裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的要點分析

嚴(yán)佳陽 劉祎

【摘要】隨著時代的發(fā)展，BIM技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用愈發(fā)頻繁，尤其是在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，更是充分發(fā)揮出BIM技術(shù)自身的積極效用。近些年來，國內(nèi)建筑行業(yè)發(fā)展迅速，且城鎮(zhèn)化建設(shè)力度加大，為建筑行業(yè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境，相應(yīng)的對其需求也隨之提高。

【關(guān)鍵詞】裝配式結(jié)構(gòu);BIM技術(shù);設(shè)計要點

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.25.120

近幾年來，我國科研水準(zhǔn)持續(xù)提升，在新技術(shù)與新模式的支持下，BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中的運用愈發(fā)熟練，充分發(fā)揮了其積極效用，尤其是在裝配式結(jié)構(gòu)的設(shè)計當(dāng)中。建筑行業(yè)是我國社會經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的中流砥柱，夯實了我國物質(zhì)基礎(chǔ)，逐步實現(xiàn)了我國可持續(xù)發(fā)展的目的。

1、簡述裝配式結(jié)構(gòu)及BIM技術(shù)

1.1裝配式建筑

裝配式建筑主要是指將傳統(tǒng)的建筑構(gòu)建與部件，通過不同或特殊的運輸方式送至作業(yè)現(xiàn)場，并通過拼接的方式進(jìn)行現(xiàn)場安裝，節(jié)省了大量的人力消耗以及物資消耗。截至目前，裝配式建筑發(fā)展迅速，類型眾多，主要包括預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑等。

1.2 BIM技術(shù)

BIM是Building Information Modeling的簡稱，中文譯為“建筑信息模型”，是當(dāng)前社會中的一種建筑設(shè)計主流。2002年，BIM理念首次出現(xiàn)于歐特克公司，經(jīng)過文化交流進(jìn)入國內(nèi)，并逐漸發(fā)展成熟，同時由于國內(nèi)市場對建筑的需求量加大，故而為BIM技術(shù)提供了良好的應(yīng)用環(huán)境[1]。

2、BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用價值分析

2.1提高工作效率

BIM技術(shù)作為新時代背景下的全新建筑設(shè)計理念，可助施工單位在施工過程中加快建設(shè)進(jìn)程，提高工作效率，同時確保建筑成品的質(zhì)量。雖然BIM對裝配式建筑的作用良好，但是設(shè)計師在運用BIM的過程中還需謹(jǐn)慎，必須時刻保持著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度進(jìn)行設(shè)計操作，深化對BIM的理解，并合理融入到裝配式建筑的設(shè)計過程中。

2.2節(jié)約建筑成本

眾所周知，傳統(tǒng)的建筑施工需要消耗大量的人力資源以及物力資源，相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)消耗更是不用多說，因此多數(shù)建筑企業(yè)選擇引入BIM技術(shù)，并將其融入到建筑的設(shè)計與施工過程中，旨在有效節(jié)約建筑成本，實現(xiàn)降本增效的發(fā)展目標(biāo)。簡而言之，在裝配式建筑施工中運用BIM可一次性解決建筑設(shè)計問題，有效降低施工損耗[2]。

2.3 BIM參數(shù)化管理

較之傳統(tǒng)的建筑設(shè)計與施工，加入BIM技術(shù)后，使得裝配式建筑的設(shè)計數(shù)據(jù)以及各施工環(huán)節(jié)所得數(shù)據(jù)實現(xiàn)參數(shù)化管理，提高數(shù)據(jù)處理效率的同時也確保了設(shè)計與施工信息的精準(zhǔn)性及其時效性。較之CAD時代，BIM的數(shù)據(jù)表達(dá)方式更清晰、更細(xì)致也更精準(zhǔn)，數(shù)據(jù)均可集中化管理，族庫的運用同樣也是建筑過程中形成便捷的參數(shù)化。

2.4基于BIM技術(shù)的設(shè)計思路

眾所周知，裝配式建筑更具現(xiàn)代化風(fēng)格，其設(shè)計更是具備標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化需求，因此應(yīng)采用BIM技術(shù)作為基礎(chǔ)，建立具有較強(qiáng)技術(shù)集成的建筑產(chǎn)業(yè)化所需的各構(gòu)件族庫，并在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，直接從構(gòu)件庫中選擇需要用到的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件到項目當(dāng)中，大大提升了結(jié)構(gòu)整體的標(biāo)準(zhǔn)化以及施工質(zhì)量，同時大幅降低了日常挑選、分辨構(gòu)件所需消耗時間，提高設(shè)計者的工作效率[3]。

3、BIM技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)中的設(shè)計要點分析

3.1可視化建模

前文提到，BIM技術(shù)即為建筑信息模型，因此在裝配式建筑的設(shè)計過程中，建立模型便成為施展BIM技術(shù)最為重要的一環(huán)。在現(xiàn)實生活中，設(shè)計人員通常稱之為可視化建模，本身可視化三維模型即為裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)所在，聽過對建筑物的進(jìn)一步分析，需要設(shè)計人員充分重視三個方面。首先是不同構(gòu)件之間的連接位置，其次是各節(jié)點之間的連接位置，最后是鋼筋布置區(qū)域。

