基于BIM 技術(shù)的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

李奇

（菏澤市規(guī)劃建筑設(shè)計研究院有限公司）

1 引言

在建筑技術(shù)體系快速更新的背景下，建筑工程的施工速度得到了大幅度提升。裝配式結(jié)構(gòu)是將建筑整體結(jié)構(gòu)拆分成若干個待組裝結(jié)構(gòu)，然后由生產(chǎn)廠家直接完成生產(chǎn)，隨后運送到作業(yè)現(xiàn)場進行組裝的新型施工技術(shù)。BIM 技術(shù)作為多技術(shù)融合后的科技手段，將BIM 技術(shù)應(yīng)用到裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，對于降低結(jié)構(gòu)設(shè)計誤差，提高工程施工質(zhì)量有著積極地意義。

2 BIM 技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 提高了裝配過程的精準(zhǔn)度

BIM 技術(shù)的出現(xiàn)，在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用具有諸多的優(yōu)勢。BIM 技術(shù)的一個主要特點就是可視化，在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計中，模擬構(gòu)造形式的出現(xiàn)，大大提高了裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計的精準(zhǔn)性和可靠性，并且結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)度的提升，也會降低后續(xù)返工情況的發(fā)生幾率，從而使設(shè)計人員的工作量明顯減輕[1]。

2.2 提升了數(shù)據(jù)信息的完整度

在裝配式建筑工程建設(shè)中，設(shè)計圖紙發(fā)揮著非常重要的引導(dǎo)作用，對于一個建筑工程項目來說，設(shè)計圖紙就是建設(shè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。如果設(shè)計圖紙存在問題，就需要施工方和施工客戶雙方針對存在的問題進行協(xié)調(diào)，問題得到解決后，才可以繼續(xù)施工。BIM 技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，為對裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙存在問題的解決提供了重要依據(jù)[2]。

2.3 優(yōu)化裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

BIM 技術(shù)具有強大的模擬功能，其不僅可以模擬裝配式結(jié)構(gòu)建筑，同時還可以模擬一些設(shè)計人員難以完成的結(jié)構(gòu)試圖。像裝配式結(jié)構(gòu)建筑的節(jié)能模擬、熱傳導(dǎo)模擬等。由此可見，BIM 技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，可以大大提高設(shè)計方案的科學(xué)性和合理性。而且在實際應(yīng)用的過程中，還可以借助BIM 技術(shù)來搭建4D 應(yīng)用模型，借助模型可以分析出目前設(shè)計方案中存在的不足，針對這些不足進行方案調(diào)整，從而起到優(yōu)化裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計方案內(nèi)容的作用。

3 BIM 技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用方法

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計階段

3.1.1 圖紙設(shè)計階段

施工技術(shù)體系的不斷完善，加快了建筑工程的施工速度，與此同時，建筑工程的施工規(guī)模也在不斷擴大[3]。這也意味著，利用裝配式結(jié)構(gòu)進行施工時，需要做好充分的準(zhǔn)備工作，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的合理性。BIM 技術(shù)在圖紙設(shè)計階段的主要工作是進行數(shù)據(jù)信息的快速采集，同時還對設(shè)計參數(shù)的準(zhǔn)確性進行評價，內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)強度、所使用材料種類、材料尺寸、鋼筋結(jié)構(gòu)的耐壓情況等。借助BIM 技術(shù)還可以將設(shè)計圖紙中的二維數(shù)據(jù)信息，直接生成三維立體圖像，這也使得數(shù)據(jù)信息的直觀性更強，加快了問題的發(fā)現(xiàn)速度。對于部分存在爭議的數(shù)據(jù)信息，也可以借助云計算技術(shù)重新進行計算，以此提高圖紙設(shè)計內(nèi)容的合理性。

3.1.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整

在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計方案完成之后，便需要進入到數(shù)據(jù)進一步校核的應(yīng)用階段。裝配式結(jié)構(gòu)涉及到的內(nèi)容繁多，如鋼筋結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼制品結(jié)構(gòu)等，這些材料的應(yīng)用效果和當(dāng)?shù)貧夂驐l件、生產(chǎn)過程中的誤差等因素有著直接關(guān)聯(lián)，這也是后續(xù)校核過程中，需要重點關(guān)注的內(nèi)容。BIM 技術(shù)在該階段，主要的作用是依托于信息技術(shù)組建數(shù)據(jù)共享平臺，同時借助BIM 技術(shù)對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行采集，在對參數(shù)合理性進行評價時，還會客觀分析目前的施工管理制度，這也是進行參數(shù)評價的基礎(chǔ)。根據(jù)評價結(jié)果，對方案中的相關(guān)參數(shù)進行調(diào)整，隨后再次進行方案的評價，在多次循環(huán)之后，得出最優(yōu)的設(shè)計方案，提高方案本身的實用性。

