基于BIM技術(shù)的裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化

王舟

（中建二局第一建筑工程有限公司）

1 引言

在傳統(tǒng)建筑模式和建造方法中，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，鋼筋混凝土往往作為最核心的建筑材料和建筑結(jié)構(gòu)之一，運(yùn)用在土木工程建筑中。但隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)用也日益完善，同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)用優(yōu)勢(shì)，使得其在建筑工程行業(yè)中運(yùn)用的廣泛性不斷顯現(xiàn)，現(xiàn)今鋼結(jié)構(gòu)已成為建筑行業(yè)中最常用的結(jié)構(gòu)之一。而由于其具有的特殊特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，在進(jìn)行基礎(chǔ)發(fā)展時(shí)，以鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型建筑結(jié)構(gòu)模式也在不斷發(fā)展，不僅給現(xiàn)代建筑行業(yè)帶來(lái)蓬勃生機(jī)，同時(shí)也給未來(lái)建筑行業(yè)指明方向。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展浪潮中，基于BIM技術(shù)發(fā)展下的鋼結(jié)構(gòu)建筑模式，不僅受到了國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的一致推崇，同時(shí)也受到了施工單位的青睞，為建筑行業(yè)發(fā)展提供動(dòng)力。

2 基于BIM技術(shù)的裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)用優(yōu)勢(shì)

2.1 有利于獲得更好的施工建設(shè)效果

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑雖然在整體質(zhì)量上相對(duì)較輕，但其在實(shí)際應(yīng)用中的強(qiáng)度和功能性卻能達(dá)到一定水平。對(duì)工業(yè)建設(shè)和建筑工程行業(yè)的適應(yīng)度極高，不僅能夠有效縮短工期，對(duì)材料應(yīng)用的規(guī)范性要求也相對(duì)較高，這有利于進(jìn)一步提高材料使用效果[1]。

2.2 有利于提高建設(shè)質(zhì)量和效率

裝配式建筑不僅符合實(shí)際的建筑工程需要，同時(shí)更符合施工成本控制，在鋼結(jié)構(gòu)和構(gòu)件實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，大多數(shù)可以在工廠內(nèi)部完成，可以進(jìn)行批量化生產(chǎn)，因此，極大程度上改變了以往傳統(tǒng)的建筑構(gòu)件生產(chǎn)模式，不僅有利于企業(yè)轉(zhuǎn)型，同時(shí)還有利于建筑科技升級(jí)，為建筑工程帶來(lái)便利，在進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用時(shí)更加快捷[2]。

同時(shí)，BIM技術(shù)裝配式鋼結(jié)構(gòu)布局與施工中的大力推廣和應(yīng)用，還能對(duì)工程整體質(zhì)量進(jìn)行提升。在進(jìn)行實(shí)際施工過(guò)程中，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑可以將整個(gè)建筑拆分成各個(gè)零部件，進(jìn)行分別加工，同時(shí)，由于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑本身的特點(diǎn)，在進(jìn)行實(shí)際結(jié)構(gòu)制作時(shí)，往往都在生產(chǎn)車(chē)間進(jìn)行，可以減少環(huán)境對(duì)配件生產(chǎn)工作的影響。同時(shí)，跟以往的傳統(tǒng)施工過(guò)程相比，不僅大大減少了安裝過(guò)程，也對(duì)安裝工藝進(jìn)行了精簡(jiǎn)，減少了操作過(guò)程失誤[3]。同時(shí)，由于在進(jìn)行結(jié)構(gòu)建造時(shí)，其內(nèi)部施工環(huán)境減少了施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境給實(shí)際工程帶來(lái)的影響，減少了工程施工對(duì)天氣因素的依賴(lài)性，降低了天氣給施工帶來(lái)的不穩(wěn)定因素，提高了施工質(zhì)量。因此，在對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制時(shí)，可以減少不穩(wěn)定因素帶來(lái)的影響，專(zhuān)注于控制可控因素變量帶來(lái)的施工質(zhì)量影響，對(duì)進(jìn)一步提高施工質(zhì)量，擴(kuò)大施工范圍，提高整體施工速度和效率，打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 基于BIM技術(shù)的裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化