另一方面，部分設(shè)計人員的設(shè)計思路仍然保持在傳統(tǒng)設(shè)計中，對BIM技術(shù)的了解不深，故而需要督促設(shè)計人員充分了解BIM，正確認(rèn)識BIM技術(shù)，意識到BIM在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要意義，掌握BIM技術(shù)的運用技巧，提高設(shè)計人員的整體素質(zhì)，引進(jìn)高新人才，合理配置資源，以點帶面，通過技術(shù)傳播將BIM的部分基礎(chǔ)知識傳輸給設(shè)計人員。

3.2碰撞檢查

裝配式建筑的設(shè)計過程中，除了可視化建模之外，碰撞檢查也是需要加強(qiáng)重視的一點。為了提高設(shè)計過程中碰撞檢查的全面性與條理性，相關(guān)工作人員必須對項目內(nèi)所有的構(gòu)件、零部件實施科學(xué)分類。通常情況下，裝配式建筑的構(gòu)件分類為預(yù)制梁、預(yù)制柱、預(yù)制外墻板、預(yù)制疊合板等等，由于所有構(gòu)件均為廠家生產(chǎn)并非現(xiàn)場生產(chǎn)，故而稱之為“預(yù)制”。

一般地下室均采用預(yù)制梁，地上一到二層均采用預(yù)制梁、柱、外墻板以及疊合板構(gòu)成，在實施碰撞檢查的過程中，技術(shù)人員須結(jié)合從內(nèi)到外的順序進(jìn)行檢查，重點是對預(yù)制梁與柱的檢查。以各步驟碰撞點數(shù)量為依據(jù)，明確是否需要深入分析，倘若碰撞點的數(shù)量較少，則允許直接進(jìn)行下一步分析，結(jié)合不同專業(yè)及其集合，將每個樓層作為一個單元，按照順序?qū)嵤?gòu)件碰撞檢查。

當(dāng)構(gòu)件碰撞檢查完畢后，可視化信息系統(tǒng)將以較高的亮度標(biāo)示每一處碰撞點，而設(shè)計人員此時則可按需選擇某一部分進(jìn)行標(biāo)示。通過一系列的分析與整理，我們一般可以從中得出兩類結(jié)果，第一個就是有效碰撞，通過對空洞尺寸的調(diào)整，或是對碰撞對象所在位置的偏移來對沖突進(jìn)行有效修正;另一個則是無效碰撞，具體而言即為構(gòu)件發(fā)生正常的觸碰與搭接，無需修正。

4、BIM技術(shù)在裝配式建筑中的設(shè)計運用分析

實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，提高效率：

目前為止，國內(nèi)有很多建筑企業(yè)在實施裝配式建筑設(shè)計的過程中疏于規(guī)范，故而無法提高設(shè)計效率，也無法確保建筑本身的質(zhì)量。基于此，將BIM技術(shù)手段應(yīng)用于預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計階段，以此有效的達(dá)到構(gòu)件模型信息的整合與共享。較之傳統(tǒng)的二維平面設(shè)計，BIM技術(shù)經(jīng)過了CAD時代，已經(jīng)發(fā)展為3D信息建模，預(yù)制構(gòu)件的信息化資源庫更是以參數(shù)化的設(shè)計方式建立，相關(guān)工作人員可直接在平臺上選擇構(gòu)件的材料類型與尺寸大小，同時也可對這些復(fù)雜且大量的信息進(jìn)行有效、快速的整個，建立起各種類預(yù)制構(gòu)件的“族”庫。

不同專業(yè)的設(shè)計人員均可對同類型的“族”進(jìn)行篩選以及優(yōu)化，通過集思廣益的方式豐富構(gòu)建資源“族”庫。除此之外，不同專業(yè)的設(shè)計人員可在族庫的幫助下完成協(xié)同“作戰(zhàn)”，各部門之間也可通過同類型的構(gòu)件信息資源實現(xiàn)有效的溝通與交流，從而減少裝配式建筑的設(shè)計誤差。

結(jié)語：

綜上所述，BIM技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用效果卓越，但是在使用過程中仍然需要設(shè)計人員重視兩點，分別包括可視化建模以及碰撞檢查?？梢暬Ｒ彩荁IM技術(shù)最為關(guān)鍵的組成部分，基本上在使用BIM技術(shù)設(shè)計裝配式結(jié)構(gòu)時全部仰仗可視化信息建模系統(tǒng)，而碰撞檢查則是裝配式建筑后期竣工質(zhì)量與居住質(zhì)量的保障，故而設(shè)計人員在工作過程中需重視以上兩點。

參考文獻(xiàn)：

[1]焦慶文，孟鑫桐，佟霄漢，等.BIM技術(shù)在天津錦塘苑大型裝配式建筑深化設(shè)計中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，2020，51（11）：1289-1293.

[2]卞祝，楊富蓮，歐軍珺，等.PKPM-BIM軟件在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用——以裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)為例[J].皖西學(xué)院學(xué)報，2020，36（05）：86-90.

[3]王海寧，張宏，葉紅雨，等.基于預(yù)制裝配率早期定量計算的裝配式室內(nèi)優(yōu)化設(shè)計研究[J].室內(nèi)設(shè)計與裝修，2020（10）：14-16.