BIM技術在裝配式建筑設計中的運用

張杰杰 田 磊

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裝配式建筑設計因具有效率高、技術含量高、多樣化等優(yōu)勢在建筑領域中占據了一席之地。同時,裝配式建筑作為新型建筑設計模式之一有不完善之處,需要深入研究,但是裝配式建筑在建筑領域中的應用越發(fā)廣泛,也越來越符合現代化的建筑設計需求。隨著BIM技術與裝配式建筑設計的深度融合,裝配式建筑地位得到提高,越來越多人開始接受這種建筑模式。

一、BIM技術和裝配式建筑概述

(一)BIM技術。BIM技術指的是建筑物信息管理技術,該技術是通過數字仿真虛擬系統建立建筑三維模型,通過手機加工、合成工程信息獲得三維模型,高度還原實物[1]。該技術在裝配式建筑設計中的運用可以使建筑專業(yè)設計信息以及相關標準結合起來,進而構成三維模型,并能夠為建筑設計提供信息共享渠道。BIM技術在應用時,利用系統可以篩選各種設計,為設計人員提供糾錯服務,同時可以將設計好的方案傳輸到系統內,系統會自行識別分析各項參數,精準控制構建誤差,提高預制結構精確度。

(二)裝配式建筑。裝配式建筑是由建筑各部分匹配形成的一種建筑,該建筑模式不同于傳統建筑模式,它只需要在工廠預制墻體、柱子、門窗等部件,后續(xù)直接將這些部件裝配起來即可形成完整建筑。在正式安裝這些預制件時,用特定方式將這些部件運輸到施工地點,并按照要求組裝這些部件,最終形成建筑物。

相對于傳統建筑,裝配式建筑精確度更高,所有部件都是應用BIM技術精準分析、測量、處理制作而成的,生產尺寸統一,準確度較高。組裝部件時,采用專用設備組裝,誤差小,組成的建筑更精致、安全、穩(wěn)定。同時,裝配式建筑生產效率更高,這時由于裝配式建筑只需要組裝部件即可,無需人力,只需要采用特定機器就能夠安裝完成,形成最終建筑,整個建筑工期自由,基本不受外界環(huán)境影響[2]。

二、裝配式建筑中BIM技術的運用

(一)圖紙設計。裝配式建筑設計時,采用BIM技術可以優(yōu)化預制部件的設計圖紙,提高建筑構件的設計精度。與CAD軟件所繪制的二維圖紙不同,BIM技術制作而成的模型更加立體,該模型是基于數據動態(tài)關聯建立起來的,若是改動某一構件參數,整個模型的參數也會隨之更改,圖紙修改工作十分便利。采用三維虛擬仿真系統建立建筑物結構模型時,需要對工程進行全面勘察,在對建筑側柜、地質勘測時,該系統可以獲得建筑設計相關參數,并將所得設計參數信息上傳至系統數據庫內,數據庫能夠對建筑構件尺寸進行分析,提高預制構件設計的合理性和科學性[3]。采用結構分析模型能夠拆分構件,所得構件的界面、材質、輪廓等信息可以為圖紙科學設計提供參考。就圖紙管理而言,為了使構件尺寸符合工程設計需求,需要建立數據模型,并優(yōu)化操作方案,深入分析設計圖紙,對于其中的不合理之處要及時調整。

(二)鋼筋設計。利用BIM技術可以得到建筑物信息圖紙,例如建筑剖面圖、平面圖等,同時也能夠得到建筑鋼筋、材料等規(guī)格信息,根據這些信息設計裝配式建筑鋼筋。在設計鋼筋時,采用BIM技術可以準確分析鋼筋數量和位置信息,使鋼筋布置能夠更加科學。在設計預制梁鋼筋時,需要斷開梁跨中后澆段縱筋,合理設計澆段能夠為套管安裝提供保障。通過對梁段最大值進行分析來加密設計箍筋,明確箍筋的數量以及間距。在模擬分析箍筋以及縱筋時,利用BIM技術可以獲得與實際模型接近的數據參數,確保鋼筋設計科學,進而為其他工作進行提供保障[4]。實際工作過程中,利用BIM技術可以實現構件可視化分析,系統可以直接將制作而成的預制構件加工圖以及連接構造圖上傳到預制構件加工廠,加工廠會根據預制構件要求分配給不同部門生產加工,加工時也會對這些構件進行優(yōu)化設計,修改內部細節(jié),確保整個設計能夠滿足建筑和施工要求。

(三)埋件布置。在裝配式建筑設計過程中,埋件布置作為主要部分之一要遵循拆分細則布置結構。為了保證埋件布置水平和現場作業(yè)效率,需要選擇好預制埋件內嵌組,對此,在設計時調節(jié)預制強柱和鋼板等相關參數可以提高整體參數的合理性。利用BIM所得最佳參數能夠為布置埋件提供參考。例如,設計裝配式墻體時,通過Revit能夠創(chuàng)建共享參數組,匯總分析加氣塊材料尺寸。對于砌塊被剪切部分可以自動計算砌筑砂漿用量,確定過梁數量、位置等,科學分析預埋件數量以及位置。在存儲完相關埋件布置參數后,需要對其進行分類合并、分析處理,以便為建筑設計、建筑施工以及檢測等工作提供參考。

(四)拼裝模擬。建筑施工時需要開始拼裝預制構件,但是各部分拼裝的順利性和完整度由工程設計合理科學性所決定。要想提高建筑施工作業(yè)效率,有效控制成本與進度,設計時需要模擬拼裝構件,明確其中的問題,提前解決這些問題[5]。實際工作過程中,利用BIM技術來檢查預拼裝、碰撞工作,并拼裝梁、柱等復雜結構,優(yōu)化建筑結構節(jié)點,防止施工時出現碰撞現象。利用BIM技術可視化分析功能對梁端錨入節(jié)點進行模擬,提高節(jié)點性能。同時,通過項目模型進行碰撞檢查,檢測鋼筋沖突節(jié)點,避免施工時出現問題。碰撞檢查中,利用BIM技術可以模擬構件和機械運行軌跡,實現動態(tài)碰撞檢查,查找碰撞點,優(yōu)化施工項目,增加建筑效益。

結束語

綜上,隨著BIM技術的運用,裝配式建筑設計環(huán)節(jié)得到了細化,各結構部件的設計也得到了優(yōu)化,進一步提高了建筑設計精確、建筑設計水平和質量。