装配式建筑结构设计中BIM技术的应用探究

装配式建筑结构设计中BIM技术的应用探究

程苗

筑博设计股份有限公司 广东省深圳市 518000

摘要：装配式建筑工程现已成为我国建筑行业中的一大主体类型，运用装配式开展施工建设不仅能简化工序，还能有效避免工期延误等问题出现，施工安全及施工质量也能得到有效保障。将BIM技术运用到装配式建筑施工中后，建筑工程的设计方案将以建模这一直观的形式展现给相关工作人员，这种可视化的效果能帮助相关人员在开展施工前根据实际需求调整项目结构或工序设计，进而保障后续施工的准确性与有序性。

关键词：装配式建筑；结构设计；BIM技术；应用

一、BIM技术的概述及其特点

BIM全称“建筑信息模型”具有可视化、协调性、优化性、可出图性、模拟性、参数化六大特点。近年来，我国的BIM技术发展迅速，国家政府和行业协会已经陆续颁布了各项BIM技术标准和指南，目前已经在各个建筑工程中常态化应用。装配式建筑核心是“集成”。而BIM技术具有信息协同的特点，可以串联起设计、生产、运输、吊装和运维的全过程提前发现并规避建造过程中可能出现的问题，各方基于BIM协同工作、共享信息、减少信息缺失、提高工作效率。利用BIM技术对建筑性能进行动态模拟确定最佳的建筑方案，从能源上降低建筑能耗，实现绿色建造。装配式建筑采用预制构件模块化组装而成，通过BIM三维插件库可以快速进行装配式建筑设计模拟空间布局，减少构件的种类和数量;在专业协同反面，各个专业基于BIM的平面，协同设计，通过碰撞检测，自动筛选出各个专业之间错漏碰缺等问题;在各环节协同方面，设计阶段利用BIM技术可以提前考虑生产和施工的相关方案，从而保证生产和施工环节的有序进行。

1、利用BIM+VR技术可以在虚拟建筑信息模型中进行空间漫步、行走、以模拟方式身临其境地提前感受和检验建造完成后的效果并实时校检设计的合理性，快速进行优化调整。

2、利用BIM技术可以自动提取生产、施工阶段的各项工程量，明确建筑预算，便于全过程成本控制，PC构件生产前，可以利用BIM模型自动提取各项工程量，从而保证工业可以提前备料，精确生产，提高工业生产效率预制构件深化园较为复杂，利用轻量化手机移动端三维交底可以提高工人的理解程度，避免生产中容易出现的错漏问题，预制构件中植入RFID芯片，结合BIM协同平台，将构件的生产、运输、吊装、验收等数据实时动态关联，各建造参与方通过平台共享信息、共同监控生产过程实现构件生产零缺陷、少延误、多联动。

3、利用BIM技术可以进行场内水平运输和垂直运输模拟，合理规划厂区路线，减少二次搬运，降低施工成本，从而进一步提高生产效率。

二、装配式建筑结构设计中BIM技术的价值体现

1、在设计图纸上的价值。在开展装配式建筑结构设计时,利用BIM技术可以对预制部件的图纸设计进行调整,使建筑构件所开展的每一项设计工作都是精准和高质量的,相较于CAD技术所绘制的二维图纸,BIM技术所设计出的三维模型能够实现装配式建筑结构各个动态数据的有机关联,整个图纸中任何一个构件发生了变动,相应的模型参数就会发生改变,这样便可以使图纸设计与修改更加智能化和灵活化。利用BIM技术所建立的三维虚拟仿真系统,在进行建筑结构模型建设时,需要工作人员提前做好勘探工作,包括测绘和地质勘测等,建筑各项设计参数都需要提前计算好,并且传输到系统数据库中。系统数据库会智能化的对建筑构件进行尺寸分析,帮助设计人员获得更加科学、准确的数据。利用结构分析模型则能够实现对建筑构件拆分的功能,设计人员在获得与构件相关的界面信息、材料信息等数据信息之后,再根据这些信息进一步完善图纸设计工作。

2、在钢筋设计上的价值。利用BIM技术在进行建筑图纸设计和生成时,设计人员可以获得建筑的剖面图和平面图不同的图形形式,能够对建筑物各类尺寸信息进行充分展现,这其中便包括钢筋这一重要材料的尺寸信息。信息化的技术手段可以强化装配式建筑钢筋的设计效果,设计人员可以利用BIM技术,对需要使用到的钢筋数量和相关参数进行准确的分析研判,为钢筋整体布局设计奠定良好的基础。比如,在设计预制梁钢筋时,需要对梁跨中后浇带纵筋进行切开处理,之后才能开展浇筑工作,这样便可以为后续开展的其他施工环节提供便利。在对梁段最大值进行设计分析时,需要对箍筋进行加密处理,要设计出钢筋与箍筋所需要的数量以及箍筋之间的距离。利用BIM技术便可以通过模拟分析的方式,对这一系列复杂的数据进行分析和设计,而且分析的结果几乎是与实际情况一致的,有很强的精准性和科学性。

