裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用研究

王煒

摘要：BIM技術(shù)是運(yùn)用建筑工程項(xiàng)目的相關(guān)數(shù)據(jù)信息創(chuàng)建三維立體空間模型。通過創(chuàng)建建筑信息模型，確保建筑工程設(shè)計(jì)與施工的協(xié)調(diào)性，提升工作效率與質(zhì)量。裝配式建筑具有簡化施工流程，壓縮投資成本等優(yōu)勢。但單純依靠傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)方法無法滿足裝配式建筑的設(shè)計(jì)需求。由此，將BIM技術(shù)應(yīng)用到裝配式建筑設(shè)計(jì)中具有重要意義

關(guān)鍵詞：裝配式;建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);BIM技術(shù)

1 導(dǎo)言

BIM技術(shù)屬于信息技術(shù)和裝配式建筑相結(jié)合的產(chǎn)物。在實(shí)際的建筑工程運(yùn)作中，BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中起著越來越重要的作用。它能夠?qū)⒔ㄖ械膮?shù)信息歸納起來，具有關(guān)聯(lián)性和共享性等特點(diǎn)。在建筑工程的實(shí)際應(yīng)用中，可以將建筑設(shè)計(jì)、施工和管理等環(huán)節(jié)貫穿起來，促使裝配式建筑朝著智能化和數(shù)字化的方向發(fā)展。如今新技術(shù)、新材料、新施工工具的出現(xiàn)以及BIM的開發(fā)應(yīng)用，給裝配式建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展帶來了新的希望。

2 BIM技術(shù)

2.1 BIM技術(shù)的概念

BIM技術(shù)能夠?qū)ㄖこ讨芯S護(hù)、運(yùn)營、施工和設(shè)計(jì)等多方面的知識內(nèi)容進(jìn)行整理，最終以數(shù)字化可視技術(shù)的形式進(jìn)行體現(xiàn)，提高了材料收集和處理的效率。因此，在建筑工程中使用BIM技術(shù)能夠在很大程度上提高建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的品質(zhì)和效率。

2.2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

2.2.1 可視化

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)是工作人員在圖紙上對建筑項(xiàng)目進(jìn)行描述，施工人員要通過抽象的線條和自己的想象進(jìn)行描繪。而BIM技術(shù)的出現(xiàn)可以將設(shè)計(jì)人員腦海中的設(shè)計(jì)思路和數(shù)據(jù)變換為可視化的模型，以三維立體圖像的形式來展示建筑工程的設(shè)計(jì)方案，這是一種更加清晰、直觀的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)展現(xiàn)方式。

2.2.2 協(xié)調(diào)性

在實(shí)際的項(xiàng)目建設(shè)過程中，由于裝配式建筑全專業(yè)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和整體性較高，以及裝配式建筑設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、堆放、施工等一系列環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)溝通不順利造成的建設(shè)效率低下。BIM技術(shù)的出現(xiàn)可以有效避免協(xié)調(diào)性差的現(xiàn)象發(fā)生，該技術(shù)能夠?qū)Ω鞑块T之間可能存在的協(xié)調(diào)問題生成自動協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，消除專業(yè)問題。

3 BIM技術(shù)模型中的設(shè)計(jì)種類

3.1 構(gòu)件類型

一般的建筑構(gòu)件類型中，BIM技術(shù)所占比例較大，其中建筑材料、幾何尺寸等都屬于BIM包含的范圍。建筑材料和幾何尺寸等都能以直觀清晰的方式呈現(xiàn)出來，易于工作人員的理解。尤其是結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)等方面的設(shè)計(jì)，BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠快速地分析構(gòu)件的用處，而且對墻、板等內(nèi)容進(jìn)行解釋。

3.2 BIM技術(shù)與裝配式建筑的關(guān)系

在當(dāng)代裝配式建筑過程中，BIM技術(shù)是不可缺少的。簡單來講，裝配式建筑核心是“集成”，而BIM技術(shù)是“集成”的主線。這條主線串聯(lián)起設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、裝修和管理的全過程，服務(wù)于設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維、拆除的全生命周期?？梢詫⒀b配式建筑進(jìn)行數(shù)字化虛擬，以一種信息化的方式來描述系統(tǒng)的要素，從而實(shí)現(xiàn)信息化的協(xié)同設(shè)計(jì)，使裝配式建筑的全過程可視化。

在信息交互及檢驗(yàn)方面也采用全新的技術(shù)，在整合建筑全產(chǎn)業(yè)方面實(shí)現(xiàn)全方位的信息化集成。將BIM技術(shù)引入到裝配式建筑中去，可以在BIM模型中對建筑設(shè)計(jì)的方案和安裝進(jìn)行集成，對裝配式建筑在實(shí)際制造與安裝中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行充分的考慮，這樣就可以及時(shí)的采取有效措施，將這些問題及時(shí)解決，在成本和實(shí)際的制造過程中，大大減少成本的浪費(fèi)和施工壓力。

