試析基于BIM軟件下的裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

孟秀青

摘要：裝配式建筑作為新型節(jié)能建筑形式，實際應用范圍不斷擴大，有效提高施工質(zhì)量與效率。裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中要綜合考慮各方面因素，保證各部分的有效銜接，合理引用BIM技術(shù)，可以改善傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的不足，保證建筑整體質(zhì)量。本文通過分析BIM技術(shù)的優(yōu)勢，闡述其在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用。

關(guān)鍵詞：BIM軟件；裝配式建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計

隨著我國房地產(chǎn)行業(yè)發(fā)展迅速，相應的建筑行業(yè)也在高速發(fā)展?，F(xiàn)在的建筑以塔式住宅為主，而塔式住宅則以鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)為主。鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的模塊化設(shè)計需要以BIM技術(shù)為前提，通過BIM技術(shù)，可以根據(jù)建筑的三維構(gòu)建效果來檢驗建筑設(shè)計的合理性，通過數(shù)據(jù)的變更，及時矯正模型，形成符合建設(shè)方需要的方案，以保證建筑的工作周期和建筑質(zhì)量。

1 BIM技術(shù)分析

BIM技術(shù)是一種現(xiàn)代化信息技術(shù)，全稱是建筑信息模型，這是一種基于計算機、CAD等信息技術(shù)而成的信息管理技術(shù)。 BIM技術(shù)作為全新的信息技術(shù)，具有顯著的計算機網(wǎng)絡特點，體現(xiàn)在兩方面內(nèi)容：（1）完整模型。借助BIM技術(shù)將建筑信息全部呈現(xiàn)出來，同時全面描述工程項目的信息，包括對象、設(shè)計書等內(nèi)容。此外，依據(jù)模型情況反饋工程造價、材料信息等內(nèi)容；（2）構(gòu)建的模型之間存在關(guān)聯(lián)性，通過信息模型可以彼此識別與聯(lián)系，構(gòu)建完整的圖形與文件。出現(xiàn)工程變更時，通過將變更數(shù)據(jù)輸入到模型上，及時矯正模型，滿足建設(shè)方對建設(shè)方案的要求。

2 BIM技術(shù)與裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1如何提高裝配式建筑設(shè)計效率

在裝配式建筑的設(shè)計中，需要對各種預制構(gòu)件進行預設(shè)計，需要各個專業(yè)的設(shè)計師緊密配合。利用BIM技術(shù)構(gòu)建的設(shè)計平臺，裝配建筑專業(yè)設(shè)計師可以快速傳遞專業(yè)設(shè)計信息，對設(shè)計方案進行“同步”修改。借助BIM技術(shù)和“云端”技術(shù)，專業(yè)設(shè)計師可以將包含自己專業(yè)設(shè)計信息的BIM模型上傳到BIM設(shè)計平臺。通過BIM技術(shù)的“協(xié)同”設(shè)計功能，專業(yè)設(shè)計師修改的裝配式建筑預制件設(shè)計參數(shù)可以被其他專業(yè)設(shè)計師同步并正確調(diào)用，支持專業(yè)設(shè)計。并保存設(shè)計方案，促進設(shè)計方案的調(diào)整。節(jié)省各專業(yè)設(shè)計人員由于設(shè)計方案調(diào)整所耗費的時間和精力。

2.2如何降低裝配式建筑的設(shè)計誤差

設(shè)計人員可以利用BIM技術(shù)改進裝配結(jié)構(gòu)和預制構(gòu)件的設(shè)計，減少施工過程中的裝配偏差。借助BIM技術(shù)，可以精確地設(shè)計和定位預制構(gòu)件的幾何尺寸、鋼保護層的直徑、間距和厚度。BIM模型在三維視圖中，設(shè)計師可以直接觀察到預制組件進行組裝之間的擬合程度，并能使用BIM技術(shù)的碰撞檢測功能來分析預制組件連接節(jié)點的可靠性，排除預制構(gòu)件之間的裝配沖突，避免粗加工影響了設(shè)計安裝和預制組件的位置，減少設(shè)計誤差，拖延和浪費物質(zhì)資源。

2.3建筑設(shè)計階段BIM技術(shù)應用

未使用BIM技術(shù)之前，設(shè)計人員需要搜集與工程相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，并對研究方向與目標進行對比分析研究，綜合管線布置也是項目設(shè)計研究的重點，通過BIM技術(shù)可以實現(xiàn)管線碰撞檢查、管線優(yōu)化、設(shè)備間深化等內(nèi)容，建設(shè)工程項目部成立針對性的BIM工作室。同時，考慮到現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)安全性問題，確保場地電力的安全性，每周保存一次數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的真實合理性。

