建筑信息模型在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中的應用研究

楊孝禹

摘要：隨著我國經(jīng)濟水平的提高，傳統(tǒng)建筑的弊端逐漸暴露，裝配式建筑項目能夠很好地彌補傳統(tǒng)建筑的弱點，該建筑所用到的構(gòu)件幾乎都來自工廠，構(gòu)件生產(chǎn)出成品后再由專門工作者將其送到施工現(xiàn)場，隨后由工作人員對構(gòu)件進行拼裝，由此可見，當前建筑業(yè)逐漸向智能化以及多樣化方向邁進。BIM是現(xiàn)代建筑行業(yè)必不可少的技術(shù)，是建筑信息行業(yè)的靈魂。實踐表明，在裝配式建筑項目中融入BIM技術(shù)因素，能夠從整體上提升項目效率以及質(zhì)量水平，使建筑業(yè)變得更加環(huán)保和節(jié)能?；诖?，本文對建筑信息模型在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中的應用進行研究，作出以下討論僅供參考。

關(guān)鍵詞：BIM，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，應用

現(xiàn)今，建筑工業(yè)化是未來建筑發(fā)展的新趨勢。裝配式建筑是利用已制作完成的預制構(gòu)件，運輸?shù)浆F(xiàn)場進行連接組裝而建成的新型建筑。既環(huán)保節(jié)能又能夠減少人工成本。在施工過程中避免了傳統(tǒng)建筑施工模式中的揚塵、交叉污染及日益嚴重的霧霾污染問題。同時還能大大提高生產(chǎn)效率，節(jié)約人力資源，縮短生產(chǎn)周期。在大力推動裝配式建筑施工的同時，BIM技術(shù)發(fā)展逐步體系化，為保證裝配式建筑技術(shù)的成熟應用，充分與BIM技術(shù)結(jié)合是一條必經(jīng)之路。BIM是一種數(shù)字信息應用，可以用于建筑項目的設(shè)計階段、施工階段、管理階段。在設(shè)計階段利用BIM技術(shù)構(gòu)建模型能夠?qū)椖窟M行施工模擬，在設(shè)計階段進行碰撞檢測等，有效減少設(shè)計錯誤，為項目施工建設(shè)從設(shè)計階段到后期運營提供技術(shù)支撐，為項目參建各方提供基于BIM的協(xié)同平臺，有效提升協(xié)同合作效率。

一、BIM技術(shù)

BIM（即BuildingInformationModeling）技術(shù)是建筑信息模型的縮寫，它以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項目各種相關(guān)信息的可視化工程數(shù)據(jù)模型。這種模型服務(wù)于建筑全生命周期管理BLM（BuildingLifecycleManagement）對建筑工程項目的設(shè)計、施工、運維等各個階段的工作進行指導，實現(xiàn)工程信息的共享與傳遞，是項目的實際管控者。BIM技術(shù)是對建筑工程項目設(shè)計、施工以及運維階段情況的真實反應，它具有以下5個特點：（1）可視化：BIM技術(shù)可將平面圖紙轉(zhuǎn)化為3D立體呈現(xiàn)，也可對整個項目的建設(shè)全過程進行動畫演示，使建筑的設(shè)計、施工、運維過程等均在可視化環(huán)境下開展，（2）協(xié)同性：每個工程項目都包含大量的信息，BIM技術(shù)可將其分類整合處理，保證信息的協(xié)同，特別是在設(shè)計過程中對各專業(yè)間的碰撞問題進行協(xié)調(diào)處理，實現(xiàn)設(shè)計與實際施工信息的協(xié)同，（3）可模擬性：在施工階段借助4D/5D模擬，實現(xiàn)項目成本控制并得到合理的施工組織設(shè)計，確保工程進度不受影響，（4）可優(yōu)化性：BIM技術(shù)可以將項目實際信息與計劃信息進行比較處理，經(jīng)過對施工計劃的科學優(yōu)化，為后期施工提供最優(yōu)的施工方案，實現(xiàn)各個施工工序的合理銜接，（5）可出圖性：BIM技術(shù)對建筑結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了3D可視化仿真模擬與方案優(yōu)化之后，形成管線綜合圖和結(jié)構(gòu)孔洞預留的大樣圖，避免后期施工錯誤。

二、BIM技術(shù)在預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程中的應用優(yōu)勢

（一）有利于一體化建設(shè)方式的落實

在預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程中應用BIM技術(shù)，能夠提升混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的精確度，維護現(xiàn)場施工安全?？梢哉f，BIM技術(shù)的應用加強了預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場施工的管控，減少施工中危險事故的產(chǎn)生。同時利用BIM技術(shù)，能夠結(jié)合現(xiàn)有數(shù)據(jù)對預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)實行模擬建模，對其中各結(jié)構(gòu)予以細致拆分，幫助工作人員進一步了解結(jié)構(gòu)組成，進而確保吊裝、脫模等施工作業(yè)的質(zhì)量，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)一體化的設(shè)計目標。

