BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

段飛 孫寧

摘 要：隨著我國(guó)工業(yè)化系統(tǒng)不斷完善，BIM技術(shù)的出現(xiàn)，使得預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量不斷提高，促進(jìn)了混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)符合一定規(guī)范。基于此，文章首先分析了BIM技術(shù)和預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)概念，之后研究了BIM技術(shù)應(yīng)用到預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)，最后探討了具體的應(yīng)用，內(nèi)容供大家參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);預(yù)制裝配式混凝土;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);應(yīng)用

隨著建筑行業(yè)工業(yè)化的不斷發(fā)展，有效緩解了我國(guó)日益突出的人口、資源、環(huán)境等方面的壓力。而裝配式結(jié)構(gòu)在住宅產(chǎn)業(yè)化和建筑工業(yè)化的發(fā)展大趨勢(shì)下，成為建筑業(yè)近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。利用BIM技術(shù)對(duì)裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)用研究，能夠?yàn)榇龠M(jìn)裝配式結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供支持，保證裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)全生命周期的精確化管理以及效益最大化。

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)為一種建筑信息模型，將計(jì)算機(jī)技術(shù)作為基礎(chǔ)條件，為其執(zhí)行三維成像技術(shù)，能在整個(gè)結(jié)構(gòu)中為其執(zhí)行一種方法和技術(shù)。當(dāng)前，我國(guó)的建筑工程預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是基于BIM技術(shù)來(lái)有效發(fā)展的。BIM技術(shù)為工程建設(shè)與執(zhí)行的主要條件，通過(guò)建筑信息模型，能對(duì)建筑總體數(shù)據(jù)模型做出思考，也能精確到每個(gè)細(xì)節(jié)，確保為預(yù)制裝配式混凝土構(gòu)建合理參數(shù)，將其作為一定標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)建筑工程預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化。在該技術(shù)積極使用下，不僅能促進(jìn)工作的標(biāo)準(zhǔn)化，也能縮短工程的整體建設(shè)周期。基于對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用，也能更為詳細(xì)的對(duì)建筑工程細(xì)節(jié)做出分析，尤其是工程中的原材料數(shù)量、類型、質(zhì)量等，都能為預(yù)算工作提供便利，確保能更為合理的控制其質(zhì)量。

2裝配式混凝土結(jié)構(gòu)

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)指以在工廠生產(chǎn)、加工和制作的預(yù)制混凝土構(gòu)件為主體，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)裝配建造出來(lái)的建筑結(jié)構(gòu)。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)可以按照裝配化程度分成全裝配混凝土結(jié)構(gòu)和部分裝配混凝土結(jié)構(gòu)，按照結(jié)構(gòu)形式可以分成裝配式框架結(jié)構(gòu)、裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配式框架支撐結(jié)構(gòu)和裝配式框架——剪力墻結(jié)構(gòu)。

3 BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式工程建設(shè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1產(chǎn)業(yè)化建造工期可控

在對(duì)預(yù)制裝配式建筑進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要以施工現(xiàn)場(chǎng)施工所用到相應(yīng)構(gòu)件數(shù)量為標(biāo)準(zhǔn)，在BIM中建立與之相一致的構(gòu)件庫(kù)，這樣可以提升設(shè)計(jì)單位、構(gòu)件廠和施工單位實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)合作，把生產(chǎn)環(huán)節(jié)做到集中操作，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要生產(chǎn)出同等數(shù)量的構(gòu)件，不但可以使現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)力得到優(yōu)化配置，還有效防止了材料浪費(fèi)的情況出現(xiàn)，有利于提升施工效率。為了做到在設(shè)計(jì)過(guò)程中合理進(jìn)行人員分配，可以在運(yùn)用BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上，在虛擬的三維模擬建造環(huán)節(jié)適時(shí)引入勞動(dòng)力、物資和施工現(xiàn)場(chǎng)等必要元素，利用統(tǒng)籌時(shí)間和人力的發(fā)展觀念，以優(yōu)秀的設(shè)計(jì)指導(dǎo)施工現(xiàn)場(chǎng)，可以在保證工程質(zhì)量的同時(shí)加快工程進(jìn)度。

3.2實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工一體化建造

將BIM技術(shù)應(yīng)用到預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，其能夠提高精準(zhǔn)度，并且覆蓋面廣，在實(shí)際草操作過(guò)程中可以有效解決建筑設(shè)計(jì)圖紙中的不足之處，在具體的操作階段不斷促進(jìn)設(shè)計(jì)與施工的協(xié)作聯(lián)系，從而搭建設(shè)計(jì)施工一體化平臺(tái)，主要以施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況為基準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)各個(gè)流程的審查考核，對(duì)施工方案加以完善，搭建預(yù)制裝配式BIM模型，同時(shí)還要一次性做好拆分模擬等施工要點(diǎn)。此外，以設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中得到的BIM成果為基礎(chǔ)，工程師可以完成相應(yīng)的計(jì)算、測(cè)量環(huán)節(jié)，嚴(yán)格掌握脫模、吊裝和支撐的時(shí)間、位置，直到形成完整度較高的BIM信息模型，可以對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行有效指導(dǎo)。

