BIM技術(shù)在多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)與施工中的應(yīng)用

陳飛飛

摘要：在建筑的大框架結(jié)構(gòu)中，傳統(tǒng)意義上的房屋建造周期長，工期緊張，而 BIM 技術(shù)能夠快速高效地將建筑設(shè)計(jì)、施工和設(shè)計(jì)工作進(jìn)行有效整合。 本文主要分析了當(dāng)前我國建筑工程行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及存在問題的情況下如何更好更快實(shí)現(xiàn)裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)目標(biāo)及相關(guān)要求，探討了基于 BIM 理念構(gòu) 建建筑工程三維信息模型、利用建筑構(gòu)件建模軟件對(duì)傳統(tǒng)工程項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化的方法及其應(yīng)用，以期為促進(jìn)我國整體經(jīng)濟(jì)水平提高做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：BIM 技術(shù);應(yīng)用原理;作用分析

一、引言

在現(xiàn)有的建筑工程中，多層建筑工程占據(jù)市場的主要位置，其施工過 程中需要大量專業(yè)性較強(qiáng)、學(xué)科專業(yè)內(nèi)容 繁雜且工程難度高。傳統(tǒng)意義上 進(jìn)行房屋建設(shè)時(shí)通常采用的是鋼筋混凝土框架柱和梁架式剪力墻來進(jìn)行構(gòu) 建工作，而對(duì)于鋼材應(yīng)用到住宅樓建方面則主要是通過 BIM 模型建立起三 維空間信息的共享平臺(tái)實(shí)現(xiàn)建筑與設(shè)計(jì)之間的連接。在這樣的境況中，基 于 BIM 技術(shù)所搭建起來得智能化、信息化程度越來越強(qiáng)。

二、 BIM 技術(shù)的概論分析

（一） BIM 技術(shù)的定義及分類

BIM 技術(shù)是一種新型的信息處理與分析軟件，它將建筑、結(jié)構(gòu)等方面 的數(shù)據(jù)和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行整合，通過計(jì)算機(jī)對(duì)模型中所有構(gòu)件及部件建立可 視化描述。同時(shí)也可以利用三維空間建模功能來模擬建筑物在不同施工階 段，建筑物各部分之間實(shí)際運(yùn)行情況以及各種狀態(tài)下所存在的差異性問題，還能夠根據(jù)模型內(nèi)各個(gè)構(gòu)件間關(guān)系建立起一個(gè)虛擬工程信息數(shù)據(jù)庫，為設(shè) 計(jì)人員提供了更加全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析依據(jù)和參考。

BIM 技術(shù)的分類主要有以下兩種：

1、可視化系統(tǒng)。這種類型是基于建筑信息模型中的數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī) 模擬相關(guān)對(duì)象，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行全面分析和理解。

2、綜合集成系統(tǒng)。該類型指的是在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中所涉及到工程量、施 工工藝流程等方面都可以被整合在一起形成一個(gè)完整的 BIM 體系結(jié)。

（二） BIM 技術(shù)在多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑中的作用

1、可實(shí)現(xiàn)信息共享和協(xié)同管理。以前工程中出現(xiàn)了很多工人的人工作 業(yè)并且數(shù)據(jù)管理量龐大，效果不佳，采用 BIM 技術(shù)可以對(duì)各工序進(jìn)行實(shí)時(shí) 監(jiān)控與控制，從而有效避免了因人為因素造成的工期拖延或者材料浪費(fèi)現(xiàn) 象發(fā)生，問題出現(xiàn)時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并反饋到設(shè)計(jì)部。

2、可視化相關(guān)建筑 3D 實(shí)物的構(gòu)建 BIM 技術(shù)可以提供空間立體、數(shù)字 性強(qiáng)，直觀，全面，動(dòng)態(tài)模擬等功能。它能夠?qū)⒏鳂?gòu)件之間進(jìn)行連接和組 合，在設(shè)計(jì)中使用二維平面圖來表示建筑物的位置以及形狀尺寸大小，也 能對(duì)構(gòu)件進(jìn)行排列與布置，還可以提供三維視圖和空間分布情況及變化情 況等相關(guān)參數(shù)信息，通過這些數(shù)據(jù)信息建立建筑模型之后就可以根據(jù)不同 類型、不同時(shí)間段所需要的材料，選擇合適材質(zhì)、施工方法。

