裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用研究

摘要：裝配式建筑符合當(dāng)代環(huán)保需求，能夠提高我國(guó)建筑行業(yè)的整體發(fā)展水平，然而其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)確率不高、信息傳遞不及時(shí)等問(wèn)題制約了發(fā)展。BIM技術(shù)屬于當(dāng)代建筑行業(yè)中應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)之一，能夠在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮較大的作用，于是文章將著重研究BIM技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。文章首先對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行闡述，介紹其含義及優(yōu)勢(shì);然后分析BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的可行性和價(jià)值;最后研究了BIM技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑;BIM技術(shù);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU398

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-5922（ 2020）06-0105-04

建筑行業(yè)在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面做出了重要貢獻(xiàn)，隨著建筑工程項(xiàng)目不斷的滿足當(dāng)代人們的需求，對(duì)其進(jìn)行了深化改革，使得建筑工程變得更加的復(fù)雜，其中裝配式建筑優(yōu)勢(shì)較多，節(jié)能環(huán)保、效率快等特點(diǎn)符合現(xiàn)代人類需求，然而在實(shí)際生活中，裝配式建筑發(fā)展相對(duì)緩慢，拖慢了建筑行業(yè)發(fā)展的步伐[1-2]。隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用于建筑行業(yè)中的優(yōu)勢(shì)更加明顯，于是我國(guó)出臺(tái)各種政策大力發(fā)展BIM技術(shù)，BIM技術(shù)將成為我國(guó)建筑行業(yè)快速發(fā)展的重要支柱[3]。于是將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中相得益彰，不僅能夠讓BIM技術(shù)變得更加的成熟，更重要的是通過(guò)利用BIM技術(shù)，裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將會(huì)變得更加完善，從而加快我國(guó)裝配式建筑的發(fā)展。所以，研究BIM技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有助于裝配式建筑的發(fā)展。lBIM技術(shù)的簡(jiǎn)介

1.1 BIM技術(shù)的含義

BIM是Building Information Model的縮寫，即建筑信息模型的含義。BIM既是“產(chǎn)品”又是“過(guò)程”，將其認(rèn)作不同的方面將會(huì)有不同的含義，如相對(duì)于“產(chǎn)品”來(lái)講，BIM最為根本的基礎(chǔ)即是三維數(shù)字，其中建立紐帶關(guān)系的就是工程數(shù)據(jù)，最后建立一個(gè)3D模型;相對(duì)于“過(guò)程”來(lái)講，BIM的含義就是一個(gè)操作使用的流程，其中包含模型建立，然后使用模型，最后進(jìn)行管理的一套流程，并且能夠?qū)⑵渲邪闹R(shí)進(jìn)行分享，相當(dāng)于一個(gè)非常強(qiáng)大的資源庫(kù)[4-5]。

在狹義的理解上，BIM就是模型或者是建立模型技術(shù)，這種認(rèn)識(shí)方式還停留在3D模型上，是不正確也是不科學(xué)的。BIM并不是3D模型，并且與其有很大的區(qū)別，BIM是一種新型理念，具有更加強(qiáng)大的功能和資源，是在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工方式上的一種創(chuàng)新，能夠大幅度的提升生產(chǎn)效率[6]。其中包含著3個(gè)部分組成，分別為產(chǎn)品模型、決策模型和過(guò)程模型，三者的關(guān)系是相互影響并且相輔相成，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)模型，從而發(fā)揮著重要的作用，如圖l所示[7]。

