基于BIM技術(shù)的預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法探討

錢興偉

安徽建筑大學(xué)設(shè)計(jì)研究總院有限公司 安徽 合肥 230000

引言

隨著我國(guó)工業(yè)化體系的不斷完善，以及現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步與完善，建筑行業(yè)已經(jīng)取得了前所未有的發(fā)展成就。這也在很大的層面上推動(dòng)了，我國(guó)建筑行業(yè)與科學(xué)技術(shù)的有效融合。其中，被應(yīng)用最廣泛的還是以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代化建筑工程設(shè)計(jì)理念。在BIM技術(shù)的幫助下，我國(guó)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體施工效率，能夠得到更進(jìn)一步的提高。在此過(guò)程中，預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)往往采用計(jì)算機(jī)技術(shù)以及現(xiàn)代化的大型應(yīng)用設(shè)備，這也極為有效地提升了工程施工效率，節(jié)省了施工的時(shí)間。

1 BIM技術(shù)的簡(jiǎn)要概述

在現(xiàn)如今的建筑工程施工領(lǐng)域當(dāng)中，BIM技術(shù)已經(jīng)成為普遍存在的一種，能夠非常有效的解決混凝土預(yù)制構(gòu)件的處理和施工等的問(wèn)題。BIM技術(shù)主要運(yùn)用在預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，甚至能夠非常全面的改善其施工過(guò)程當(dāng)中存在的零件加工等的問(wèn)題，更加能夠有效地節(jié)省工程施工當(dāng)中對(duì)于資金的成本投入。BIM技術(shù)的合理應(yīng)用，能夠更加全面的改善其模型設(shè)計(jì)階段的問(wèn)題，為我國(guó)建筑工程更進(jìn)一步的發(fā)展奠定基礎(chǔ)[1]。

BIM技術(shù)主要是在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的運(yùn)用，相關(guān)的工作技術(shù)人員也能夠在該技術(shù)的幫助下，更加全面的了解工程建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的基本需求，更進(jìn)一步的發(fā)揮出混凝土在建筑工程施工預(yù)算當(dāng)中的作用和價(jià)值，尤其是能夠非常全面的提高建筑工程整體的施工質(zhì)量和工人的施工效率。而且，BIM技術(shù)的有效運(yùn)用，也非常有利于保護(hù)復(fù)雜建筑、老舊建筑的整體質(zhì)量。

在時(shí)代的進(jìn)步與發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，BIM技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展也非常廣泛的推動(dòng)了我國(guó)建筑行業(yè)可持續(xù)的健康發(fā)揮在那。BIM技術(shù)的運(yùn)用，在本質(zhì)上就是工程設(shè)計(jì)管理、技術(shù)進(jìn)度控制、技術(shù)信息收集的全過(guò)程。

2 BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)

2.1 可控工期

BIM技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)裝配式設(shè)計(jì)構(gòu)件當(dāng)中的有效運(yùn)用，在很大的層面上推動(dòng)了我國(guó)建筑行業(yè)更進(jìn)一步的發(fā)展。尤其是在建筑設(shè)計(jì)的預(yù)制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，工作人員應(yīng)該積極地將施工構(gòu)件的基本數(shù)量作為工程施工的基本標(biāo)準(zhǔn)，并能夠在BIM技術(shù)的運(yùn)用下，更進(jìn)一步的提高建筑工程和施工單位、設(shè)計(jì)單位三者之間的相互協(xié)調(diào)與合作。在良好的運(yùn)行機(jī)制幫助下，工人在施工現(xiàn)場(chǎng)的工作也就能夠得到非常有效的提升，更能夠改善過(guò)去傳統(tǒng)工程建筑施工當(dāng)中的不利因素，最大限度上的實(shí)現(xiàn)對(duì)于建筑工程設(shè)計(jì)理念的合理分配。也能夠在三維虛擬仿真技術(shù)的幫助下，更進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)對(duì)BIM技術(shù)的全面運(yùn)用，BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，能夠更加及時(shí)的吸引更多的人力、物力等。

BIM技術(shù)的運(yùn)用，能夠更加精準(zhǔn)的分析出建筑工程當(dāng)中的每一個(gè)施工步驟和基本內(nèi)容，合理地將勞動(dòng)力和建筑資源進(jìn)行分配，減少了建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問(wèn)題的可能性[2]。