4 BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)踐

4.1 建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)突破了傳統(tǒng)的建筑工程平面化設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從二維圖紙到三維模型的轉(zhuǎn)變，并實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的分布設(shè)計(jì)到多專業(yè)聯(lián)合的協(xié)同設(shè)計(jì)，這對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言是巨大的進(jìn)步。以最為常見的混凝土結(jié)構(gòu)建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，利用BIM技術(shù)中最常用的Revit軟件可以有效實(shí)現(xiàn)建筑整體結(jié)構(gòu)三維模型的建立，并可以在軟件中輸入預(yù)制構(gòu)件的各項(xiàng)參數(shù)，形成完整的構(gòu)件庫，然后將這些構(gòu)件組裝起來完成建筑的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不但提高了設(shè)計(jì)效率，而且提升了建筑整體設(shè)計(jì)的空間合理性。于此同時(shí)，通過Revit軟件的模型相關(guān)和模型匹配功能，可以建立兩個模型之間的相關(guān)和對應(yīng)關(guān)系，從而進(jìn)行計(jì)算，省去了結(jié)構(gòu)建模步驟。

4.2 房屋戶型空間設(shè)計(jì)

在住宅戶型設(shè)計(jì)BIM技術(shù)中的三維實(shí)體模型代替了點(diǎn)、線、面的二維繪制，三維模型在設(shè)計(jì)、分析和管理方面具有較好的可視化性能。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，CAD軟件設(shè)計(jì)的圖紙與后期制作的三維效果圖無關(guān)，而BIM模型對應(yīng)于它所生成的各種圖紙中的每個元素，通過改變模型的一個部分對與該部分相關(guān)的部分進(jìn)行更新，進(jìn)而有效提高設(shè)計(jì)效率。例如，當(dāng)進(jìn)行建筑戶型設(shè)計(jì)時(shí)，可以應(yīng)用Revit軟件創(chuàng)建三維戶型模型，建筑師可以通過三維模型直接表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思想，更加直觀的詳細(xì)展示戶型的幾何特征和空間布局，如圖1所示。

4.3 建筑房屋結(jié)構(gòu)水電管道的一體化設(shè)計(jì)

BIM設(shè)計(jì)技術(shù)打破了傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)電設(shè)計(jì)的模式，避免了各個部分沒有交流的問題，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和水電設(shè)計(jì)的一體化，將建筑模型、結(jié)構(gòu)模型和機(jī)電模型集成為一個建筑模型，實(shí)現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，完善建筑模型信息。例如在水電設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師利用三維結(jié)構(gòu)圖來表達(dá)自己的設(shè)計(jì)意圖，使設(shè)計(jì)圖更加合理、完整、清晰，如圖2所示。

4.4 施工圖設(shè)計(jì)

在建筑設(shè)計(jì)建模過程中，首先按照建模步驟完成別墅所需的地基、梁、板、柱等構(gòu)件，并通過參數(shù)共享和標(biāo)注系列圖平面施工圖的方式完成相關(guān)制作，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)自己的習(xí)慣完成相關(guān)構(gòu)件的施工。在制作構(gòu)件時(shí)，需要根據(jù)平面法施工圖標(biāo)準(zhǔn)的圖集制作相應(yīng)的文件，并創(chuàng)建一組共享的參數(shù)和標(biāo)簽或者組件的信息，這樣當(dāng)一條信息發(fā)生變化時(shí)，其余的信息也會發(fā)生變化，確保BIM中的參數(shù)是一致的。在編制了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)模型和系列文件后，利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)模型軟件進(jìn)行了梁、板、柱及相關(guān)詳圖的平面施工圖設(shè)計(jì)。BIM與和平的方法形式不同，BIM技術(shù)主要通過三維模型的創(chuàng)建，和平的規(guī)律是通過二維抽象符號、線條表示，但兩種方法所顯示的信息是相同的，它們之間沒有根本的沖突，將兩者結(jié)合起來可以更加清晰和全面地表達(dá)它們。將BIM技術(shù)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可利用BIM軟件繪制結(jié)構(gòu)平面施工圖，通過共享參數(shù)和創(chuàng)建標(biāo)簽族文件，實(shí)現(xiàn)了BIM技術(shù)與平面法的結(jié)合。

5 結(jié)語

總而言之，從當(dāng)前的裝配式建筑設(shè)計(jì)工作中可以得出，BIM技術(shù)是具有比較高的實(shí)用價(jià)值的。通過BIM技術(shù)的有效利用，裝配式建筑的整體工程質(zhì)量以及效率也會大大提高，從而減少工程施工中的冗余部分，減少材料浪費(fèi)，使工程管理、工程設(shè)計(jì)與調(diào)整等方面發(fā)揮出作用，將施工的整個過程協(xié)調(diào)起來，為建筑行業(yè)的快速發(fā)展提供了進(jìn)一步的信息化保障。

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