BIM 技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用研究

郭勇

BIM 是一種新型的信息技術(shù)，它將建筑成本以數(shù)字的形式應(yīng)用于建筑產(chǎn)品的現(xiàn)代化、信息化以及相關(guān)信息。建筑費(fèi)用管理信息量大。在以前的管理中，我們給員工施加了很大的壓力。除了花費(fèi)時(shí)間外，員工們還對(duì)以前的機(jī)械化感到厭倦。將這一技術(shù)引入成本管理可以改善這一問題。同時(shí)，提高了計(jì)算精度。由此可知BIM 技術(shù)在建筑行業(yè)中有著十分重要的作用[1]。

1.BIM 技術(shù)的作用

（1）BIM 技術(shù)可以準(zhǔn)確分析建筑造價(jià)的具體情況，表達(dá)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)格式，更好地控制建筑單位的造價(jià)，透明建筑市場(chǎng)。

（2）BIM 技術(shù)能夠有效地提高了計(jì)算精度和效率。工程量是工程造價(jià)管理中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，通過BIM 技術(shù)可以對(duì)工程的施工、招標(biāo)、合同和一系列工程的進(jìn)度進(jìn)行總結(jié)，并進(jìn)行高精度的計(jì)算，采用表格可以永久保存電子版。

（3）BIM 技術(shù)有著自動(dòng)篩選的功能，此功能能夠有效地改善信息重復(fù)輸入中的主要問題，并能夠提高團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)作能力，從而減少了員工參與人數(shù)，有效提高了整體建設(shè)的管理成本。另外，BIM 技術(shù)對(duì)資源規(guī)劃進(jìn)行有效管理，將三維模型在技術(shù)上與成本、時(shí)間有效結(jié)合，形成5D 模型，模型的表達(dá)可以變得更為直觀，在后續(xù)工作的過程中才能夠有更好的管理資源。（4）BIM 技術(shù)可以制定出科學(xué)合理的財(cái)務(wù)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)高水平成本管理的目標(biāo)[2]。

2.BIM 技術(shù)的使用優(yōu)勢(shì)

預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)中，施工單位需要對(duì)所有預(yù)制構(gòu)件的預(yù)埋孔和預(yù)留孔進(jìn)行設(shè)計(jì)。這就需要技術(shù)人員的共同設(shè)計(jì)，增加了預(yù)制建筑結(jié)構(gòu)的難度和時(shí)間，并將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)。通過這個(gè)過程，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)信息的準(zhǔn)確檢索，設(shè)計(jì)方案的修改可以更方便。在此過程中，云技術(shù)應(yīng)結(jié)合自動(dòng)糾錯(cuò)和碰撞功能，保證結(jié)構(gòu)的合理性設(shè)計(jì)。

將BIM 技術(shù)應(yīng)用到裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以最大限度地實(shí)現(xiàn)工程信息和數(shù)據(jù)的共享，充分體現(xiàn)了BIM 的開放性，技術(shù)人員可以將設(shè)計(jì)方案上傳到云服務(wù)器，并與防護(hù)設(shè)備有效地結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)云服務(wù)器的建設(shè)預(yù)制資源，圖書館在這個(gè)資源庫(kù)的支持下，技術(shù)人員可以對(duì)不同功能的預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行比較，更好地掌握構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)形狀、模塊尺寸等參數(shù)，這樣才可以實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件的有序設(shè)計(jì)。把BIM 技術(shù)應(yīng)用到預(yù)制建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以在精細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上避免施工中的裝配偏差。在BIM Technology 的支持下，技術(shù)人員可以控制預(yù)制組件的尺寸，確定鋼筋和鋼筋的直徑。諸如覆蓋物之類的參數(shù)與BIM 3D視圖模型相結(jié)合，可以清楚地了解不同預(yù)制組件之間的協(xié)調(diào)程度。這種視覺顯示可以最大限度地減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤并有效地提高了預(yù)制建筑結(jié)構(gòu)的整體施工質(zhì)量。

同時(shí)，由于BIM 技術(shù)可以完成預(yù)制構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以消除大量不必要的缺陷組件。在目前，我們可以用最少的預(yù)制構(gòu)件種類和數(shù)量來完成高質(zhì)量的預(yù)制構(gòu)件建筑結(jié)構(gòu)，保證工程質(zhì)量，大大降低工程造價(jià)[3-4]。

