基于BIM技術的裝配式混凝土結構設計研究

孫 飛

中國建筑第二工程局有限公司

基于BIM技術的裝配式混凝土結構設計研究

孫 飛

中國建筑第二工程局有限公司

新時期，各行各業都在發展信息技術，在建筑領域，信息化也受到了廣泛關注。采用BIM技術的主要目的是解決因設計、施工、構件加工對接不足造成的能源、資源浪費。通過建立BIM技術的參數化構件族，深化施工模型的設計，利用三維施工模擬、提取構件工程信息等手段，將裝配式產業化工程從現場粗放的“土建工程”轉變為細致的“安裝工程”，在建造過程中，體現其縮短工期、合理利用勞動力、提高工程質量、降低能耗和控制成本等優勢。

裝配式混凝土；BIM結構；設計

BIM技術的優越性不言而喻，但是到目前為止，BIM在結構設計中的應用中尚欠缺一定的成熟性。基于此，文章通過Revit軟件創建構件參數族，并通過文件系統目錄，從而搭建能夠快速拼裝的結構設計BIM應用系統，旨在為BIM技術應用與結構設計中提供一定的參考價值。

1 BIM以及預制裝配式混凝土結構概述

BIM是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，是對該工程項目相關信息的詳盡表達。BIM模型屬于三維數字模型，是存儲信息的載體，是BIM技術的應用基礎。BIM技術的應用指的是通過建立三維數字模型，在建筑工程的設計、施工全過程以及運營管理階段，對建筑物進行可視化分析、科學統計工程量，因此BIM技術的核心是信息。PC(PrecastConcrete)是預制裝配式混凝土結構的簡稱，是以混凝土預制構件為主要構件，經裝配、連接以及部分現澆而成的混凝土結構。

通過引用BIM技術以構件族為核心使設計與施工良好銜接，強化了與構件廠及業主的溝通；通過BIM參數化與可視化手段模擬各種未知情況，為快速決策提供了支撐；制定符合項目特點的BIM標準是實施的必要保障；工程經驗、施工設備等信息必須與BIM模型信息相結合才能有效指導施工；BIM技術可有效記錄承載知識與經驗有助于后續工作。但是，應用BIM也是有一定的缺陷的，BIM技術將減少大量的材料、人工、機械浪費。一些企業經濟效益將有所減少，甚至影響到整個行業的利益。如果BIM技術掌握不熟練，則會直接影響企業的市場競爭力。因此，在實際應用中，企業應該熟練掌握BIM，更好的將其應用于實踐工作中，獲得較大的經濟效益和社會效益。

2 基于BIM 技術的預制裝配式混凝土結構設計方法

2.1 構件參數化環節

具體分為兩步：①全面搜集與查找常規構件的參數信息。以B級六角頭螺栓為例，對常規構件參數化的過程進行分析；②統計信息的工作完成后，即編制參數族。主要操作流程為：打開Revit軟件→鼠標點擊新建族→選擇恰當的模板→根據族信息完成族編輯工作。在選擇模板的環節中，應根據Revit的用途，選擇相應的模板文件。由于本例中的螺栓是基于面板工作的，因此應選取基于面的公制常規模型。根據B級六角頭螺栓規格參數表可以看出，相同的螺栓具有著不同的規格，在BIM參數族中對于不同規格的構件，無需再次編輯族，只需根據六角頭螺栓組參數加以修改，就能夠獲得所需要的規格型號，這樣不但方便，而且為后期的修改工作提供了極大的便利。

2.2 構件模型庫管理

通過建立BIM構件，搭建完成了CSI構件族庫管理系統平臺；并通過內網/外網環境，實現了快捷的項目管理和對族、組件、模塊的平臺化管理。構件庫創新點包括：(1)系統采用C/S與B/S混合結構，實現Revit嵌入式運用和web遠程使用；(2)系統不僅支持Revit工具還可支持其他文件類型的BIM工具，實現多種軟件CSI構件在一個統一平臺集中管理；(3)支持通過上傳新的自定義私有族文件，獲取在一定時間內下載公共族或下載一定量族文件的權限，實現族庫的自我更新。企業內部BIM實施規范性族構件的統一管理和共享，加快了BIM建模的效率，有利于BIM的實施推廣。族庫中定額信息的關聯和利用，提升了BIM數據對施工管理的價值。

2.3 構件模擬資料管理

(1)PC端：通過CSI構件庫中的BIM模型將構件的試驗報告、進場外觀檢查和構件圖紙等信息相關聯，可更好地管理項目，提高施工質量、安全水平，把控施工進度。

(2)手機APP端：通過手機端將圖片、視頻、音頻、文字等信息發送至網頁端指定位置，方便項目部時刻查看并記錄施工進度、質量、安全情況；還可將上述信息與圖紙的相關位置關聯，更精準地把控項目，通過實時語音或視頻對話，快捷地展現施工現場問題，快速查出變更位置，為施工提供便利，也為后期的施工索賠及洽商變更提供依據。

2.4 BIM 軟件與結構分析軟件互通

完成結構模型的建構后，接下來的工作是對結構進行分析計算。那么計算前必須將結構模型文件的轉化工作完成。結構模型轉化的具體操作流程為：將結構模型文件進行轉化→從Revit Structure 軟件中導出文件→點擊Revit Structure 軟件中的附加模塊→點擊外部工具→導出exr 格式類型的文件→點擊SAP2000 導入文件→點擊Revit Structure.exr →點擊所導出的結構模型文件→結構模型轉化成功。為了確保結構分析計算工作的準確性，在結構模型導出前，還需要完成以下工作，即以物理模型為對照，對分析模型做一致性檢查。同時，也要注重所導入的結構分析軟件模型的檢查工作。

綜上所述，目前，裝配式混凝土結構住宅產業化工程已在我國逐步發展起來，建筑產業化可節省資源，通過BIM的參數化與可視化手段模擬各種未知情況，為快速決策提供了支撐；制定符合本項目特點的BIM標準是實施的必要保障。

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[3]張超.基于BIM的裝配式結構設計與建造關鍵技術研究[D].東南大學，2016.