試析基于BIM軟件下的裝配式建筑結構設計

孟秀青

摘要：裝配式建筑作為新型節能建筑形式，實際應用范圍不斷擴大，有效提高施工質量與效率。裝配式建筑結構設計過程中要綜合考慮各方面因素，保證各部分的有效銜接，合理引用BIM技術，可以改善傳統結構設計的不足，保證建筑整體質量。本文通過分析BIM技術的優勢，闡述其在裝配式建筑結構設計中的應用。

關鍵詞：BIM軟件；裝配式建筑；結構設計

隨著我國房地產行業發展迅速，相應的建筑行業也在高速發展。現在的建筑以塔式住宅為主，而塔式住宅則以鋼結構技術為主。鋼結構裝配式建筑的模塊化設計需要以BIM技術為前提，通過BIM技術，可以根據建筑的三維構建效果來檢驗建筑設計的合理性，通過數據的變更，及時矯正模型，形成符合建設方需要的方案，以保證建筑的工作周期和建筑質量。

1 BIM技術分析

BIM技術是一種現代化信息技術，全稱是建筑信息模型，這是一種基于計算機、CAD等信息技術而成的信息管理技術。 BIM技術作為全新的信息技術，具有顯著的計算機網絡特點，體現在兩方面內容：（1）完整模型。借助BIM技術將建筑信息全部呈現出來，同時全面描述工程項目的信息，包括對象、設計書等內容。此外，依據模型情況反饋工程造價、材料信息等內容；（2）構建的模型之間存在關聯性，通過信息模型可以彼此識別與聯系，構建完整的圖形與文件。出現工程變更時，通過將變更數據輸入到模型上，及時矯正模型，滿足建設方對建設方案的要求。

2 BIM技術與裝配式建筑結構設計

2.1如何提高裝配式建筑設計效率

在裝配式建筑的設計中，需要對各種預制構件進行預設計，需要各個專業的設計師緊密配合。利用BIM技術構建的設計平臺，裝配建筑專業設計師可以快速傳遞專業設計信息，對設計方案進行“同步”修改。借助BIM技術和“云端”技術，專業設計師可以將包含自己專業設計信息的BIM模型上傳到BIM設計平臺。通過BIM技術的“協同”設計功能，專業設計師修改的裝配式建筑預制件設計參數可以被其他專業設計師同步并正確調用，支持專業設計。并保存設計方案，促進設計方案的調整。節省各專業設計人員由于設計方案調整所耗費的時間和精力。

2.2如何降低裝配式建筑的設計誤差

設計人員可以利用BIM技術改進裝配結構和預制構件的設計，減少施工過程中的裝配偏差。借助BIM技術，可以精確地設計和定位預制構件的幾何尺寸、鋼保護層的直徑、間距和厚度。BIM模型在三維視圖中，設計師可以直接觀察到預制組件進行組裝之間的擬合程度，并能使用BIM技術的碰撞檢測功能來分析預制組件連接節點的可靠性，排除預制構件之間的裝配沖突，避免粗加工影響了設計安裝和預制組件的位置，減少設計誤差，拖延和浪費物質資源。

2.3建筑設計階段BIM技術應用

未使用BIM技術之前，設計人員需要搜集與工程相關的信息數據，并對研究方向與目標進行對比分析研究，綜合管線布置也是項目設計研究的重點，通過BIM技術可以實現管線碰撞檢查、管線優化、設備間深化等內容，建設工程項目部成立針對性的BIM工作室。同時，考慮到現場施工數據安全性問題，確保場地電力的安全性，每周保存一次數據，確保數據的真實合理性。

2.4 BIM技術在裝配式建筑結構設計中的應用

相比于傳統的CAD制圖軟件，BIM技術可以使得平面設計方案和立體方案之間進行匹配，從而提升結構設計的效率。另外，BIM技術，只需要在完成模型建立后，輸入相應的數據就可以自動生成設計方案，并且形成立體模型，可以幫助各個環節設計更加細化，提升建筑物造型的效果。這是傳統的人工繪圖或者CAD制圖所不具備的優勢。使用BIM技術完成的立體圖紙，相比與傳統的二維結構施工圖紙，更利于基層施工人員對設計內容的理解，從而正確按照指引進行施工，提高整體工作效率。

4.1受力結構三維模型建立

用BIM技術，以二維圖紙的模型信息，建立BIM模型，在建模過程中，需要對建筑中的鋼結構連接細節和施工紙的局部詳圖進行細化，并對大件異型結構進行模塊化處理，將工作做到極致，以提高建筑模型的可信度。

4.2對鋼結構碰撞進行檢查

BIM設計需要對鋼結構進行深化設計，其三維信息具有指導施工的功能，所以需要在施工圖的基礎上來完善整個施工圖紙，深化圖紙的設計，另外，BIM設計還需要深入檢查建筑鋼結構內部的各元素，如有發現缺少連接，應及時反饋，并進行修改變更。

4.3鋼結構施工進程模擬

在BIM設計中，可以通過輸入相關的數據，來模擬施工，從而增強對現場施工進度的控制。在BIM系統中，可以根據鋼結構的施工順序，輸入詳細的施工步驟，制定相應的施工進程模擬，就可以通過模擬軟件觀看鋼結構施工工程的預期進度。

5 BIM 在施工設計階段的應用

5.1 施工模擬仿真

隨著科技的迅速發展，裝配式建筑施工的機械化程度越來越高，且各類施工工藝十分復雜，管理難度較高。利用 BIM技術，可以對裝配式建筑工程進行事先的施工模擬和仿真，實現施工流程和施工方案的優化，從而準確定位構件并實現高質量安裝。除此之外，BIM 技術的虛擬模擬仿真，有利于實現施工現場的場地布置。

首先，BIM 技術能夠對施工的全過程進行正序或倒序模擬，對施工現場各功能區的配置和安全進行分析，通過合理分布垂直機械、臨時設施、構配件等設備和物料的位置，實現臨時道路、車輛運輸路線的優化，從而減少施工現場二次搬運造成的成本浪費，并且有效加快施工的裝配進度。其次，BIM 技術還能夠利用可視化技術實現施工現場的安全性能評估及動力學分析計算，完善施工現場安全應急預案，從而保證建筑施工的安全實施。

5.2 施工質量、進度和成本控制

BIM 技術具有可視化、模擬性、協調性、優化性及可出圖性的特點，能夠在裝配式建筑施工過程實現施工對象同施工進度的數據對接，從而實現 2D 圖紙轉化成“3D-BIM”模型，凸顯其立體型管理；隨后進行“4D-BIM”可視化模型的轉換，有利于對施工進度進行實時跟蹤與監控；在此基礎上再引入資源維度，形成“5D-BIM”模型，施工方可通過此模型模擬裝配施工過程及資源投入情況，建立裝配式建筑“動態施工規劃”，對質量、進度、成本實現動態管理。

3結語

總之，在施工過程中應用BIM技術，可以很大程度上改進和創新傳統工作模式和設計理念，在提高設計效率的同時，還能進一步提升建筑的美觀性和實用性，除此之外，BIM系統還可以幫助控制整個施工工程的周期。目前，裝配式建筑已經發展成為我國主要的建筑結構形式之一，BIM設計軟件與裝配式建筑結構相互相成。

參考文獻：

[1]史筱紅.基于BIM軟件下的裝配式建筑結構設計分析[J].居舍，2018（30）：103+163.

[2]張啟志.基于BIM軟件下的裝配式建筑結構設計[J].鋼結構，2018，33（02）：114-117.

（作者單位：青島武曉集團股份有限公司）