基于BIM技術(shù)的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法探析

曹洋

山東中筑人力資源有限公司 山東青島 266021

BIM技術(shù)能夠彌補(bǔ)裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的缺陷，能夠提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度和效率，有助于裝配式建筑的快速發(fā)展。當(dāng)然BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中還會(huì)存在一定的缺點(diǎn)，為了能夠使裝配式建筑得到大幅度發(fā)展，我們還要對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行深度研究，使其變得更加完美，功能等各方面更加強(qiáng)大。

1 BIM技術(shù)的含義

BIM是Building Information Model的縮寫，即建筑信息模型。BIM既是“產(chǎn)品”又是“過程”，相對(duì)于“產(chǎn)品”來講，BIM最為根本的基礎(chǔ)即是三維數(shù)字，其中建立紐帶關(guān)系的就是工程數(shù)據(jù)，最后建立一個(gè)3D模型；相對(duì)于“過程”來講，BIM的含義就是一個(gè)操作使用的流程，其中包含模型建立，然后使用模型，最后進(jìn)行管理的一套流程，并且能夠?qū)⑵渲邪闹R(shí)進(jìn)行分享，相當(dāng)于一個(gè)非常強(qiáng)大的資源庫(kù)[1]。

BIM是一種新型理念，能夠大幅度的提升生產(chǎn)效率。其中包含3個(gè)部分組成，分別為產(chǎn)品模型、決策模型和過程模型，三者的關(guān)系是相互影響并且相輔相成，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)模型，從而發(fā)揮著重要的作用。

2 基于BIM技術(shù)的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)價(jià)值

2.1 提高工作效率

在當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)中，一些設(shè)計(jì)人員大多是進(jìn)行平面裝配式建筑設(shè)計(jì)，缺乏立體的設(shè)計(jì)效果圖，也無法保證每一環(huán)節(jié)在設(shè)計(jì)和施工過程中相互配合。如果采用BIM技術(shù)，能夠從建筑模型中提出需要的部分進(jìn)行加強(qiáng)和優(yōu)化，通過協(xié)同設(shè)計(jì)完成設(shè)計(jì)和審核工作，并最終完成造價(jià)設(shè)計(jì)和分析。通過BIM系統(tǒng)中三維和二維圖像的結(jié)合，零部件可以生成平面圖然后運(yùn)送至生產(chǎn)車間進(jìn)行生產(chǎn)[2]。運(yùn)用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)圖紙時(shí)，專業(yè)人員可以在一個(gè)建構(gòu)起來的圖像中進(jìn)行更改和設(shè)計(jì)，并從虛擬設(shè)計(jì)中直接生成所需要的圖紙，這樣可以提高建筑工程的效率。

2.2 節(jié)省建筑施工成本

在裝配式結(jié)構(gòu)中應(yīng)用BIM技術(shù)可以解決建筑工程施工中遇到的難題，可以幫助節(jié)省一定資源和能源，保護(hù)環(huán)境。BIM技術(shù)還能直接進(jìn)行無紙化設(shè)計(jì)，減少人力和物力浪費(fèi)，避免在建筑設(shè)計(jì)過程中因?yàn)椴僮鞑划?dāng)而產(chǎn)生返工問題。

2.3 實(shí)現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

不同于傳統(tǒng)的平面畫圖，采用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)立體畫圖，將所有的建筑零部件都清晰地在圖紙上表現(xiàn)出來，并通過數(shù)據(jù)使這些圖像變得參數(shù)化。這些特點(diǎn)為建筑設(shè)計(jì)提供了支持，在施工時(shí)，通過參數(shù)化設(shè)計(jì)可以清楚把握建筑結(jié)構(gòu)。

