淺析BIM在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

祁嘉庚

摘要：裝配式建筑作為建筑業(yè)未來的發(fā)展方向，是當(dāng)前實現(xiàn)建筑工業(yè)化的最有效方法之一，有利于提高生產(chǎn)效率。設(shè)計方法是實現(xiàn)裝配式建筑的重要內(nèi)容。因此，本文著重探究基于BIM的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，以期能促進裝配式建筑的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：裝配式結(jié)構(gòu);BIM;設(shè)計方法

隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展以及人們對建筑設(shè)計需求的持續(xù)增大，中國建筑業(yè)進入新的“工業(yè)化革命”時期。眾所周知，裝配式是建筑工業(yè)化的代表，可有效降低施工成本。然而，由于對預(yù)制裝配式建筑設(shè)計存在認識誤區(qū)，導(dǎo)致建筑工業(yè)化發(fā)展進程遲緩。裝配式結(jié)構(gòu)是指預(yù)制構(gòu)件在工地通過可靠的連接方式裝配而成的結(jié)構(gòu)。裝配式設(shè)計方法是建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備共同參與對裝配式結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，最終由設(shè)計人員進行深化設(shè)計的過程。設(shè)計方法需要遵循的原則除了應(yīng)滿足裝配式結(jié)構(gòu)使用要求，還應(yīng)遵循“一體化”、“標(biāo)準(zhǔn)化”、“模塊化”、“通用化”的設(shè)計原則，通過少規(guī)格、多組合的方式提高建設(shè)效率，降低成本。

1 BIM技術(shù)的簡要介紹

BIM技術(shù)也就是建筑的信息模型，是在計算機上建立三維模型，將建筑物整體展現(xiàn)出來。在當(dāng)前階段，BIM技術(shù)在建筑行業(yè)，尤其是預(yù)制裝配式混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用非常廣泛[1]。在對工程建筑進行三維建圖的過程中，首先要將建筑物的整體信息進行完全的收集，保證數(shù)據(jù)的真實性和準(zhǔn)確性，將建筑物的細節(jié)進行全面的構(gòu)建。在此過程中，要明確設(shè)計規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，并將預(yù)制裝配式混凝土的參數(shù)進行詳細的設(shè)置，以此來保證工程建筑的效率和質(zhì)量。除此之外，在工程建筑中使用BIM技術(shù)，能夠?qū)⒔ㄖ毠?jié)清晰的展現(xiàn)出來，從而最大化的確定建筑過程所需的材料、人力、工藝等，按照計劃進行預(yù)制準(zhǔn)備，避免了材料的浪費，對于節(jié)約成本有著很大的作用[2]。并且，在進行復(fù)雜建筑的設(shè)計、古建筑保護等過程中，使用BIM技術(shù)也具有很強的優(yōu)勢，能夠在建筑總體方面進行規(guī)劃和布置。由于BIM具有的獨特優(yōu)勢，使其在當(dāng)前的建筑行業(yè)廣受好評，并在未來的建筑行業(yè)中有著良好的前景。

2 BIM技術(shù)在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用的優(yōu)勢分析

2.1 提高建筑行業(yè)節(jié)能效果

BIM技術(shù)在應(yīng)用的過程中，是以信息技術(shù)為載體，搭建三維立體化模型，將建筑要求和數(shù)據(jù)全面的展示出來，并大體上確定建筑所需的耗材，并在建筑的過程中促進各單位和部門的協(xié)調(diào)工作，減少建筑過程的浪費，起到節(jié)約材料和資源的目的，提高建筑行業(yè)的節(jié)能效果。

2.2 提高工程建設(shè)速度，縮短工期

在進行裝配式建筑設(shè)計的過程中，構(gòu)件基礎(chǔ)可以按照工程的實際需要，完成構(gòu)件庫的構(gòu)建。在建立構(gòu)件庫的過程中，設(shè)計和施工等多個單位的工作都能夠獲得更好的配合。在生產(chǎn)過程中達到流水線生產(chǎn)的效果，在現(xiàn)場的生產(chǎn)環(huán)節(jié)以安裝構(gòu)件為主。在這樣的過程中，能夠減少各方面的投入，并且以機械化生產(chǎn)的方式，促進建設(shè)速度的提高，有效的縮短建設(shè)工期[3]。

2.3 提高產(chǎn)業(yè)一體化建筑方式

在BIM技術(shù)基礎(chǔ)上，進行預(yù)制裝配式混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠在設(shè)計過程中保證精準(zhǔn)度，將設(shè)計、準(zhǔn)備、施工等環(huán)節(jié)聯(lián)系起來，提高對設(shè)計圖的控制力度，并且將施工指導(dǎo)精確化。與此同時，由于BIM是信息技術(shù)平臺，因此在進行模型建造的時候，可以將已經(jīng)完成的施工圖加入其中作為基礎(chǔ)，并且最終完成模型的建造，提高建筑產(chǎn)業(yè)的一體化建造。