2.4 BIM技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用

相比于傳統(tǒng)的CAD制圖軟件，BIM技術(shù)可以使得平面設(shè)計方案和立體方案之間進行匹配，從而提升結(jié)構(gòu)設(shè)計的效率。另外，BIM技術(shù)，只需要在完成模型建立后，輸入相應的數(shù)據(jù)就可以自動生成設(shè)計方案，并且形成立體模型，可以幫助各個環(huán)節(jié)設(shè)計更加細化，提升建筑物造型的效果。這是傳統(tǒng)的人工繪圖或者CAD制圖所不具備的優(yōu)勢。使用BIM技術(shù)完成的立體圖紙，相比與傳統(tǒng)的二維結(jié)構(gòu)施工圖紙，更利于基層施工人員對設(shè)計內(nèi)容的理解，從而正確按照指引進行施工，提高整體工作效率。

4.1受力結(jié)構(gòu)三維模型建立

用BIM技術(shù)，以二維圖紙的模型信息，建立BIM模型，在建模過程中，需要對建筑中的鋼結(jié)構(gòu)連接細節(jié)和施工紙的局部詳圖進行細化，并對大件異型結(jié)構(gòu)進行模塊化處理，將工作做到極致，以提高建筑模型的可信度。

4.2對鋼結(jié)構(gòu)碰撞進行檢查

BIM設(shè)計需要對鋼結(jié)構(gòu)進行深化設(shè)計，其三維信息具有指導施工的功能，所以需要在施工圖的基礎(chǔ)上來完善整個施工圖紙，深化圖紙的設(shè)計，另外，BIM設(shè)計還需要深入檢查建筑鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部的各元素，如有發(fā)現(xiàn)缺少連接，應及時反饋，并進行修改變更。

4.3鋼結(jié)構(gòu)施工進程模擬

在BIM設(shè)計中，可以通過輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)，來模擬施工，從而增強對現(xiàn)場施工進度的控制。在BIM系統(tǒng)中，可以根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的施工順序，輸入詳細的施工步驟，制定相應的施工進程模擬，就可以通過模擬軟件觀看鋼結(jié)構(gòu)施工工程的預期進度。

5 BIM 在施工設(shè)計階段的應用

5.1 施工模擬仿真

隨著科技的迅速發(fā)展，裝配式建筑施工的機械化程度越來越高，且各類施工工藝十分復雜，管理難度較高。利用 BIM技術(shù)，可以對裝配式建筑工程進行事先的施工模擬和仿真，實現(xiàn)施工流程和施工方案的優(yōu)化，從而準確定位構(gòu)件并實現(xiàn)高質(zhì)量安裝。除此之外，BIM 技術(shù)的虛擬模擬仿真，有利于實現(xiàn)施工現(xiàn)場的場地布置。

首先，BIM 技術(shù)能夠?qū)κ┕さ娜^程進行正序或倒序模擬，對施工現(xiàn)場各功能區(qū)的配置和安全進行分析，通過合理分布垂直機械、臨時設(shè)施、構(gòu)配件等設(shè)備和物料的位置，實現(xiàn)臨時道路、車輛運輸路線的優(yōu)化，從而減少施工現(xiàn)場二次搬運造成的成本浪費，并且有效加快施工的裝配進度。其次，BIM 技術(shù)還能夠利用可視化技術(shù)實現(xiàn)施工現(xiàn)場的安全性能評估及動力學分析計算，完善施工現(xiàn)場安全應急預案，從而保證建筑施工的安全實施。

5.2 施工質(zhì)量、進度和成本控制

BIM 技術(shù)具有可視化、模擬性、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性及可出圖性的特點，能夠在裝配式建筑施工過程實現(xiàn)施工對象同施工進度的數(shù)據(jù)對接，從而實現(xiàn) 2D 圖紙轉(zhuǎn)化成“3D-BIM”模型，凸顯其立體型管理；隨后進行“4D-BIM”可視化模型的轉(zhuǎn)換，有利于對施工進度進行實時跟蹤與監(jiān)控；在此基礎(chǔ)上再引入資源維度，形成“5D-BIM”模型，施工方可通過此模型模擬裝配施工過程及資源投入情況，建立裝配式建筑“動態(tài)施工規(guī)劃”，對質(zhì)量、進度、成本實現(xiàn)動態(tài)管理。

3結(jié)語

總之，在施工過程中應用BIM技術(shù)，可以很大程度上改進和創(chuàng)新傳統(tǒng)工作模式和設(shè)計理念，在提高設(shè)計效率的同時，還能進一步提升建筑的美觀性和實用性，除此之外，BIM系統(tǒng)還可以幫助控制整個施工工程的周期。目前，裝配式建筑已經(jīng)發(fā)展成為我國主要的建筑結(jié)構(gòu)形式之一，BIM設(shè)計軟件與裝配式建筑結(jié)構(gòu)相互相成。

參考文獻：

[1]史筱紅.基于BIM軟件下的裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J].居舍，2018（30）：103+163.

[2]張啟志.基于BIM軟件下的裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].鋼結(jié)構(gòu)，2018，33（02）：114-117.

（作者單位：青島武曉集團股份有限公司）