CN108416129A - 一种基于bim和pdm的装配式建筑集成设计方法 - Google Patents

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曹祥
忽文刚
齐孜勇
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Abstract

本发明公开了一种基于BIM和PDM的装配式建筑集成设计方法，旨在提供一种高效的基于BIM和PDM的装配式建筑集成设计方法。它包括以下步骤：步骤（1）：在装有BIM软件的建筑设计端计算机上和装有PDM软件的制造设计端计算机上安装SECR软件并通过服务器进行联通；步骤（2）：对建筑物各构件族的部品部件分通用件、专用件和非标件制定编码规则，并对每个族下面的通用部品部件和专用部品部件进行逐一编码；步骤（3）：在建筑设计端计算机或者制造设计端计算机上进行三维设计；步骤（4）：在制造设计端计算机上对三维模型的部品部件的材料及配方进行定义；步骤（5）：基于建筑结构计算的PKPM.STS软件和机械产品的结构CAE仿真分析计算软件mscnastran对部品部件进行结构计算。

Description

一种基于BIM和PDM的装配式建筑集成设计方法
技术领域
本发明涉及建筑技术领域，尤其是涉及一种基于BIM和PDM的装配式建筑集成设计方法。
背景技术
现阶段国家大力推行建筑产业化，发展装配式建筑，就是要实现建筑由现场建造走向工业化制造。BIM技术也随之迅速发展成为装配式建筑的核心技术，为建筑设计、计算分析、造价管理、可视化展示、仿真模拟等提供强有力的支撑，已是建筑行业全过程信息化设计、管理的核心平台；而PDM（ProductDataManagement）是制造业的产品数据系统，是构件及产品全生命周期数据化设计、制造、管理的核心平台。根据装配式建筑发展需求，如何实现BIM技术到部品部件工厂化和批量化制造是其发展的关键环节。因此，研发一种基于BIM和PDM的装配式建筑集成设计方法，缩短设计时间，提高建筑质量，实现装配式建筑标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理，推动装配式建筑全产业链发展，就显得特别重要。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种基于BIM和PDM的装配式建筑集成设计方法。其可实现建筑设计与工厂制造设计的数字化连接和建筑设计与工厂制造设计的双向同步设计，以及建立部品部件模数化数据库，最终实现建筑智能化管理和运维。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于BIM和PDM的装配式建筑集成设计方法，其包括以下步骤：
步骤（1）：在装有BIM软件的建筑设计端计算机上和装有PDM软件的制造设计端计算机上安装SECR软件并通过服务器进行联通；
步骤（2）：对建筑物各构件族的部品部件分通用件、专用件和非标件制定编码规则，并对每个族下面的通用部品部件和专用部品部件进行逐一编码，使每个通用部品部件和专用部品部件具有唯一的编码；
步骤（3）：在建筑设计端计算机或者制造设计端计算机上对完成步骤（2）具有唯一编码的部品部件进行三维设计；
步骤（4）：在制造设计端计算机上对步骤（3）建立了三维模型的部品部件的材料及配方进行定义；编制对应部品部件的制造工艺和装配工艺；编制生产、制造过程或环节的对应部品部件的质量监控标准或者规范；编制对应部品部件的包装、运输标准或者规范；
步骤（5）：基于建筑结构计算的PKPM.STS软件和机械产品的结构CAE仿真分析计算软件mscnastran对步骤（4）部品部件进行结构计算；计算结果不满足建筑要求的，改进步骤（4）材料、配方的相关参数，直至计算结果满足建筑要求；
步骤（6）：对步骤（5）的部品部件在建筑设计端计算机和制造设计端计算机上同时进行校对、审核和批准，形成对应部品部件数据库；
步骤（7）：在建筑设计端计算机上引用完成步骤（6）的部品部件展开单体建筑设计，同时对单体建筑设计出现的非标件按步骤（2）制定的编码规则进行唯一性编码并对其进行三维设计；
步骤（8）：对步骤（7）非标件进行步骤（4）和步骤（5）设计、计算；
步骤（9）：对步骤（8）的整个单体建筑在建筑设计端计算机上进行基于建筑结构的PKPM.STS软件计算和机械产品结构的mscnastran软件CAE仿真分析计算；计算结果不满足建筑要求的非标件，改进步骤（8）材料、配方等相关参数，直至计算结果满足建筑要求；
步骤（10）：对步骤（9）的整个单体建筑在建筑设计端计算机和制造设计端计算机上同时进行校对、审核和批准，形成整个单体建筑数据库。
优选的是，步骤（2）中建筑物各构件族的部品部件编码通过SECR软件实现建筑设计端计算机与制造设计端计算机数据实时互换。
优选的是，所述建筑设计与制造设计由多个终端同时展开。