2.2 設(shè)計(jì)施工一體化

BIM技術(shù)與預(yù)制裝配是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有機(jī)融合，能夠非常有效地提高建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制件的精準(zhǔn)度以及覆蓋面積，尤其是在實(shí)際的施工現(xiàn)場(chǎng)還能夠?qū)⑹┕D紙當(dāng)中的弊端進(jìn)行合理的改善。運(yùn)用BIM技術(shù)的建筑行業(yè)的整體施工過(guò)程當(dāng)中，能夠更加全面的提升對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的基本質(zhì)量要求，并對(duì)各種施工當(dāng)中存在的安全隱患進(jìn)行模擬。除此之外，BIUM技術(shù)在設(shè)計(jì)的階段就能夠獲取到更多的施工結(jié)果信息，為工程師的工作帶來(lái)極大的便利，尤其是能夠?yàn)楣こ陶w的施工提供有戰(zhàn)略性的意見，最大限度上的實(shí)現(xiàn)施工一體化。

2.3 實(shí)施和發(fā)展3D技術(shù)

混凝土與BIM技術(shù)的結(jié)合，可以在一定的層面上提高建筑工程施工的整體質(zhì)量，優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)工作的內(nèi)容，更加全面地促進(jìn)三維立體技術(shù)形式的優(yōu)化。在預(yù)制建筑結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程當(dāng)中，其內(nèi)部的質(zhì)量問(wèn)題一直都是非常嚴(yán)重的，也是更多人所關(guān)注的重點(diǎn)。這主要是因?yàn)槲覈?guó)在這一領(lǐng)域的發(fā)展起步較晚，很多的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)還不成熟，所以我們應(yīng)該積極的推動(dòng)和促進(jìn)三維立體技術(shù)的運(yùn)用。

3 基于BIM技術(shù)的預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法策略

3.1 選擇合適的設(shè)計(jì)軟件

就現(xiàn)階段我國(guó)建筑工程的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，很多相關(guān)的設(shè)計(jì)部門好而公司都開始尋找更加現(xiàn)代化、應(yīng)用多樣化的設(shè)計(jì)軟件，這也是為了能夠更加有效地將BIM技術(shù)應(yīng)用到混凝土的建筑工程當(dāng)中。由于每一個(gè)建筑工程的內(nèi)容和要求都有著一定的差別，這也就使得工程設(shè)計(jì)的軟件有一定的差異性。為能夠更進(jìn)一步的改善現(xiàn)狀，我們應(yīng)該全面的推動(dòng)結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)理念，有效的保證軟件的設(shè)計(jì)理念與建筑工程的基本需求相一致。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)模型的有效使用，更進(jìn)一步地推動(dòng)了我國(guó)建筑工程的發(fā)展，相關(guān)的工程設(shè)計(jì)人員也可以積極的采用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)軟件，保證工程建筑與施工過(guò)程當(dāng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的有效連接。

除此之外，混凝土的裝配式結(jié)構(gòu)與BIM技術(shù)相融合的過(guò)程中，還需要積極的采用全方位的檢測(cè)與監(jiān)督設(shè)備，這樣也是為了能夠更加有效推動(dòng)建筑行業(yè)朝著綠色、健康、可持續(xù)發(fā)展的理念前進(jìn)。在運(yùn)用Autodesk軟件過(guò)程當(dāng)中，可以形成更加科學(xué)的自動(dòng)化建模圖形，保證每一個(gè)環(huán)節(jié)在連接的過(guò)程當(dāng)中不會(huì)出現(xiàn)任何問(wèn)題。對(duì)于不同類型的預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)，相關(guān)的工作人員可以選擇出與之相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)模型、結(jié)構(gòu)，也可以在PC軟件的幫助下適當(dāng)?shù)奶岣哒麄€(gè)工程施工設(shè)計(jì)的基本指標(biāo)，更加全面的推動(dòng)施工圖紙的制定與完成[3]。