3.簡(jiǎn)述BIM 技術(shù)和裝配式

預(yù)制建筑物是一種使用大型建筑物組件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組裝的施工方法。這種方法的主要特點(diǎn)可以概括為以下的幾個(gè)方面：（1）工期短。在預(yù)制建筑物模式中，建筑物的墻壁在澆筑過程中被澆筑。施工現(xiàn)場(chǎng)僅需要完成吊裝和其他任務(wù)。建設(shè)周期短。（2）建設(shè)周期短。施工現(xiàn)場(chǎng)。在傳統(tǒng)的施工方法中，由于噪聲，光污染和廢水污染，通常在晚上建造混凝土。而預(yù)制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了工藝，對(duì)周圍環(huán)境影響很小。（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為復(fù)雜合理。在傳統(tǒng)的施工方法，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)進(jìn)行施工，但施工現(xiàn)場(chǎng)往往存在不可控的變數(shù)，且施工變更過程較為復(fù)雜，難以保證其安全性，預(yù)制構(gòu)件的初步設(shè)計(jì)通常是通過信息技術(shù)來完成的，如果發(fā)生了變化，施工單位可以利用信息技術(shù)進(jìn)行預(yù)處理，使施工現(xiàn)場(chǎng)更加合理。BIM 技術(shù)是一種數(shù)字仿真虛擬化的系統(tǒng)，其會(huì)對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)過程中使用的工作數(shù)據(jù)或設(shè)施性能參數(shù)進(jìn)行采集、集成、處理和綜合的過程，同時(shí)，三維模型通過環(huán)形系統(tǒng)，可以開始對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行三維建模。

4.裝配體系結(jié)構(gòu)概述

與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆體系結(jié)構(gòu)相比，裝配式體系結(jié)構(gòu)有其自身的特點(diǎn)，其與現(xiàn)澆型建筑進(jìn)行比較，優(yōu)勢(shì)會(huì)變得十分明顯。零件構(gòu)造速度快，可實(shí)現(xiàn)多種結(jié)構(gòu)。還可以抵御來自復(fù)雜氣候變化和地貌的負(fù)面影響。節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)難以掩蓋。然而，在裝配式建筑的建設(shè)中還存在一些問題，這些問題的存在嚴(yán)重影響了建筑的整體質(zhì)量。例如，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)相當(dāng)困難，抗震性能達(dá)不到預(yù)期的理想狀態(tài)。當(dāng)前我國(guó)的裝配式體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用還處于起步的階段，裝配和設(shè)計(jì)技術(shù)有著很大的發(fā)展空間。要進(jìn)一步加強(qiáng)與信息技術(shù)融合，就必須建立和完善技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能夠有效地推動(dòng)裝配式建筑的進(jìn)一步發(fā)展。

5.BIM 技術(shù)的價(jià)值

BIM 技術(shù)指的是在現(xiàn)代信息技術(shù)與裝配式建筑設(shè)計(jì)融合基礎(chǔ)之上的技術(shù)，其中的數(shù)據(jù)和信息非常完整，有著關(guān)聯(lián)性和共享性的相關(guān)特點(diǎn)。BIM 技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)分布在裝配制造的全過程中。具體地說，它包括裝配廠房、建筑環(huán)、土建連接和控制環(huán)的設(shè)計(jì)回路。其能夠充分體現(xiàn)出信息技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)，而且有著可理解性、可視化以及數(shù)字化的主要趨勢(shì)。

5.1 可有效提高裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件的裝配精度

當(dāng)前的BIM 技術(shù)已經(jīng)無法滿足建筑工程中的設(shè)計(jì)需要。三維設(shè)計(jì)有著很強(qiáng)的主導(dǎo)性。設(shè)計(jì)師可以在BIM 技術(shù)中應(yīng)用到三維建模虛擬仿真的系統(tǒng)，把先前創(chuàng)建的每個(gè)裝配式建筑設(shè)計(jì)方案的形式、尺寸和布局的內(nèi)容通過三維建模虛擬模擬器上傳到系統(tǒng)的內(nèi)置服務(wù)器上，并可以通過云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到所設(shè)計(jì)的技術(shù)應(yīng)用當(dāng)中。對(duì)各參數(shù)和信息進(jìn)行快速的識(shí)別、綜合以及分析，同時(shí)可以對(duì)建筑設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行詳細(xì)的分析和比較，選擇出最為合適的設(shè)計(jì)方案，有效地提高裝配廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)件的精度，將誤差降到最低[5]。