3、利用數(shù)字信息模型建立施工現(xiàn)場模擬仿真系統(tǒng)。通過對(duì)三維空間數(shù) 據(jù)進(jìn)行分析研究，可以有效地實(shí)現(xiàn)施工過程中各構(gòu)件之間相互連接關(guān)系、 材料間相互作用及幾何尺寸變化等問題[1]。

三、多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)與施工中 BIM 的應(yīng)用

（一）多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)與施工中 BIM 技術(shù)應(yīng)用原理

建筑的施工過程是一個(gè)復(fù)雜而且漫長的工作，在這個(gè)工程完成后，需 要對(duì)其進(jìn)行拆除，而建筑工程中使用 BIM 技術(shù)可以有效地模擬出整個(gè)房屋 結(jié)構(gòu)和內(nèi)部空間。通過利用三維可視化模型來建立建筑物各部分之間、樓 板與梁柱、以及基礎(chǔ)等構(gòu)件之間關(guān)系。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段：將建筑主體施工圖 紙打印到計(jì)算機(jī)上之后就會(huì)自動(dòng)生成鋼筋工程量清單，然后根據(jù)鋼筋的數(shù) 量，確定混凝土澆筑順序及尺寸。BIM 技術(shù)還能對(duì)建筑物進(jìn)行有效合理地 分析評(píng)價(jià)其功能和性能指標(biāo)是否滿足要求，同時(shí)也可根據(jù)不同用戶需求調(diào) 整建筑方案或改變?cè)O(shè)計(jì)方案以應(yīng)對(duì)突發(fā)事件發(fā)生時(shí)可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)因素。

（二）多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)與施工中 BIM 技術(shù)應(yīng)用具體方式

在進(jìn)行相關(guān)的建筑設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)建筑主體、屋面及室內(nèi)部分與周邊環(huán) 境之間關(guān)系進(jìn)行研究。BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)空間分析和可視化功能，通過三 維模型模擬出建筑物各構(gòu)件間相互連接方式，為后期施工提供參考依據(jù)，同時(shí)也能夠直觀地看到房屋內(nèi)部各個(gè)部位的信息以及其位置變化情況等相 關(guān)數(shù)據(jù)信息，還能在二維平面圖上建立起結(jié)構(gòu)物的立體幾何形態(tài)及尺寸參 數(shù)。

在相關(guān)的建筑施工時(shí)：首先關(guān)鍵的是 BIM 技術(shù)最主要的表現(xiàn)是可視化，跟多層建筑，特別是多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)前采取成熟的 CAD 技 術(shù)，可以說將平面結(jié)構(gòu)成功的轉(zhuǎn)換成立體結(jié)構(gòu)，住宅建筑相關(guān)的具體修建 工作就變成可隨時(shí)關(guān)注的可視化內(nèi)容，這讓修建出現(xiàn)的相關(guān)的差異降到最低，就會(huì)使成本出現(xiàn)明顯的下降。其次在于 BIM 技術(shù)也具有良好的協(xié)作性，通過對(duì)相關(guān)技術(shù)的最優(yōu)選取，在后面的設(shè)計(jì)和施工各方面，能較好地將居 住建筑，尤其是多層鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑中的設(shè)計(jì)與施工的諸多細(xì)化專業(yè)聯(lián)系 起來，在很大程度上實(shí)現(xiàn)了從思維到信息的全面交互，整體工作效率及信 息的全面交互驗(yàn)證，總體的工作成果獲得較大的提高[2]。

四、多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)與施工應(yīng)用分析

（一）多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)與施工中 BIM 的作用分析

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑主要框架大部分使用建筑用鋼建設(shè)，綠色環(huán)保，抗 震功能優(yōu)秀，制造專業(yè)，快速裝配。常規(guī)的建設(shè)方式，工業(yè)化程度低，修 筑效果差，建筑原料裝備耗費(fèi)大。與現(xiàn)澆建筑相比，其運(yùn)用原料降低到百 分之七十，施工效率明顯提高，天氣對(duì)修筑作業(yè)沒有干擾，有效縮短 25%，修筑時(shí)間更加有把握。在綠色環(huán)保，工程節(jié)能等方向占有明顯的優(yōu)勢，大 部分主要框架及外護(hù)是在現(xiàn)場以外的地方制作、安裝，對(duì)比以前的修筑方 式，可減少相關(guān)的廢棄高達(dá)百分之八十，后續(xù)的回收利用也可以達(dá)到百分 之九十[3]。