优选的是，建筑物各构件族的部品部件需经过建筑设计与制造设计的双重审核，满足建筑与制造、运输与装配等要求，方可成为最终数据。
优选的是，建筑部品部件形成工厂化生产的数据库，使建筑物从设计开始变为基于已有部品部件数据库与部分专用部品部件相结合的搭积木似的建造。
优选的是，
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明将目标建筑在BIM和PDM集成系统中展开设计，实现建筑设计与制造业数字化连接，使目标建筑变成以通用件、专用件为主，结合少量非标件的建筑设计；同时这些通用件、专用件构成在BIM和PDM集成系统中形成数据库，使建筑设计工作转变为以组合部品部件为主的模块化设计，降低设计工作量；并且通过BIM和PDM集成设计方法使建筑设计与工厂化制造、信息化管理等各种工作由串行模式变到并行模式，大幅缩短设计时间，降低管理成本，可实现建筑标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理和智能化运维。同时，使建筑建造速度加快，缩短施工周期，建造过程环保节能，节约模板等，使建筑建造受气候条件制约小、节约劳动力，并可提高建筑质量，最终实现搭积木式的房屋设计与建造。
具体实施方式
下面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付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
一种基于BIM和PDM的装配式建筑集成设计方法，其包括下列步骤：
步骤（1）：先在建筑设计端计算机上安装BIM软件，并在其系统中置入SECR软件和建筑结构计算PKPM.STS软件；同时在制造设计端计算机上安装PDM软件，并在其系统中置入机械产品的结构CAE仿真分析计算软件mscnastran、SECR软件和SolidEdge；接着把建筑设计端计算机和制造设计端计算机与服务器基于SECR软件进行联通；
步骤（2）：对建筑物按柱族、墙板族、楼板族、隔墙族、梁族、门族、窗族、管路族、管线族、消防族、暖通族等族的部品部件分通用件、专用件和非标件制定编码规则，并对每个族下面的通用部品部件和专用部品部件进行逐一编码，使每个通用部品部件和专用部品部件具有唯一的编码；
步骤（3）：在建筑设计端计算机或者制造设计端计算机上对完成步骤（2）具有唯一编码的部品部件进行三维设计；
步骤（4）：在制造设计端计算机上对步骤（3）建立了三维模型的部品部件的材料及配方进行定义；编制对应部品部件的制造工艺和装配工艺；编制生产、制造过程或环节的对应部品部件的质量监控标准或者规范；编制对应部品部件的包装、运输标准或者规范；建筑设计与制造设计由多个终端同时展开。
步骤（5）：基于建筑结构计算的PKPM.STS软件和机械产品的结构CAE仿真分析计算软件mscnastran对步骤（4）部品部件进行结构计算；计算结果不满足建筑要求的，改进步骤（4）材料、配方等相关参数，直至计算结果满足建筑要求；具体如下；
a、采用PKPM.STS软件进行结构计算时，按以下步骤进行：①根据对应部品部件或者单体建筑首先建立结构模型，进行结构模型与载荷输入、结构模型楼面布置信息、楼面载荷传导计算；②整体分析计算；③基础设计分析计算；④施工图绘制；⑤图形编辑；
b、采用软件mscnastran进行机械产品的结构CAE仿真分析计算时，按以下步骤进行：①利用SolidEdge软件进行parasolid格式化，形成部品部件或者单体建筑的Patran模型；②对Patran模型进行几何清理、曲面缝合；③对第②步处理后的模型进行网格划分属性赋值；④定义边界条件、约束条件；⑤选择静态、瞬态、频响计算类型；⑥输出CAE仿真计算结果；
步骤（6）：对步骤（5）的部品部件在建筑设计端计算机和制造设计端计算机上同时进行校对、审核和批准，形成对应部品部件数据库；建筑物各构件族的部品部件需经过建筑设计与制造设计的双重审核，满足建筑与制造、运输与装配等要求，方可成为最终数据。
步骤（7）：在建筑设计端计算机上引用完成步骤（6）的部品部件展开单体建筑设计，同时对单体建筑设计出现的非标件按步骤（2）制定的编码规则进行唯一性编码并对其进行三维设计；
步骤（8）：对步骤（7）非标件进行步骤（4）和步骤（5）设计、计算；
步骤（9）：对步骤（8）的整个单体建筑在建筑设计端计算机上进行基于建筑结构的PKPM.STS软件计算和机械产品结构的mscnastran软件CAE仿真分析计算；计算结果不满足建筑要求的非标件，改进步骤（8）材料、配方等相关参数，直至计算结果满足建筑要求；
步骤（10）：对步骤（9）的整个单体建筑在建筑设计端计算机和制造设计端计算机上同时进行校对、审核和批准，形成整个单体建筑数据库。建筑部品部件形成工厂化生产的数据库，使建筑物从设计开始变为基于已有部品部件数据库与部分专用部品部件相结合的搭积木似的建造。
