基于BIM技术的装配式结构施工技术研究

基于BIM技术的装配式结构施工技术研究

李国松

浙江众安建设集团有限公司，浙江 杭州 310000

摘要：随着我国建筑行业快速发展，绿色建筑、智慧工地越来越受到重视，传统设计成果均由二维呈现，无法准确表达节点做法，而且无法获得施工碰撞检查，受限于设计人员的经验与责任心，往往无法精准指导施工。BIM技术具有模型可视化、参数化、可交互性、全生命周期性等特点，模型能够以可视化的方式呈现给设计人员、施工人员，方便查看、修改和优化，大量构件及族的应用赋予了模型活力，可随时根据现场实际施工动态调整，再接入信息化平台，反馈给相应的负责人，得到正反馈，实现信息共享。本文对基于BIM技术的装配式结构施工技术进行分析，以供参考。

关键词：BIM技术；装配式结构； 施工技术

引言

装配式结构是指把建筑物的整体结构分解为多个需要装配的构件，再由工厂统一进行制造，运输至工地进行装配。BIM技术是一种新的技术，它在建筑结构设计中的应用，对减少设计误差、改善施工质量具有重要作用。BIM技术由于其可视化、高效、碰撞分析、施工模拟等优点，得到业界的普遍认同。

1 BIM技术应用

在预制构件设计过程中,采用BIM模块化设计,实现参建各方对模型尺寸、材质、规格等内部信息参数的确定与优化,并将这些生产加工的参数准确、快捷地传递给预制厂家,实现设计与生产的无缝衔接。三维结构图纸准确、直观,主体结构图纸可直接作为预制厂家的构建加工图。将BIM模型数据导入第三方计算软件进行结构受力计算分析,为结构设计优化提供依据。此外,预制厂家和施工单位可结合现场施工作业条件及构件施工工序,依托模型对局部特殊节点进行合理深化设计,减少施工过程中的停工待料现象,提高预制构件装配的合理性,确保构件生产质量。现场装配施工过程中,以BIM模型为载体,用BIM技术实现现场预制吊装施工模拟、技术交底,进而指导装配式建筑施工作业,提高当地配式建筑行业标准化、精细化施工作业水平,为后续类似工程的设计施工提供了宝贵经验。

2 BIM技术对装配式结构设计的价值

2.1提高生产力

目前，在我国的建筑工程设计中，多数设计都采用的平面设计，缺少三维效果图，不能确保各个环节之间的协调。若应用BIM技术，可以对结构模型中所需的构件进行强化与优化，并以协作方式完成设计与评审，最后完成工程造价的设计与分析。利用BIM系统中的三维、二维信息可直接生成相关构件的平面图，并将其发送到生产工厂用于制造。利用BIM技术进行图纸的设计，可基于已建好的三维可视化模型进行修改和设计，并能从虚拟设计中直接生成所需的图纸，从而大大提高了施工的工作效率。

2.2进行参数化设计

与传统的平面绘图方法相比，BIM技术能够实现三维绘图，能够清楚地显示出每一个构件，并且利用数据对其进行参数化设计。在施工过程中，参数化设计可帮助项目各参与方掌握建筑物的结构。

3 BIM技术在装配式建筑结构施工中的应用

3.1预拼装检测

BIM技术在装配式建筑准备阶段的应用有助于降低构件的检测难度，在施工之前发现构件本身和吊装时可能发生的问题，并对其进行及时的调整与优化，保持构件尺寸、形状的合理性，避免返工，节约了大量的资金。在采用BIM技术进行预制装配时，首先采用3D打印技术将产品和BIM模型打印出来，并根据装配要求进行预组装，检查有没有问题，及时进行记录并进行调试，直至所有的参数和位置都正确后，才能进行预制件的制作。同时，还可以对工程的设计图纸和工程的可行性进行检验，为工程的施工提供依据。

