BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

黃志華 丁曉華

(江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 無錫 214153)

1 BIM技術(shù)

BIM是一種應(yīng)用于工程設(shè)計、建造和管理過程的數(shù)據(jù)化工具，其技術(shù)核心是可以生成三維模型的數(shù)據(jù)庫，為設(shè)計、制作、施工、項目管理提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，為提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期提供有力技術(shù)支撐。

BIM具有的特點有：三維可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和輸出性。利用BIM可以對預(yù)制混凝土裝配式結(jié)構(gòu)進行設(shè)計、構(gòu)件制作、構(gòu)件運輸、構(gòu)件安裝的信息監(jiān)測，避免無法制作、運輸和安裝的現(xiàn)象；可以進行優(yōu)化拆分設(shè)計，特別是對復(fù)雜連接部位和節(jié)點的三維可視進行技術(shù)交底；可以進行施工方案的設(shè)計，包括起重機的布置和各個環(huán)節(jié)的銜接等。

2 預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)

預(yù)制裝配式建筑是指在工廠內(nèi)對建筑主要構(gòu)件進行預(yù)先加工，然后將構(gòu)件運往施工現(xiàn)場利用不同的連接方式進行組裝拼接的建筑形式。目前，預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛，主要進行混凝土構(gòu)件的預(yù)制，也稱為裝配整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其操作過程大致包含工廠預(yù)制、現(xiàn)場組裝拼接及結(jié)合部現(xiàn)澆混凝土建筑。

預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)按照結(jié)構(gòu)形式分為裝配式框架結(jié)構(gòu)、裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配式框架—剪力墻結(jié)構(gòu)及裝配式框架—核心筒結(jié)構(gòu)。預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)的高度方面，可分為高層混凝土結(jié)構(gòu)、多層混凝土結(jié)構(gòu)及低層混凝土結(jié)構(gòu)。目前，裝配式框架結(jié)構(gòu)主要用于商場等項目建設(shè)中，裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)主要用于保障房等項目建設(shè)中。

2.1 裝配式框架結(jié)構(gòu)體系

目前，建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計中，對預(yù)制裝配式框架接頭體系的應(yīng)用比較多，對于預(yù)制框架結(jié)構(gòu)而言，結(jié)構(gòu)體系較輕，對預(yù)制構(gòu)件從工廠向施工現(xiàn)場運輸過程中，也比較方便。此外，在預(yù)制裝配式體系中，框架結(jié)構(gòu)屬于高層框架結(jié)構(gòu)，不管在國內(nèi)還是國外，在高層建筑項目中的應(yīng)用越來越多。對預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)體系進行設(shè)計時，在工廠內(nèi)主要生產(chǎn)預(yù)制疊合梁、預(yù)制疊合板等構(gòu)件，將預(yù)制好的構(gòu)件運往施工現(xiàn)場以后，再對連接點采用現(xiàn)澆混凝土處理。

2.2 裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系

預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系中主要包含剪力墻結(jié)構(gòu)、板結(jié)構(gòu)及梁結(jié)構(gòu)等組成部分，此外也可全由預(yù)制墻板、疊合板及疊合梁等預(yù)制混凝土構(gòu)件組成。對于預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)而言，進行設(shè)計過程中，需要和工廠化程度結(jié)合在一起，選擇全預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)或半預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)。

3 BIM技術(shù)建模

3.1 預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件建模

在預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)中，其主要的受力構(gòu)件有預(yù)制框架柱(如圖1所示)、預(yù)制框架梁(如圖2所示)、預(yù)制疊合樓板等。

3.2 預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件建模

以疊合板式剪力墻結(jié)構(gòu)為例，其主要受力構(gòu)件包括疊合式墻板、邊緣約束暗柱和部分現(xiàn)澆剪力墻等。邊緣約束暗柱可通過Revit Structure可載入族庫中結(jié)構(gòu)柱類型生成不同形式的暗柱。疊合墻板可通過預(yù)制墻板加格構(gòu)鋼筋的方式進行創(chuàng)建(見圖3)，按照同樣方法可以創(chuàng)建疊合樓板(見圖4)。

4 BIM技術(shù)應(yīng)用

BIM技術(shù)可以應(yīng)用于預(yù)制裝配式混凝土建筑的全壽命周期，包括：方案設(shè)計階段、深化設(shè)計階段、構(gòu)件生產(chǎn)階段、物流運輸階段、建造施工階段和運營維護階段。

1)方案設(shè)計階段：能夠通過BIM技術(shù)實現(xiàn)3D可視化功能，還可以對現(xiàn)實信息數(shù)據(jù)進行收集、整合、分析，進一步優(yōu)化設(shè)計方案。

2)深化設(shè)計階段：BIM技術(shù)可以通過其可視性、參數(shù)性等優(yōu)點，對初步設(shè)計方案進行深化，譬如構(gòu)件尺寸優(yōu)化、構(gòu)件拆分、構(gòu)件配筋、碰撞檢查等方面。

3)構(gòu)件生產(chǎn)階段：通過BIM技術(shù)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)芯片技術(shù)，可以將構(gòu)件的信息從生產(chǎn)、質(zhì)檢、入庫、出庫一系列階段集合管理入庫。

4)建造施工階段：BIM技術(shù)可以快速精確定位構(gòu)件，實現(xiàn)高質(zhì)量安裝。

5)運營維護階段：后期對BIM模型進行檢查和更新，可以對項目進行構(gòu)件維護、管道檢查和智能管理等等。

5 結(jié)語

裝配式混凝土建筑是國家大力提倡推廣的新型建筑。BIM技術(shù)可應(yīng)用于裝配式建筑的全壽命周期，是信息化應(yīng)用對建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)生變革的具體體現(xiàn)。為提高BIM技術(shù)運用，還需進一步建立并豐富裝配式混凝土建筑BIM技術(shù)建模的構(gòu)件庫。