步骤（11）：如果目标建筑设计条件或者其他条件发生变动时，需要在BIM系统中发起纠错流程，按新的设计条件重复步骤（2）、步骤（9），然后才能对更改部分进行校对、审核和批准，最后进行更改输出，以保证单体建筑数据库的信息正确性和完整性。实际生产中，可对审核通过的建筑部品部件中的通用件、专用件进行预生产。
本发明建筑由现场建造物变成由带有唯一编码的工厂化制作的通用件、专用件和非标件组成的构筑物，实现通用件、专用件的批量化生产和预投生产，减少非标件的用量，降低装配式建筑成本，缩短建造时间。
本发明建筑部品部件在建筑设计端计算机和制造设计端计算机上基于SECR软件通过服务器可同时进行独立的设计工作，使整个建筑设计制造由串行工作变成并行工作，缩短总设计时间。
本发明装配式建筑集成设计方法由建筑设计端计算机、制造设计端计算机和服务器通过SECR软件实现数据双向互通，在建筑设计端计算机、制造设计端计算机上任意单台计算机上修改数据均可在其他计算机上实时反映修改情况，构成装配式建筑制造设计、建筑设计、结构设计、施工装配、结构计算、造价管理、运维管理等方面大数据协同平台，实现建筑、结构、机电管线、消防、制造、施工等协同三维设计，避免建筑、结构和机电管线等相互间的干涉等问题，为装配式建筑智能化管理和运维建立数据基础。
本发明步骤2）的编码规则使单体建筑通过基于SECR软件的服务器使各个部品部件通过一个或多个建筑设计端计算机或制造设计端计算机同时进行三维设计。
本发明集成设计方法对构成该建筑的通用件、专用件、非标件和整个目标建筑均进行计算，结果必须满足建筑要求。
本发明的建筑由通用件、专用件与非标件构成且均有唯一编码，从而使目标建筑具有唯一性，使部品部件可通过PDM系统直接输出到生产设备上进行加工、制造，实现建筑设计与生产制造的数字化连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于BIM和PDM的装配式建筑集成设计方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤（1）：在装有BIM软件的建筑设计端计算机上和装有PDM软件的制造设计端计算机上安装SECR软件并通过服务器进行联通；
步骤（2）：对建筑物各构件族的部品部件分通用件、专用件和非标件制定编码规则，并对每个族下面的通用部品部件和专用部品部件进行逐一编码，使每个通用部品部件和专用部品部件具有唯一的编码；
步骤（3）：在建筑设计端计算机或者制造设计端计算机上对完成步骤（2）具有唯一编码的部品部件进行三维设计；
步骤（4）：在制造设计端计算机上对步骤（3）建立了三维模型的部品部件的材料及配方进行定义；编制对应部品部件的制造工艺和装配工艺；编制生产、制造过程或环节的对应部品部件的质量监控标准或者规范；编制对应部品部件的包装、运输标准或者规范；
步骤（5）：基于建筑结构计算的PKPM.STS软件和机械产品的结构CAE仿真分析计算软件mscnastran对步骤（4）部品部件进行结构计算；计算结果不满足建筑要求的，改进步骤（4）材料、配方的相关参数，直至计算结果满足建筑要求；
步骤（6）：对步骤（5）的部品部件在建筑设计端计算机和制造设计端计算机上同时进行校对、审核和批准，形成对应部品部件数据库；
步骤（7）：在建筑设计端计算机上引用完成步骤（6）的部品部件展开单体建筑设计，同时对单体建筑设计出现的非标件按步骤（2）制定的编码规则进行唯一性编码并对其进行三维设计；
步骤（8）：对步骤（7）非标件进行步骤（4）和步骤（5）设计、计算；
步骤（9）：对步骤（8）的整个单体建筑在建筑设计端计算机上进行基于建筑结构的PKPM.STS软件计算和机械产品结构的mscnastran软件CAE仿真分析计算；计算结果不满足建筑要求的非标件，改进步骤（8）材料、配方等相关参数，直至计算结果满足建筑要求；
步骤（10）：对步骤（9）的整个单体建筑在建筑设计端计算机和制造设计端计算机上同时进行校对、审核和批准，形成整个单体建筑数据库。
2.根据权利要求1所述的基于BIM和PDM的装配式建筑集成设计方法，其特征在于：步骤（2）中建筑物各构件族的部品部件编码通过SECR软件实现建筑设计端计算机与制造设计端计算机数据实时互换。
3.根据权利要求1或2所述的基于BIM和PDM的装配式建筑集成设计方法，其特征在于：所述建筑设计与制造设计由多个终端同时展开。
4.根据权利要求1或2所述的基于BIM和PDM的装配式建筑集成设计方法，其特征在于：建筑物各构件族的部品部件需经过建筑设计与制造设计的双重审核，满足建筑与制造、运输与装配等要求，方可成为最终数据。
5.根据权利要求4所述的基于BIM和PDM的装配式建筑集成设计方法，其特征在于：建筑部品部件形成工厂化生产的数据库，使建筑物从设计开始变为基于已有部品部件数据库与部分专用部品部件相结合的搭积木似的建造。
6.根据权利要求5所述的基于BIM和PDM的装配式建筑集成设计方法，其特征在于：对审核通过的建筑部品部件中的通用件、专用件进行预生产。
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