3.2 明確設(shè)計(jì)程序

預(yù)制裝配式的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序一般都是比較復(fù)雜的，相關(guān)的工作人員為了能夠更加有效的提高建筑工程設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率的提升，在合理的范圍內(nèi)將其劃分為3個(gè)基本的步驟。第一，是方案的設(shè)計(jì)階段。在對(duì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)的工作人員應(yīng)該積極的根據(jù)房屋的戶型、標(biāo)準(zhǔn)層的設(shè)計(jì)、構(gòu)件拆分原則的確定、預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的確定、整體的布置與設(shè)計(jì)方案等進(jìn)行詳細(xì)的區(qū)分與了解。在更加精準(zhǔn)、完善的施工設(shè)計(jì)流程當(dāng)中，我們能夠更加科學(xué)、合理的規(guī)范混凝土預(yù)制結(jié)構(gòu)件的基本設(shè)計(jì)方案。第二，對(duì)工程進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)。在初級(jí)的設(shè)計(jì)階段當(dāng)中，我們需要積極的對(duì)預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)件的尺寸大小、所屬品類等新型全方位的監(jiān)督與管理，保證在最終的應(yīng)用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)轭A(yù)制結(jié)構(gòu)件運(yùn)用的不合理，而導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量發(fā)生問(wèn)題。這樣的施工設(shè)計(jì)理念也是需要相關(guān)的工作人員根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)與規(guī)劃。第三，對(duì)施工圖紙的設(shè)計(jì)階段。為了能夠更加全面的保證施工圖紙建設(shè)質(zhì)量的有效提升，建筑工程的領(lǐng)導(dǎo)人員應(yīng)該不定期的，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面的監(jiān)督與檢查，更加全面的避免，建筑工程施工范圍內(nèi)出現(xiàn)沒(méi)有必要的質(zhì)量問(wèn)題。尤其是要對(duì)預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的深入研究與設(shè)計(jì)，尤其是對(duì)其內(nèi)部設(shè)計(jì)信息的延伸與擴(kuò)展，這樣也能夠更進(jìn)一步的為建筑工程實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)提供更加科學(xué)、合理的施工設(shè)計(jì)依據(jù)。

3.3 完善基礎(chǔ)構(gòu)件庫(kù)

BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念當(dāng)中的應(yīng)用，能夠非常有效的改善傳統(tǒng)建筑工程施工當(dāng)中的不利因素，更能夠從本質(zhì)上提升建筑工程施工的整體質(zhì)量和工人的施工效率。尤其是在預(yù)制裝配混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將會(huì)經(jīng)常運(yùn)用到很多種不同類型的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件。積極的構(gòu)建和完善混凝土預(yù)制件結(jié)構(gòu)庫(kù)內(nèi)部的各種材料，能夠從源頭上改善建筑工程在施工過(guò)程中缺少預(yù)制構(gòu)件的問(wèn)題，對(duì)于BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用也起到了一定的幫助性作用。與此同時(shí)，混凝土裝配式結(jié)構(gòu)預(yù)制件的提升與完善，也在很大的層面上了降低了建筑工人的施工難度，尤其是對(duì)于預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工工作來(lái)說(shuō)，也減少了一定的難度與困難。而且，如果相關(guān)的領(lǐng)導(dǎo)人員，想要提升工程施工的整體質(zhì)量，就應(yīng)該保證構(gòu)件工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，并能夠采取相對(duì)應(yīng)的治理措施，為建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展奠定一定的基礎(chǔ)條件[4]。

在BIM技術(shù)的幫助與帶領(lǐng)下，有效的運(yùn)用BIM技術(shù)，并能夠?qū)⑵鋬?nèi)部的可視化功能、易拆分功能等，運(yùn)用到有效構(gòu)件和完善構(gòu)件庫(kù)當(dāng)中，這樣的應(yīng)用策略也能夠非常全面的帶動(dòng)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工與生產(chǎn)的效率。除此之外，在實(shí)際的建筑工程施工當(dāng)中，相關(guān)的技術(shù)工作人員應(yīng)該更加積極地將內(nèi)部裝配式結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的劃分，還需要把一些通用性能較強(qiáng)的預(yù)制構(gòu)件放在顯眼的位置，保證全部的預(yù)制構(gòu)件能夠在構(gòu)件庫(kù)內(nèi)部，進(jìn)行統(tǒng)一的管理與應(yīng)用。而且不斷更新構(gòu)件庫(kù)內(nèi)部的原材料，也能夠完善構(gòu)件庫(kù)內(nèi)部的整體質(zhì)量以及資源。