3.2施工过程模拟

通过BIM技术，可以对装配式建筑结构进行全过程仿真，使工作人员能够及时发现问题，并参考工程的具体要求进行科学的调整，从而降低施工中的危险事故，合理调配资源和资金。在构件吊装仿真过程中，要充分考虑到各个节点之间的相互关系，并进行相应的调整和衔接，以保证仿真过程的流畅。在施工现场，遇到结构复杂、施工要求高的节点时，利用BIM技术实现节点的可视化显示，便于施工人员根据三维模型进行节点的衔接，提高施工的精确度。

3.3碰撞检测

通过BIM技术，可以在深化设计阶段就进行碰撞检测，检验图纸的设计内容，确定结构位置是否合理，管线布置是否合理，并能做到水平和垂直方向的检验，降低矛盾的发生，增强结构的连贯性。通过碰撞检测，可以科学地评估图纸的设计内容，避免在实际操作中出现的碰撞问题，实现多个专业的协作，减少返工费用，大大提高了工作效率。

3.4构件管控

目前，构件管控应用最多的就是BIM技术和RFID技术，这两种技术在控制预制件时都能起到很好的作用。通过RFID技术将预制件的制造信息进行传输，这是一种射频识别技术，利用BIM技术可以有效地将生产信息集成到一起，从而实现对预制件整个生产过程的管理。在此基础上，施工技术人员可以充分、有效地掌握和监测预制件的各项生产工艺参数，并能根据软件的实际应用，找出问题所在，制定出科学、高效的解决方法。

3.5钢筋及节点深化

创建通用装配式叠合板模型，将叠合板板宽、板跨、板高等构件数据参数化。利用已建成的结构模型，根据设计图纸布设构件钢筋。首先梳理结构图，将结构板拆分为适合的板尺寸，考虑加工和施工的便利性。同时整理需要的钢筋类型及节点，提前将各类型钢筋及节点录入族，导入结构模型中。按规范及结构通用设计要求放置钢筋，调整钢筋的锚固节点及钢筋长度，在三维视图中观察复核结构模型是否满足要求。叠合板布置5根桁架钢筋，间距500～520mm，上、下弦筋均为8，腹杆筋φ6，在梁柱连接位置布置加强筋。另外在吊点两侧相邻波谷处布置附加钢筋8，吊点附加筋位于桁架下弦钢筋上部。布置完成钢筋后，检查钢筋之间是否互相冲突，有无交叉。如有，及时调整。装配式构件是在工厂内浇筑完成，成型后调整困难，且为保证装配式构件在工厂内加工效率，需要模具尽量统一。所以深化过程中，尽量减少各种装配式叠合板的异形结构。

3.6基于BIM技术的施工过程安全管理

在施工方案进行比选时，运用BIM技术创建相应的安全信息模型对不同的施工方案进行三维模拟，在施工前仿真模拟出预制构件从进场到安装的全过程，并重点反复进行碰撞监测分析，使安全隐患在施工模拟中彻底暴露，为施工方案的优化比选提供依据，并根据系统出具的分析报告，不断深化改进预制构件的吊装、安装、运输、堆放、设计等方案，使最终的装配式建筑施工方案达到最优的安全施工效果。以BIM三维信息模型作为集成平台，对预制构件吊装、灌浆等关键工序方案提前进行模拟预演。在实际施工前，根据施工现场实际，对施工区域的危险源进行危险源识别、特种设备管理、环境监测等。基于BIM安全信息模型及时反馈监测数据，并分析对比其与临界值的差异，判断测点的安全状态是否完整，结合实际情况划分施工区域的危险等级，并给予合理的安全指导，确保施工过程的安全开展。

结束语

BIM技术对于装配式叠合板的施工效率及质量提升是明显的。传统的装配式结构深化只能在图纸上完成，图纸的审核及加工时都有困难，且深化时预留预埋的洞口、管道、线盒在二维上反映，预制构件与现浇梁、柱等的碰撞问题不能直观表达，安装时发现问题将影响施工节奏，导致工期滞后。使用BIM技术后，装配式混凝土结构深化设计的可视化、参数化、平台化等优势可解决传统深化设计所面临的问题，进一步降低设计误差，提高设计的准确率，为后续混凝土预制件的生产及装配式建筑施工提供质量保障。

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