5.2 可有效提高裝配廠房的設(shè)計(jì)效率

利用BIM 技術(shù)共享信息建立了一個(gè)通信平臺(tái)，相關(guān)工程師可以在這個(gè)平臺(tái)上獲取到必要的專業(yè)設(shè)計(jì)信息，然后上傳到其中的所有相關(guān)設(shè)計(jì)信息。專業(yè)工程師可以在其中共享裝配廠房設(shè)計(jì)中的相關(guān)信息和數(shù)據(jù)。同時(shí)，算術(shù)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)中的有效應(yīng)用，進(jìn)一步提高了BIM技術(shù)建模的糾錯(cuò)能力，專家精確地調(diào)查設(shè)計(jì)中的矛盾，配合專家的早期開發(fā)，并提出解決設(shè)計(jì)矛盾的最佳途徑。

5.3 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)起到積極作用

BIM技術(shù)的操作是收集、集成、分類、存儲(chǔ)和共享建筑設(shè)計(jì)信息，建立標(biāo)準(zhǔn)化的裝配式建筑結(jié)構(gòu)備件庫(kù)，其中包括了各部件的設(shè)計(jì)性能和數(shù)據(jù)規(guī)范，并可以通過較為詳細(xì)的記錄和存儲(chǔ)為設(shè)計(jì)未來的裝配體系結(jié)構(gòu)提供一定的便利。

6.BIM 技術(shù)在建筑中的應(yīng)用

6.1 BIM 技術(shù)的設(shè)計(jì)和三維建模

在利用BIM 三維虛擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行裝配式建筑結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須到建筑的實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)勘察，并提供準(zhǔn)確可靠的測(cè)量、建筑測(cè)量、組團(tuán)布置等數(shù)據(jù)，可獲得地質(zhì)信息。同時(shí)可以利用到了BIM 技術(shù)建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，并可以通過實(shí)地的調(diào)查獲得到了大量的數(shù)據(jù)和信息，上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中，這樣才能夠有效地幫助設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出高精度的結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸數(shù)據(jù)和建筑設(shè)計(jì)。此外，通過BIM 技術(shù)的運(yùn)行，加強(qiáng)了對(duì)數(shù)據(jù)的管理，當(dāng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)和泄露數(shù)據(jù)時(shí)，及時(shí)提示報(bào)警反應(yīng)，并注意設(shè)計(jì)者調(diào)整數(shù)據(jù)[6]。

6.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的構(gòu)建

將現(xiàn)代數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)和BIM 技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，構(gòu)建一個(gè)BIM 建筑設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)包含許多裝配建筑設(shè)計(jì)資料，以及裝配建筑預(yù)制件的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)可以非常有用的匹配，分類和分析數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)。

6.3 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)成零件的拆卸和分離

將BIM 技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師通過計(jì)算機(jī)將結(jié)構(gòu)分析模型分析成一個(gè)合適的工作系統(tǒng)，就可以準(zhǔn)確地知道某個(gè)建筑構(gòu)件的所有信息，然后開始對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并對(duì)現(xiàn)成的構(gòu)件進(jìn)行調(diào)整和修正，并且實(shí)際建筑的實(shí)際施工滿足了需要。

6.4 適用于建筑物

BIM 技術(shù)的操作主要包括施工作業(yè)的兩個(gè)方面內(nèi)容，即施工管理和現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢查。例如，BIM 技術(shù)可以模擬施工過程，優(yōu)化資源，也可以參考實(shí)際施工。

7.結(jié)束語(yǔ)

由上可知，BIM 技術(shù)的應(yīng)用能夠?yàn)檠b配式建筑的設(shè)計(jì)提供全新的思路，建筑物是城市的重要基礎(chǔ)，建筑行業(yè)在建筑設(shè)計(jì)的過程中可以有效地應(yīng)用BIM技術(shù)，為城市化的發(fā)展進(jìn)程提供幫助。