设计3、多专业信息综合浏览-多专业协同-多人并行工作-设计变更冲突装配式设计装配式住宅设计流程（1）构件库（2）装配式结构方案（3）深化与拆分（4）钢筋表（CAM）（5）自动加工（6）自动出拆分图1231基于BIM模型的CAD-》CAM：1、无需图纸环节，电子交付2、减少二次录入，提高效率，减少错误1、BIM的核心—从设计到生产1、BIM模型的预制构件中的钢筋信息，按国标《混凝土结构用成型钢筋制品》，生成相应钢筋表。2、BIM接力钢筋数控加工BIM基础上的备料、划线、布边模、布内模、吊装钢筋网693、钢筋加工与PC生产自动化的融合混凝土浇筑自动化：备料、搅拌、运送、浇筑、振捣、养护、脱模、存放704、混凝土浇筑自动化CAM装配式住宅设计流程（1）构件库（2）装配式结构方案（3）深化与拆分（4）钢筋表（CAM）（5）自动加工（6）自动出拆分图（6）自动出拆分图自动生成全套的构件加工详图•自动材料统计与编号；•图纸内容、布局可以配置；•基于BIM模型自动化生成各类图纸，包括构件加工详图；•保证模型与图纸的一致性。各种构件施工图表某层装配式拆分结果构件加工图进一步研发借助国家十三五“绿色建筑及建筑工业化”重点专项项目：7.1基于BIM的预制装配建筑体系应用技术联合设计•科研单位2家；施工及总承包单位7家；•预制构件生产或