3.4 優(yōu)化結(jié)構(gòu)模型

當(dāng)建筑工程內(nèi)部已經(jīng)能夠擁有一個(gè)比較完善的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件庫(kù)以后，施工現(xiàn)場(chǎng)的工作人員就需要對(duì)其，預(yù)制裝配式的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，我們應(yīng)該充分利用構(gòu)架庫(kù)內(nèi)部的原材料資源，并根據(jù)具體的實(shí)際情況進(jìn)行性價(jià)比較高的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)件選擇，也可以更加科學(xué)地按照數(shù)字化模擬預(yù)制裝配式的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。假如混凝土裝配式預(yù)構(gòu)件庫(kù)內(nèi)部沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的構(gòu)件，相關(guān)的工作技術(shù)人員就需要根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)需求進(jìn)行構(gòu)件的制作，并將其及時(shí)的補(bǔ)充到構(gòu)件庫(kù)內(nèi)部當(dāng)中，為以后建筑工程施工的便利奠定基礎(chǔ)的信息條件。

如果想要更進(jìn)一步的保障建筑工程施工設(shè)計(jì)方案的安全性，還需要在使用BIM技術(shù)的過(guò)程當(dāng)中，對(duì)其內(nèi)部的預(yù)制件混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)，并且全面的分析其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)模型，這主要就是運(yùn)用BIM技術(shù)可視化的基本特點(diǎn)。其中最主要的就是，在對(duì)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行分析與研究的過(guò)程當(dāng)中，如果出現(xiàn)二者不匹配的問(wèn)題。工作人員就需要對(duì)其進(jìn)行重新的選擇與設(shè)計(jì)，一直到能夠完成工程設(shè)計(jì)的基本要求為止。優(yōu)化建筑工程內(nèi)部的設(shè)計(jì)模型，能夠在更加全面的角度上降低工程施工的風(fēng)險(xiǎn)，減少出現(xiàn)一些工程施工的質(zhì)量問(wèn)題[5]。

3.5 充分應(yīng)用結(jié)構(gòu)模型

在BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用過(guò)程中，工程施工的技術(shù)人員應(yīng)該更加注重對(duì)結(jié)構(gòu)模型的有效應(yīng)用。不管是預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制件加工、運(yùn)輸、拼裝還是其他的環(huán)節(jié)，我們都能夠非常巧妙地運(yùn)用BIM科學(xué)的施工技術(shù)，更加科學(xué)、合理的規(guī)劃施工方案。尤其是在應(yīng)用結(jié)構(gòu)模型的過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于BIM技術(shù)的應(yīng)用是非常重要的。只有更加充分地利用BIM技術(shù)建立起的結(jié)構(gòu)模型，才能夠進(jìn)一步模擬出裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程的構(gòu)件拼裝過(guò)程，這樣也能夠更有效的把握工程施工質(zhì)量。而且，在結(jié)構(gòu)模型的引導(dǎo)與幫助下，我們能夠更加全面的規(guī)避建筑工程當(dāng)中的風(fēng)險(xiǎn)和問(wèn)題，為建筑工程當(dāng)中混凝土預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提供更加基礎(chǔ)的信息技術(shù)支撐。不僅如此，還能夠在結(jié)構(gòu)模型的引導(dǎo)與幫助下，對(duì)工程施工現(xiàn)場(chǎng)各種原材料、廢料等進(jìn)行合理的規(guī)劃，為工程的施工質(zhì)量和效率提供更加全面的保障。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是我國(guó)建筑行業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向，更是建筑工程施工發(fā)展的必然趨勢(shì)。在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)水平的幫助之下，BIM技術(shù)已經(jīng)逐漸成為建筑行業(yè)當(dāng)中必不可少的存在，能夠從本質(zhì)上提升混凝土裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的綜合能力以及水平。而且BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)用，也能夠?yàn)槲覈?guó)綜合國(guó)力，以及經(jīng)濟(jì)水平的提升帶來(lái)重要的幫助作用。本文也就是積極的從選擇合適的設(shè)計(jì)軟件、明確設(shè)計(jì)程序、完善基礎(chǔ)構(gòu)件庫(kù)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)模型、充分應(yīng)用結(jié)構(gòu)模型幾個(gè)層面進(jìn)行了研究與分析。