3.3三維技術(shù)交底工作的優(yōu)化執(zhí)行和發(fā)展

在工程積極施工中，要增強(qiáng)增強(qiáng)的質(zhì)量，在具體執(zhí)行期間，執(zhí)行裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工工作，還無(wú)法為其提供豐富經(jīng)驗(yàn)。所以，在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作優(yōu)化執(zhí)行的時(shí)候，要對(duì)工程的具體特點(diǎn)、技術(shù)要點(diǎn)、其存在的難點(diǎn)等詳細(xì)研究，促進(jìn)三維技術(shù)形式的優(yōu)化形成。尤其是套管灌漿、疊合板支撐等各個(gè)構(gòu)件等，提出的施工方案都需要將其與BIM技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，展現(xiàn)三維模型，促進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)工程效率的穩(wěn)定提升。

4在預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用

4.1利用Auto desk Revit軟件的三維可視化建模

設(shè)計(jì)人員運(yùn)用Auto desk Revit軟件將設(shè)計(jì)完成的二維圖紙轉(zhuǎn)化成三維可視化模型，按照結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化設(shè)計(jì)，建成具有較強(qiáng)技術(shù)集成的裝配式結(jié)構(gòu)所需的各個(gè)構(gòu)件族庫(kù)。在進(jìn)行項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以直接從設(shè)計(jì)完成的構(gòu)件族庫(kù)里選取所需要的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件到項(xiàng)目上，以便提高設(shè)計(jì)者的工作效率。裝配式結(jié)構(gòu)三維可視化模型便于設(shè)計(jì)方與工廠的工人進(jìn)行交流，同時(shí)也便于工程量統(tǒng)計(jì)。

4.2 Tekla Structure在裝配式結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用

Tekla Structure是一款建筑結(jié)構(gòu)三維實(shí)體模型專業(yè)軟件，是世界上第一套包含從概念設(shè)計(jì)到細(xì)部設(shè)計(jì)再到車間制造、組裝等整個(gè)建設(shè)過(guò)程的建筑信息模型系統(tǒng)。裝配式結(jié)構(gòu)中大量的復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)成為設(shè)計(jì)、制造和裝配的一個(gè)難點(diǎn)。利用Tekla Structures深化設(shè)計(jì)軟件構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)三維模型，并利用Tekla Structures深化軟件繪制深化設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)構(gòu)件的加工制作提供了依據(jù)。實(shí)現(xiàn)鋼構(gòu)件3D實(shí)體建模，提供形象而直觀化的認(rèn)知，從而提升了制造和安裝效率。

4.3仿真模擬

利用Navisworks對(duì)工程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的吊裝工況進(jìn)行施工仿真模擬，對(duì)施工中的吊裝環(huán)節(jié)進(jìn)行了生動(dòng)形象的展示，為施工方案的制定提供參照，加快了鋼結(jié)構(gòu)的吊裝速度，同時(shí)也提高了構(gòu)件的安裝精度。

4.4住宅產(chǎn)業(yè)化和PC

預(yù)制裝配式建筑就是在工廠加工完畢的配件，完好無(wú)損的運(yùn)達(dá)工程現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)過(guò)一系列的施工操作形成住宅建筑。而PC住宅的建造原理類似于汽車的生產(chǎn)制造，是全新的發(fā)展模式，因?yàn)槠鋵I(yè)化和環(huán)保性能較強(qiáng)，有利于我國(guó)建筑的可持續(xù)發(fā)展，未來(lái)的發(fā)展道路極為廣闊。在建筑工程建設(shè)中，也需要工程師嚴(yán)格遵守住宅模型標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，建立PC結(jié)構(gòu)所需要的構(gòu)件庫(kù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)階段，從設(shè)計(jì)好的構(gòu)件庫(kù)中選取所需用的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件到項(xiàng)目中，使每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件搭接裝配成三維可視模型，從而有效提升設(shè)計(jì)人員的工作效率。為了更好的體現(xiàn)裝配住宅的顯著優(yōu)勢(shì)，從設(shè)計(jì)到施工嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)戶型操作，直至形成裝配式建筑模型庫(kù)，都需要BIM技術(shù)的參與，構(gòu)建三維實(shí)體模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和工業(yè)化。

綜上所述，在預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用BIM技術(shù)，不但可以解決施工中由于構(gòu)件原因所產(chǎn)生的一系列問(wèn)題，還能夠在保證工程整體質(zhì)量的同時(shí)，最大程度的提升施工效率，保證工程進(jìn)度和控制工程成本。因此，建筑行業(yè)應(yīng)該在預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，適時(shí)建立BIM參數(shù)化構(gòu)件庫(kù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)建筑模型，從而為我國(guó)建筑事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]許多.BIM技術(shù)下預(yù)制裝配式混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].工程技術(shù)研究，2017（12）：219-220.