基于BIM技術的裝配式結構構件分析

張忠超，郭馨元，宋宇婷，付 佳，宋明楓，黎 虹（通訊作者）

（黑龍江省哈爾濱市哈爾濱商業大學 黑龍江 哈爾濱 150000）

1 我國國內建筑工業化歷史

進入21世紀，我國所廣泛應用的現澆式建筑體系是否符合未來建筑業發展方向，重新受到建筑行業審視。近些年來，我國經濟發展迅速，勞動力成本持續提升，環境污染依然嚴重，出現資源浪費等各類問題，我國建筑行業面臨一場新的改革，中央及各地政府出臺建筑工業化相關文件，在政府大力支持下，全國各地重新開始推廣預制裝配式結構建筑體系工作。而這種體系存在的多重問題，我國建筑業需要在不斷地科學研究中有效解決，從而推動發展建筑工業化。

2 BIM技術

BIM，全稱Building Information Modeling，譯為建筑信息模型，主要采用三維立體化建筑模型軟件系列平臺。例如Revit、Autodesk。

3 BIM技術在預制裝配式結構建筑體系中的應用價值

3.1 設計階段

我國以往采用的傳統建筑體系圖紙以二維形式表示各種建筑信息，所以真正的構件形式須由設計專業人員抽象思考，但這局限于非形式復雜的情況，導致很多建筑信息難以避免出現誤差，各專業技術人員工種之間獨立作業，也導致相互之間的交流溝通障礙不斷，例如無法在有效時間里檢測碰撞沖突，工程后期風險大大增加，而利用BIM技術就可以解決此類問題。

3.2 前期準備

建筑管理人員可運作BIM技術流程管理生產合同，其中包括顯示訂單，維護生產訂單，材料車間依照訂單準備備料，明確顯示明細避免誤差生成，相關部門可依照規劃數據安排方案進行生產，在各部門之間形成信息共享渠道。

3.3 構件制造與安裝

使用BIM技術在裝配式建筑施工工程中，可以加強生產管理。生產制造者可以根據中心數據庫存放的工程生命周期數據獲取構件生產信息，詳細記錄檢測、查詢相關信息，利于施工人員施工作業，在信息化過程中，生產人員會給每一個構件定制唯一編碼，以便于采集跟蹤，使用構件中的RFID芯片傳送和搜集構件信息、綜合中心數據以保證施工需求。

4 基于BIM的裝配式建筑設計

4.1 預制構件參數化

提高BIM設計效率、降低建模工作量使其靈活可變，參數化是必然要求。裝配式混凝土建筑設計BIM模型的構件庫應采用部品標準化、模數化、通用化方法進行創建，逐步形成裝配式混凝土建筑部品或構件資源庫。部品部件信息模型分類應按《建筑信息模型分類及編碼標準》GB/T51269中相關條款執行，并滿足科學性、系統性、可擴延性、穩定兼容性、綜合使用性的要求。根據統一的分類標準、命名標準、儲存格式、信息交付標準，建立不同階段各相關專業各自的標準化構件庫。預埋件設計采用系列化和標準化設計，可滿足BIM參數化需求。

4.2 預制構件BIM分析

基于BIM構件主要控制內容：

（1）工業化建造立面和整體風格協調統一；

（2）策劃階段內，對投資及全過程的成本控制；

（3）工藝流程、構件的成本控制、生產周期、生產銜接等方面整體把控；

（4）施工階段中的施工周期、成本控制與上下游生產銜接；

（5）預制構件禁止裁磚。

采用BIM模型進行模型拆分設計時，應考慮所有相關應用團隊的協同需求，由有經驗的設計人員在BIM模型應用的早期設定拆分方法，避免形成早期創建孤立的、單用戶文件，避免形成被動模型拆分設計。可重復利用的“三維構件圖紙”能夠提高生產效率，關鍵是可以實現在項目生產周期中前置構件加工圖，縮短項目運營周期，提高項目效率。BIM整體流程應用結合設計原則，BIM預制構件模型可分為：一字型墻板、L形墻板、內墻板、女兒墻、陽臺板、空調板、PCF板、樓梯。

4.3 施工與構件深化設計

（1）預制構件的設計，需要注重塔吊旋轉半徑與預制構件重量之間的關系，BIM模型進行模擬；（2）應考慮施工效率與系列化、標準化的平衡；（3）考慮生產計劃于施工計劃的協調統一；（4）對于復雜構件，施工效率不高，設計需謹慎使用。

預制構件深化設計是在三維設計模型基礎上進行構件拆分，精確統計預制件的體積和重量，指導預制率和裝配率的計算，并形成各個預制構件模型。在預制構件模型上進行深化設計，布置鋼筋與各類埋件，直接生成構件生產所需的圖紙，并準確統計鋼筋規格與長度、埋件型號與數量等。

4.4 設計碰撞檢查

BIM技術應用于碰撞檢查中可分為單、多專業碰撞，后者指結構、機電專業碰撞，多專業碰撞因為構件管道多，所以需分組集合，分別進行碰撞檢查。在對BIM模型檢查中，預制構件之間的碰撞檢查作用極大。工廠生產預制構件之后運至施工現場裝配安裝，如若施工過程中出現構件之間的碰撞，需對預制構件進行開槽切角，然而預制構件成型之后不能隨意開切，需要新制預制構件至現場，容易造成損失與工期延誤，預制構件之間的碰撞，主要是其與現澆結構之間的碰撞。

4.5 產業鏈主體之間信息傳遞

BIM技術貫穿于整個工程生命周期，實現住宅產業信息化的同時可以將生產。施工運維階段的實際需求與技術整合到設計階段，虛擬預演現實，真正實現BIM信息化應用。

BIM信息化與云技術相結合，有效地無縫轉遞信息，強化各部門橫向聯系，借助移動設備設置客戶端，實時查看項目所需信息，實現項目可移動辦公進而提高項目完成精度。

5 結語

長遠來看，裝配式結構符合我國工業化生產發展主要方向，依托BIM技術的集成分析優勢，二者相輔相成，能夠有效地強化國內設計施工水平，同時需要在實踐中將二者更緊密地結合與完善，推進國家建筑工業化發展。