2.4 通過三維模擬，有效提升工程質(zhì)量

在我國的建筑行業(yè)中，雖然當(dāng)前已經(jīng)開始大量的使用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，但是實際經(jīng)驗依然不足。在進行現(xiàn)場施工的過程中，通過BIM技術(shù)進行模型建造，并向施工方交底，保證內(nèi)容信息的清晰準(zhǔn)確，這樣能夠提高對現(xiàn)場施工的質(zhì)量控制，有利于保證施工過程的標(biāo)準(zhǔn)化，從而提升工程建設(shè)的質(zhì)量[4]。

3 裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

如前所述，AutodeskRevitStructure是專門用于結(jié)構(gòu)設(shè)計的軟件，因此，以其為例進行裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計分析。裝配式建筑對BIM技術(shù)的應(yīng)用已得到行業(yè)內(nèi)普遍認可，以BIM為基礎(chǔ)的裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，可采用以下方法：根據(jù)建筑部品的模數(shù)化與標(biāo)準(zhǔn)化進行設(shè)計，以建成不同技術(shù)相互集成后各結(jié)構(gòu)所需構(gòu)件的族庫，包括預(yù)制外墻板、預(yù)制梁柱、預(yù)制樓梯與預(yù)制樓板，對具體的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，可直接從以上族庫當(dāng)中選擇標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件，并對不同的標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件進行相互搭接，形成完整的三維模型，可極大地加快設(shè)計工作效率[5]。為充分發(fā)揮裝配式建筑在設(shè)計方面的特點，應(yīng)加大力度研究并開發(fā)具有模數(shù)化特點的不同裝配式建筑戶型，從而為模型庫的建立創(chuàng)造良好的條件。通過對AutodeskRevitStructure的不斷了解和掌握，了解到族對于Revit的實際使用是十分重要的，能以族創(chuàng)建者自身設(shè)計為依據(jù)，對不同類型的設(shè)置及參數(shù)變量進行定義。在Revit中，可以將族分成以下幾種。

3.1 可載入族，也稱作構(gòu)件族，主要包含結(jié)構(gòu)的框架和門、窗、柱等基本構(gòu)件。系統(tǒng)中，構(gòu)件的族文件屬于獨立文件，支持獨立編輯，同時可在多種項目中多次利用。為計算機配置擴展插件以后，采用以上設(shè)計方法，能在族樣板文件當(dāng)中進行裝配式建筑構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化及模數(shù)化創(chuàng)建，進而形成可以直接使用的裝配式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件族庫，文件采用“.rfa”的格式，除了能作為結(jié)構(gòu)的構(gòu)件詳圖，為實際的構(gòu)件生產(chǎn)繪制詳細且正確的圖紙，還能在所有需要的情況下下載至項目的實際設(shè)計過程當(dāng)中，以此實現(xiàn)對裝配式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計工作效率的有效提高。

3.2 系統(tǒng)族，在Revit當(dāng)中進行預(yù)定義，無法從外部進行加載，僅可在項目當(dāng)中完成設(shè)置或進行修改，建筑的墻體、屋頂、樓頂及樓梯，均屬于系統(tǒng)族。裝配式建筑所需各類裝配式構(gòu)件無法直接通過對族樣板文件的使用來建立族庫，僅可在打開一個格式為“.rvt”的項目文件之后，于項目內(nèi)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和模式化要求對預(yù)制構(gòu)件進行設(shè)計，然后保存成一個格式為“.rvt”的新項目文件，至此即完成了對構(gòu)件族庫的建立。采用以上在現(xiàn)有的項目文件內(nèi)進行設(shè)計的方法，能形成詳細的構(gòu)件庫，進而為裝配式建筑中各類構(gòu)件的生產(chǎn)提供詳圖設(shè)計。然而，需要注意的是，對一個項目進行設(shè)計時，無法像可載入族那樣在任意時間載入至項目當(dāng)中[6]。由于系統(tǒng)族對應(yīng)的構(gòu)件庫僅可以作為一種格式為“.rvt”的文件打開，無法載入至其他項目對應(yīng)的文件當(dāng)中，所以軟件開發(fā)商需要抓住這一難得的契機，加大研究力度，并通過二次開發(fā)，使包含樓梯、墻、板等在內(nèi)的系統(tǒng)族構(gòu)件，均根據(jù)模數(shù)化與標(biāo)準(zhǔn)化的要求建立出能在項目使用中直接載入的各類族文件，以此進一步加快設(shè)計工作效率。

4 結(jié)語

綜上所述，就目前而言，我國裝配式建筑還不夠成熟，但很多主力集團都開始研究這一方面，現(xiàn)在已經(jīng)在不同的環(huán)節(jié)取得成果。大力開展裝配式建筑的建設(shè)，促進BIM在其中的應(yīng)用和發(fā)展，可早日實現(xiàn)預(yù)期的發(fā)展目標(biāo)。

參考文獻：

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[3]周旭.BIM技術(shù)的預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J].中國住宅設(shè)施，2019（09）：63-64+89.

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[6]劉衛(wèi)輝，賀志堅，郭潔.裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋套筒灌漿連接公差積累分析[J].建筑技術(shù)，2019，50（08）：947-949.