3.1 BIM技術(shù)的應(yīng)用要求

在進(jìn)行建筑實(shí)際設(shè)計(jì)前施工者和建筑圖紙?jiān)O(shè)計(jì)者應(yīng)對(duì)相關(guān)環(huán)境進(jìn)行進(jìn)一步考察和了解，制定出合理科學(xué)的施工方案，以供后續(xù)施工使用。然而，在現(xiàn)階段，由于傳統(tǒng)二維平面施工圖紙和設(shè)計(jì)方案的限制，使得在進(jìn)行實(shí)際方案論證時(shí)，不僅給施工設(shè)計(jì)來(lái)困難，同時(shí)也給方案審查帶來(lái)一定難度。因此，為了避免此類(lèi)影響因素為工程后續(xù)施工帶來(lái)的影響，在進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，可以充分利用基于BIM技術(shù)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑施工體系優(yōu)勢(shì)，給以往傳統(tǒng)的施工建筑體系進(jìn)行優(yōu)化改革，在進(jìn)一步增強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)功能性的同時(shí)，提高相關(guān)工作的質(zhì)量。傳統(tǒng)圖紙?jiān)谛录夹g(shù)下可以呈現(xiàn)出更深層次的含義和功能，并同時(shí)具有可視性和理解性，涉及相關(guān)問(wèn)題，能夠在前期方案審查時(shí)得到解決，為施工質(zhì)量的強(qiáng)化和施工水平的提高打下基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)的施工圖紙和施工設(shè)計(jì)方案，常常采用二維平面設(shè)計(jì)圖的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此，不具備可視性和理解性，在進(jìn)行方案審查和方案實(shí)際操作時(shí)，具有較大困難。此時(shí)，可充分利用BIM技術(shù)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，在傳統(tǒng)二維平面施工技術(shù)圖紙的基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)建筑工程開(kāi)展全面的信息調(diào)研和收集工作，并在這二者工作的基礎(chǔ)上，建立三維立體模型即BIM模型，不但能夠提高設(shè)計(jì)圖紙的透視性，還能增加相應(yīng)人員對(duì)設(shè)計(jì)方案的理解能力?，F(xiàn)階段所采用的模型建立模式，常常是利用軟件平臺(tái)對(duì)相應(yīng)結(jié)構(gòu)的受力模型進(jìn)行三維建設(shè)。同時(shí)，在模型建立時(shí)，應(yīng)該及時(shí)對(duì)建筑物內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)的所有連接處和裝配細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)深化，進(jìn)一步細(xì)分模型建設(shè)區(qū)塊，使相關(guān)問(wèn)題能夠直觀表達(dá)在模型上。同時(shí)，在進(jìn)行受力結(jié)構(gòu)模型創(chuàng)設(shè)時(shí)，整體受力情況對(duì)模型受力情況有一定影響，因此，在進(jìn)行受力分析時(shí)，應(yīng)對(duì)大型結(jié)構(gòu)展開(kāi)分塊處理，進(jìn)一步強(qiáng)化受力模型的真實(shí)性和可靠性[4]。

3.2 針對(duì)性?xún)?yōu)化措施分析

BIM技術(shù)能夠貫穿裝配式建筑的全過(guò)程，從結(jié)構(gòu)、建筑、安裝以及裝飾等多方面進(jìn)行優(yōu)化。具體包含了設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝、安裝、運(yùn)營(yíng)等多個(gè)方面。

1）優(yōu)化施工設(shè)計(jì)

對(duì)傳統(tǒng)裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的工作，核心之一便是如何將BIM技術(shù)順利融入工程操作和工程建設(shè)當(dāng)中。因此，在進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)工作和施工建設(shè)工作前，BIM技術(shù)人員應(yīng)及時(shí)對(duì)施工方案和設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行深入科學(xué)的調(diào)查，充分了解設(shè)計(jì)圖紙信息和施工環(huán)境結(jié)構(gòu)信息，使三維模型能夠獲得充分有效的信息，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)圖紙對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的導(dǎo)向和引導(dǎo)功能。