（二）有利于加強工期控制，提高施工效率

預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程是通過不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件的組裝及混凝土澆筑來實現(xiàn)的，而BIM技術(shù)在該工程中能夠加強結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計、生產(chǎn)的合理性，有助于各施工環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)配合，簡化傳統(tǒng)施工工序，將現(xiàn)場生產(chǎn)轉(zhuǎn)變成工業(yè)生產(chǎn)，以降低材料等的損耗，保證企業(yè)的經(jīng)濟成本。另外，BIM技術(shù)的應用也實現(xiàn)了住宅建筑的三維模型構(gòu)建，并將真實施工場景融入到模型中，完成深入探索，及時解決工程建設(shè)中存在的問題。

三、BIM技術(shù)在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中的具體應用

（一）預制構(gòu)件設(shè)計的應用

預制構(gòu)件生產(chǎn)過程是整個裝配建筑的重要部分，是銜接裝配式建筑設(shè)計和施工階段的重要紐帶。而預制構(gòu)件的設(shè)計階段是預制構(gòu)件生產(chǎn)階段的前提條件，施工作業(yè)則是預制構(gòu)件生產(chǎn)階段的后續(xù)操作。首先我們從BIM技術(shù)對裝配式建筑在預制構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的應用來解析它的價值。預制構(gòu)件在裝配式建筑中，可以拆分為梁構(gòu)件，柱構(gòu)件，樓板構(gòu)件和窗體構(gòu)件等部分。其中由于不同類型構(gòu)件，形狀，預埋及受力等存在差異導致各種構(gòu)件在實際生產(chǎn)中會存在差別。因此，我們可以利用BIM技術(shù)強大的3D視圖功能，根據(jù)構(gòu)件實際生產(chǎn)過程中的需求，對構(gòu)件的幾何尺寸，鋼筋位置及預埋件進行深化設(shè)計，不斷增加BIM虛擬構(gòu)件種類，規(guī)格和數(shù)量，一步一步構(gòu)件標準化的閾值構(gòu)件庫。通過BIM模擬性和可視化的特點，設(shè)計人員可以建立預制構(gòu)件的模型，不僅僅可以直接對預制構(gòu)件的間距，直徑，尺寸等具體參數(shù)有比較直觀的了解，而且還可以針對預制構(gòu)件在裝配中存在沖突的進行碰撞檢查分析，保證構(gòu)件裝配的協(xié)調(diào)性。

（二）構(gòu)件生產(chǎn)階段

構(gòu)件生產(chǎn)是裝配式建筑建造過程中十分關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，要嚴格按照設(shè)計標準進行生產(chǎn)，然而傳統(tǒng)的構(gòu)件設(shè)計圖都是平面二維的，很容易造成讀圖困難甚至出現(xiàn)讀圖錯誤。裝配式建筑構(gòu)件庫中的模型則是三維立體的，可以從各個角度進行觀察，同時相關(guān)的尺寸參數(shù)也直接在模型中顯示，在生產(chǎn)前把此構(gòu)件從構(gòu)件庫中提取出來傳送給生產(chǎn)廠家，方便快捷，有效避免了廠家構(gòu)件識別錯誤導致生產(chǎn)錯誤這類事情的發(fā)生，降低了構(gòu)件生產(chǎn)風險。

（三）BIM應用于裝配式建筑施工過程模擬

在實際工程中，能夠通過軟件的施工模擬技術(shù)，演示出施工工程中可能存在的缺陷，便于及時調(diào)整施工方案，避免施工事故，減少資源浪費。比如在吊裝預制裝配式建筑構(gòu)件時，在構(gòu)件現(xiàn)場吊裝管理方面也可以利用BIM軟件，以通過在施工計劃中寫入構(gòu)件屬性的方式來構(gòu)建管理模型，結(jié)合吊裝方案來模擬施工。明確制定施工方案之后，工作人員就能夠通過平板手持設(shè)備對工程項目全程施工進行輔助管理。在模擬施工中，塔吊的工作范圍和整個工地各運輸路線的計劃都要考慮，以及各施工環(huán)節(jié)的銜接配合都應在設(shè)計階段提前計劃完善，以此保證各構(gòu)件的裝配質(zhì)量。在模擬施工過程中，要綜合施工現(xiàn)場場地模型、施工項目結(jié)構(gòu)模型和施工計劃等內(nèi)容，通過BIM軟件制作具備時間節(jié)點按施工計劃順序銜接各施工階段的模擬動畫，能將項目施工過程更加直觀的表達出來。

四、結(jié)語

總之，裝配式建筑和BIM技術(shù)由于兩者相結(jié)合，存在一種巨大的潛力，是未來研究的熱門方向，也是未來發(fā)展趨勢之一。由BIM技術(shù)與裝配式建筑的結(jié)合，形成設(shè)計→生產(chǎn)→投入使用的建筑行業(yè)信息化，更有利于強化裝配建筑的優(yōu)點，改善其缺點，使裝配式建筑逐步趨于更成熟，更便捷以及有利降低成本，普及建筑市場。

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