3 BIM技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 BIM結(jié)構(gòu)模型和結(jié)構(gòu)分析模型的轉(zhuǎn)換

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用BIM技術(shù)能夠?qū)斎胼敵鼋涌谶M(jìn)行應(yīng)用，本文主要以PEVIT軟件模型進(jìn)行分析。其具體應(yīng)用方式如下：首先將Revit建筑模型導(dǎo)入到合適的計(jì)算機(jī)軟件中，然后分析其有效性；完成有效分析之后就可以將結(jié)構(gòu)分析模型導(dǎo)入到Revit軟件中，就可以形成完整的結(jié)構(gòu)模型。然而在BIM結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)換過程中會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失等現(xiàn)象，從而影響結(jié)構(gòu)模型的完整性，所以需要相關(guān)工作人員進(jìn)行合理更改，并且對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行深入分析，減小后續(xù)工作的影響。雖然使用BIM技術(shù)會(huì)存在一定的弊端，但總體上通過使用BIM技術(shù)能夠使模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率。

3.2 構(gòu)件庫(kù)的建立

傳統(tǒng)的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路是先整體后拆分，這種設(shè)計(jì)方式會(huì)使構(gòu)件種類較多，不利于工廠化大批量生產(chǎn)。因此，如何利用較少種類的預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)滿足多樣化的建筑產(chǎn)品成為解決問題的關(guān)鍵。預(yù)制構(gòu)件是BIM模型基本組成部分，其建筑載體、圖紙、材料構(gòu)件等都是通過預(yù)制構(gòu)件實(shí)現(xiàn)。采用BIM建立模型時(shí)，需保證構(gòu)件系統(tǒng)和構(gòu)件庫(kù)的完整性，從而保證設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工的準(zhǔn)確和高效。通過對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件拆分，可將不同樓層和位置處的梁柱構(gòu)件統(tǒng)一歸類，并形成許多獨(dú)立的構(gòu)件庫(kù)?；诮⒑屯晟祁A(yù)制構(gòu)件庫(kù)，是裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。其中預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化的研究和應(yīng)用是預(yù)制構(gòu)件庫(kù)建立的核心[3]。在進(jìn)行裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不同結(jié)構(gòu)體系下的預(yù)制構(gòu)件存在使用功能上的差異。以構(gòu)件為最小單元，在滿足標(biāo)準(zhǔn)化的同時(shí)，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行承載力設(shè)計(jì)。完成后通過預(yù)制構(gòu)件編碼區(qū)分各個(gè)構(gòu)件，對(duì)各類預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行高效有序的管理，完成構(gòu)件庫(kù)的建立。

3.3 戶型庫(kù)的建立

在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，基于標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)制構(gòu)件庫(kù)，通過對(duì)各類編碼入庫(kù)的預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行選擇排列組合設(shè)計(jì)，形成標(biāo)準(zhǔn)化的裝配式建筑戶型。戶型庫(kù)的設(shè)計(jì)旨在以預(yù)制構(gòu)件庫(kù)為基礎(chǔ)，減少設(shè)計(jì)過程中的預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)和人工成本。對(duì)戶型庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)建筑戶型進(jìn)行排列組合，通過規(guī)劃和管理可以在此基礎(chǔ)上得到建筑模型庫(kù)。從預(yù)制構(gòu)件庫(kù)再到裝配式戶型庫(kù)，通過方案設(shè)計(jì)，模塊化的組合，形成標(biāo)準(zhǔn)單個(gè)戶型進(jìn)而形成裝配式戶型庫(kù)，這將有利于構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，提高裝配效率并減少成本。

3.4 鋼筋設(shè)計(jì)

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)中，鋼筋起到主要承重作用，對(duì)其進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。在使用BIM技術(shù)時(shí)，能夠獲取更多的相關(guān)信息，并且利用二次開發(fā)程序，使得鋼筋在布置設(shè)計(jì)過程中更加準(zhǔn)確和完善。因?yàn)殇摻顢?shù)據(jù)繁多，信息保存不得當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)誤差，通過使用BIM技術(shù)能對(duì)眾多的鋼筋數(shù)據(jù)起到保護(hù)作用，從而降低風(fēng)險(xiǎn)，使數(shù)據(jù)傳遞更加安全平穩(wěn)。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用于建筑行業(yè)中的優(yōu)勢(shì)更加明顯，于是我國(guó)出臺(tái)各種政策大力發(fā)展BIM技術(shù)，BIM技術(shù)將成為我國(guó)建筑行業(yè)快速發(fā)展的重要支柱。