（二）多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)與施工 BIM 技術(shù)的用途

1、強(qiáng)化立體空間總設(shè)計(jì)

由于建筑市場的激烈競爭，鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)人員對(duì)高層鋼框架技術(shù)、 新型節(jié)能材料等方面知識(shí)掌握得越來越多，同時(shí)也要熟悉和理解這些新的 應(yīng)用?；谝陨戏治隹梢缘贸鲆韵陆Y(jié)論：BIM 模型在多層裝配式房屋設(shè)計(jì) 中主要用于三維空間信息交互。通過利用二維空間信息建立起可視化三維 立體建筑模型來模擬建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及外部構(gòu)件之間相互作用力及變 形、應(yīng)力狀態(tài)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建出合理的建筑物內(nèi)外相互關(guān)系[4]。

2、科學(xué)有序動(dòng)態(tài)開展預(yù)設(shè)模擬

為了切實(shí)有效保證 BIM 技術(shù)在多層次裝配式建筑鋼構(gòu)件房屋建筑方案 設(shè)計(jì)和建造過程中應(yīng)用得到應(yīng)有的效果，這就建議對(duì)建筑修建特別是多層 次裝配式建筑鋼構(gòu)件建筑修建中包括的很多營業(yè)使用方面進(jìn)行相關(guān)的高水 平的科學(xué)方法實(shí)行的周密掌控，并以此為根基，對(duì)相關(guān)性采取高水平的科 學(xué)方法，其中最重要的是在主動(dòng)開放未來發(fā)展和先進(jìn)的發(fā)展觀念上，采取 諸多規(guī)范的措施科學(xué)有序動(dòng)態(tài)開展預(yù)先設(shè)置模擬有關(guān)工作，對(duì)全過程整個(gè) 鏈條統(tǒng)籌與把控，從根源上有了比較系統(tǒng)全面的詳細(xì)規(guī)定，并確實(shí)必須予 以積極關(guān)注。

五、案例分析

1、施工過程中，BIM 技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)房屋建筑施工進(jìn)度、質(zhì)量與 安全等方面全生命周期管理，從而提升工程建設(shè)效率。2、通過使用該軟件 后能夠?qū)υO(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行全面檢查和分析。在整個(gè)項(xiàng)目完成之后可以生成相 應(yīng)的數(shù)據(jù)表以及各種材料表格，直觀地呈現(xiàn)出各個(gè)階段所需要達(dá)到的目標(biāo) 及效果，同時(shí)還能根據(jù)相關(guān)資料計(jì)算出未來一段時(shí)間內(nèi)的房屋建筑量，并 以此為依據(jù)制定下一階段任務(wù)計(jì)劃，從而有效避免返工現(xiàn)象出現(xiàn)。

六、總結(jié)

在我國，由于建筑行業(yè)的興起，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)住宅市場競爭激烈，傳統(tǒng)?的房屋建造和施工技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求。而 BIM 技術(shù)可?以解決很多問題。設(shè)計(jì)方面：利用計(jì)算機(jī)模擬出一個(gè)模型就能完成建筑設(shè)?計(jì)工作，同時(shí)還能夠?qū)φ麄€(gè)過程進(jìn)行仿真操作、實(shí)時(shí)監(jiān)控以及反饋分析等?功能，另外在構(gòu)件制作階段也可將數(shù)據(jù)信息傳送到建筑管理部門中并實(shí)現(xiàn)?動(dòng)態(tài)控制，為以后的施工提供參考和借鑒作用，從而提高工程質(zhì)量與水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳水根，王玲玲，韓曉丹.BIM 技術(shù)在多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè) 計(jì)與施工中的應(yīng)用[J].建筑施工，2019，41（04） ：691-693.

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