3.1.3 工程總量核算

施工企業(yè)承接建筑工程項目的主要目的是為了獲取經(jīng)濟利益，在EPC 模式下，施工企業(yè)的經(jīng)濟利潤空間也在不斷壓縮，并且由于工程總量的增加，工程的施工工期也在延長，如果前期沒有制定合理的施工進度管理計劃，那么也將增加超期施工情況的出現(xiàn)，從而影響到施工企業(yè)的經(jīng)濟效益。BIM 技術(shù)的應(yīng)用，可以結(jié)合現(xiàn)有材料，對建筑工程作業(yè)總量進行科學(xué)性分析，從而得出準(zhǔn)確的計算結(jié)果，為后續(xù)施工進度管理計劃的制定提供科學(xué)性的數(shù)據(jù)支持?？紤]到在實際施工過程中，還會存在施工變更情況的出現(xiàn)，因此在分析處理的過程中，還需要對計算結(jié)果的波動范圍進行確定。一般情況下，工程量計算結(jié)果需要預(yù)留5%的波動空間，從而確保整個施工活動的順利推進。

3.2 施工組織階段

建筑工程的施工需要許多人力資源的參與，尤其是一些大型建設(shè)工程項目，在實際施工過程中，需要做好施工組織工作。在實際應(yīng)用過程中，需要做好設(shè)計方案內(nèi)容的落實工作，同時制定合理的施工管理計劃，其內(nèi)容包括施工各環(huán)節(jié)勞動力應(yīng)用數(shù)量、不同崗位人員需求情況、施工人員操作能力要求等。BIM技術(shù)在該過程中，主要負責(zé)數(shù)據(jù)信息采集工作，將整個施工活動進行精細化管理，同時還會借助BIM 技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢，搭建施工材料綜合管理體系，明確施工材料采購的先后順序和具體采集量，從而提高系統(tǒng)推進的有序性，提升工程項目的施工質(zhì)量。

3.3 工程施工階段

3.3.1 建筑構(gòu)件制作

裝配式建筑在施工過程中，需要應(yīng)用到許多的裝配結(jié)構(gòu)，如混凝土構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)等，在制作過程中，需要將構(gòu)件的誤差控制在合理范圍內(nèi)，提高建筑構(gòu)件本身的適用性。BIM 技術(shù)在應(yīng)用中，融合了多項操作技術(shù)，如數(shù)字化技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等，這些技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效提高數(shù)據(jù)信息采集結(jié)果的準(zhǔn)確性。而且借助技術(shù)應(yīng)用精準(zhǔn)度較高這一優(yōu)勢，在混凝土構(gòu)件制作過程中，還可以結(jié)合作業(yè)區(qū)域溫度和濕度情況，對拌和過程進行調(diào)整，而且依托于該技術(shù)，還可以對混合材料的添加量進行調(diào)整，從而提高材料拌和的應(yīng)用效果。

3.3.2 裝配式構(gòu)件安裝

裝配式建筑在施工中，需要應(yīng)用到許多的裝配式構(gòu)件，而且在正式安裝過程中，還需要在工廠進行結(jié)構(gòu)的預(yù)拼裝，如果是鋼結(jié)構(gòu)，也可以在工廠提前完成鋼結(jié)構(gòu)的焊接工作，對焊接質(zhì)量進行校驗，確定滿足要求之后，再將其裝載到運輸車輛上，由運輸車輛將構(gòu)件運輸?shù)阶鳂I(yè)現(xiàn)場中，嚴(yán)格遵守相應(yīng)的安裝要求，對裝配式構(gòu)件進行安裝，尤其是構(gòu)件相連的部分，需要按照要求做好連接工作。如混凝土結(jié)構(gòu)在連接位置的處理過程中，需要先進行鑿毛處理，隨后再向連接處注入泥漿，從而提高結(jié)構(gòu)的整體性。BIM 技術(shù)在該環(huán)節(jié)，承擔(dān)了數(shù)據(jù)采集和三維立體圖像的構(gòu)建工作，進而提高整個結(jié)構(gòu)的可靠性。

3.4 運行維護階段

在上述工作內(nèi)容完成之后，系統(tǒng)也進入到了運行維護階段，在運行維護階段，主要的工作是對潛在的安全隱患進行處理，使建筑工程可以達到既定的施工作用要求，從而提高整個工程的使用壽命。BIM 技術(shù)在該應(yīng)用環(huán)節(jié)中，主要工作是搭建三維立體模型結(jié)構(gòu)，并且模型中還存在著許多受力分析的應(yīng)用情況。如果發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)綜合強度無法滿足應(yīng)用要求的情況，此時也需要及時制定輔助措施，構(gòu)建輔助承重結(jié)構(gòu)，從而提高整個結(jié)構(gòu)的綜合效果，延長結(jié)構(gòu)使用壽命。

4 結(jié)語

綜上所述，BIM 技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用具有非常重要的價值，不僅可以提高裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計的精準(zhǔn)性，而且借助BIM 技術(shù)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的快速采集，為裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的完善提供了重要的數(shù)據(jù)參考，從而提高了設(shè)計內(nèi)容的科學(xué)性和合理性。通過將BIM 技術(shù)應(yīng)用到建筑工程施工過程中，對于提高建筑工程施工質(zhì)量，降低工程施工成本有著積極地意義。