2）深化模型

BIM技術(shù)人員不僅要合理分析設(shè)計(jì)圖紙三維模型的受力圖，同時(shí)還需要對(duì)內(nèi)部進(jìn)行全面分析和系統(tǒng)檢查，充分了解受力情況和相應(yīng)點(diǎn)的連接情況，在檢查中及時(shí)發(fā)現(xiàn)模型內(nèi)部問(wèn)題和連接處接口缺失等問(wèn)題，并同時(shí)對(duì)詳細(xì)位置進(jìn)行問(wèn)題解決，盡早在施工前處理問(wèn)題，保證施工過(guò)程的順利穩(wěn)定。

3）優(yōu)化構(gòu)件組裝

BIM技術(shù)在裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工中貫穿全程，在實(shí)現(xiàn)模型可視化，協(xié)同化，參數(shù)化的同時(shí)，還可以對(duì)構(gòu)件進(jìn)行拆分和優(yōu)化，保證相關(guān)施工構(gòu)件尺寸合理，符合施工要求。另外在構(gòu)件的組裝中可以通過(guò)BIM的鋼筋碰撞技術(shù)，解決構(gòu)件外伸鋼筋碰撞問(wèn)題，主要可以通過(guò)三維效果進(jìn)行預(yù)制鋼筋的綁扎和吊裝模擬等，確保在實(shí)際施工時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量組裝。

4）吊裝方案選擇

利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工指導(dǎo)，可以通過(guò)其可視化技術(shù)對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)動(dòng)作進(jìn)行提前演示，以達(dá)到預(yù)期的施工效果。同時(shí)，可以對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛相關(guān)機(jī)械的布置等信息進(jìn)行預(yù)先規(guī)劃。在模擬演習(xí)中進(jìn)行合理的施工計(jì)劃安排，同時(shí)能夠精準(zhǔn)控制問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度的合理規(guī)劃，并提前對(duì)吊裝施工場(chǎng)地進(jìn)行布置，并從多種方案中擇優(yōu)進(jìn)行選擇。

5）提升管理效率

在BIM技術(shù)支持下，相關(guān)施工單位和企業(yè)可以及時(shí)獲取裝配式建筑的三維立體信息模型，同時(shí)，還可動(dòng)態(tài)獲取施工進(jìn)度和模型圖，及時(shí)對(duì)施工動(dòng)態(tài)情況和進(jìn)展情況進(jìn)行了解，有效增加了施工現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)工作人員對(duì)施工步驟和具體進(jìn)展情況的認(rèn)知，同時(shí)還增加了相關(guān)企業(yè)對(duì)施工進(jìn)度的了解。在此基礎(chǔ)上，不僅可以對(duì)裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)的整體建筑質(zhì)量和建筑模型進(jìn)行嚴(yán)格管理和控制，同時(shí)還能有效建立相應(yīng)管理模式和管理方法，進(jìn)一步增加管理效率，提高建設(shè)工程管理質(zhì)量。

在對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行具體管理時(shí)，不僅可以利用三維模型數(shù)據(jù)對(duì)相應(yīng)技術(shù)進(jìn)行答疑解惑，出現(xiàn)問(wèn)題的概率也會(huì)大大降低，同時(shí)還能促進(jìn)相關(guān)技術(shù)使用者對(duì)建筑的進(jìn)一步了解。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述分析可以看出，不僅是在建筑工程建設(shè)質(zhì)量和建設(shè)進(jìn)度領(lǐng)域，同時(shí)，在綠色環(huán)保理念的貫徹實(shí)施下，采用BIM技術(shù)對(duì)裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理優(yōu)化，不僅可以促進(jìn)建筑工程質(zhì)量的上升，還能從根本上改善現(xiàn)代住房技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)一步解決建筑行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩的情況。BIM技術(shù)是新時(shí)代建筑發(fā)展過(guò)程中的重大突破和有效途徑，為進(jìn)一加深鋼結(jié)構(gòu)功能性、簡(jiǎn)化操作步驟、方便管理控制提供了良好的平臺(tái)。