3、在埋件布置上的价值。作为装配式建筑设计中另一个重要组成部分,预埋件的布置设计必须要通过严谨的拆分,整体结构设计必须详细准确,才能够确保其布置的科学与合理性。在开展装配式建筑设计的过程中,为了保障预埋件布置的科学性,提高现场施工作业的质量,需要对预制埋件的内嵌进行科学的设计。选择设计方案时,应该对预制墙柱、钢板等关联结构参数进行调整,保障整个参数设计的良性衔接。利用BIM技术能够以智能化的方式获取各个参数信息,这样便可以为预埋件的合理布置奠定良好的基础。比如在设计装配式墙体过程中,BIM技术可以实现参数的创建与共享,对于各种材料的尺寸都会有详细的展现。在针对砌块处理工艺上,BIM技术会对所使用的砂浆量进行自动计算,明确砌块过梁数量和位置,这样便可以实现对整个工程所使用的预埋件数量和位置的科学分析,完成相关技术参数的设计与存储工作。在开展具体施工时,这些参数都将发挥出极其重要的作用。

三、装配式建筑结构设计中BIM技术的应用

1、设计阶段。采用BIM技术可提高装配式建筑的设计效率。由于装配式建筑构造复杂，特别强调各环节的协同性，需要各专业紧密配合。在设计过程中，由于BIM技术具有内部碰撞和自动纠错功能,可检索各类冲突和错误，能有效避免各环节的设计问题,使设计人员及时发现问题、处理问题。由于装配式构件种类和样式复杂，使用BIM技术中的协同设计功能,可同步相关信息参数,便于各专业对设计方案进行调整和完善。

2、生产阶段。采用BIM技术可优化装配式建筑的生产流程。为了最大限度地确保预制构件生产的精确性,生产厂家从BIM模型中提取详尽的数据信息,能制定并完善构件生产计划。

3、施工阶段。（1）采用BIM技术可提高装配式建筑的现场施工水平。由于装配式建筑施工工艺复杂，BIM技术可在各环节提升现场施工管理水平。在施工前，可采用BIM技术对装配式建筑进行施工模拟和仿真，模拟构件的运输和安装，以此优化现场施工流程；采用BIM技术可模拟施工现场可能出现的突发事件，对项目安全管理预案进行完善和修订，避免安全事故发生。在施工中，可采用BIM技术优化现场的场地布置和构件运输路线，减少预制构件二次搬运，提高机械运输效率，加快施工进度；采用RFID技术可检索施工现场的构件信息，对构件的型号尺寸、安装位置、加工质量等信息进行实时校核，提高现场的技术管理水平。（2）采用BIM技术可优化装配式建筑的施工工序和成本。将时间维度和资源维度纳入BIM模型中，通过模型来模拟施工进度和资源投入情况，直观地了解项目的施工工艺、进度安排和资金资源投入，及时对施工规划和成本投入进行优化，避免因施工安排不合理，增加施工成本和拖延进度。采用BIM技术可将各类数据导入装配式建筑的BIM模型，通过分析、重组、拆分各种数据，发现工程管理漏洞和现场错误，得出最优的施工流程，优化各流程间的协调度，避免施工过程出现问题，保证施工质量，提高施工效率，控制施工成本。

4、运维阶段。采用BIM和RFID技术可搭建装配式建筑的运维管理系统，对装配式建筑实现系统运维管理。通过预制构件中的RFID芯片，可获取预制构件生产厂商、运输人员、安装人员等重要信息，如出现质量问题，可进行源头追溯，明确责任归属。将BIM技术用于装配式建筑的项目建设中，可提升建设管理水平，降低建筑成本，保证工程质量，优化建设周期，使项目真正做到质量可控、成本可控、进度可控。因此，在建设工程领域要依托信息科技的迅速发展，加大BIM技术的研究，加快配套软件的开发，将BIM技术进一步应用于装配式建筑项目建设的全流程，提高建筑领域各专业协同能力，实现产业链各流程的数据信息共享，进一步促进装配式建筑的智能升级。

结束语

总而言之,将BIM技术运用到装配式建筑设计中是极为必要的。建筑工程负责人员可借此来优化各项建筑细节，借助BIM技术的可视化特点来展开模拟分析，集中展示各项结构设计内容的最终建设效果，确保其建设质量能得到可靠保障。因此，广大设计人员需加强对BIM技术的运用，切实提升我国建筑设计质量。

参考文献

[1]何明杰.BIM技术在装配式建筑中的应用研究[J].中小企业管理与科技.2020(18):433-435.

[2]李海涛.BIM技术在装配式建筑机电安装中的应用[J].建筑机械化.2021(12):276-277.

[3]孙源.BIM技术在装配式建筑中的应用价值分析[J].砖瓦.2020(16):134-135.