1.2 BIM的特點(diǎn)

在我國(guó)建筑行業(yè)，BIM發(fā)揮著重要的作用，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用研究，總結(jié)了以下八點(diǎn)BIM的特點(diǎn)：①可視化。BIM在應(yīng)用過(guò)程中都是可視化的，能夠?qū)⑵矫鎴D變?yōu)槿S模型，具有很好的三維直觀效果，更重要的是在建設(shè)的整個(gè)過(guò)程中包括設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)和建造等都是可視化，有利于參與項(xiàng)目的工作人員進(jìn)行更好的溝通和決策;②協(xié)調(diào)性。通過(guò)使用BIM能夠?qū)㈨?xiàng)目之間的信息不對(duì)稱問(wèn)題進(jìn)行協(xié)調(diào)，因?yàn)樵谝粋€(gè)項(xiàng)目中包含的信息非常龐大，各個(gè)專業(yè)之間會(huì)存在信息不契合、溝通效率較低等問(wèn)題，通過(guò)使用BIM能夠毹決這種問(wèn)題，提高各個(gè)參與方之間的溝通效率，從而提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)的質(zhì)量;③模擬性。由于建筑項(xiàng)目完成只后如果出現(xiàn)問(wèn)題很難進(jìn)行改正，所以在設(shè)計(jì)、招投標(biāo)、運(yùn)營(yíng)等整個(gè)階段過(guò)程中都要做好充分的準(zhǔn)備，對(duì)其進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證其效果將會(huì)更有利于項(xiàng)目的發(fā)展，而BIM正好可以對(duì)這方面的要求進(jìn)行模擬;④優(yōu)化型。當(dāng)前的建筑項(xiàng)目的內(nèi)容變得越發(fā)的復(fù)雜，所以其中將會(huì)存在較多不完善的地方，通過(guò)利用BIM和相關(guān)的優(yōu)化軟件可以進(jìn)行完善項(xiàng)目，并且將方案進(jìn)行優(yōu)化，從而提高項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量;⑤可出圖性。在建筑設(shè)計(jì)中，可以出綜合管線圖、綜合管線圖、建議改進(jìn)方案等;⑥一體化性。BIM能夠完成一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目開(kāi)始設(shè)計(jì)到施工然后再到投入運(yùn)營(yíng)的整個(gè)階段，能夠?qū)嶒?yàn)一體化管理，所以可以縮短工期、提高效率;⑦參數(shù)化性。軟件操作者在建模過(guò)程中會(huì)存在不同的誤差，BIM參數(shù)化的特性能夠解決這種誤差;⑧信息完備性。在BIM中具有完善的工程邏輯關(guān)系，完整的拓?fù)潢P(guān)系，還有完整的工程信息描述。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

2.1 BIM技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的可行性分析

裝配式建筑的完成程序包含設(shè)計(jì)、工廠制造和現(xiàn)場(chǎng)安裝建設(shè)，其建造方式就像是塔積木，其中最主要的工作就是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和預(yù)制。使用這種方式最主要的意義就是將建筑產(chǎn)業(yè)有粗放型人工生產(chǎn)轉(zhuǎn)向?yàn)榧s型機(jī)械生產(chǎn)，可以大大提高建設(shè)效率，并且還具有降低損耗、節(jié)能環(huán)保、降低成本的優(yōu)勢(shì)。雖然裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)較多，但是通過(guò)其發(fā)展可知，其中存在很多的缺陷，比如法律法規(guī)不完善，深化設(shè)計(jì)的誤差較大，建設(shè)信息傳遞不及時(shí)，管理水平不當(dāng)?shù)龋毙柽@些缺陷進(jìn)行解決。

當(dāng)前，隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，通過(guò)對(duì)上文對(duì)BIM技術(shù)的分析可知其中存在很多的優(yōu)勢(shì)。BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，能夠?yàn)榻⒏油晟频姆煞ㄒ?guī)提供新的視角，能夠?qū)︻A(yù)制構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行更加深化的設(shè)計(jì)，還能夠在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行三維方式的呈現(xiàn)，通過(guò)使用三維方式的呈現(xiàn)能夠較大程度的減少誤差，更重要的通過(guò)使用BIM技術(shù)能夠在項(xiàng)目建設(shè)的整個(gè)階段中更好的解決信息不對(duì)成等問(wèn)題，能夠?qū)⑿畔⒐蚕怼⒓皶r(shí)傳遞，有利于提高工作人員之間的溝通效率，從而更好的完成裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。所以在裝配式建筑中利用BIM技術(shù)有利于建筑行業(yè)的快速發(fā)展;并且當(dāng)前的BIM技術(shù)發(fā)展較為成熟，將其運(yùn)用于裝配式建筑結(jié)構(gòu)式設(shè)計(jì)中相互促進(jìn)，不僅能夠使BIM技術(shù)更加的成熟，還有利于解決當(dāng)前裝配式建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的缺陷，從而提高裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展。所以將BIM技術(shù)運(yùn)用于裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具有可行性，而且還有其他的價(jià)值。圖2即為在裝配式建筑中使用BIM技術(shù)的可行性分析圖。

由圖2可見(jiàn)，將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑中符合我國(guó)的建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，有利于提高我國(guó)建筑行業(yè)的信息化發(fā)展，有利于提高裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，能夠解決當(dāng)前裝配式建筑的缺陷和障礙，使裝配式建筑發(fā)展更加的順暢，更有利于社會(huì)的發(fā)展，所以將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑中具有可行性。

2.2 BIM技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的價(jià)值分析

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)不僅具有可行性，而且還還有一定的價(jià)值。當(dāng)前，建筑行業(yè)發(fā)展越發(fā)的追求綠色環(huán)保，更加的信息化、工業(yè)化，裝配式建筑正符合其發(fā)展要求，所以大力發(fā)展發(fā)展裝配式建筑具有一定的價(jià)值[8]。

在傳統(tǒng)的建筑行業(yè)中，其工作流程非常的冗長(zhǎng)，是一個(gè)線性流程，涉及到業(yè)主、設(shè)計(jì)方、運(yùn)維方、裝飾裝修方等，這些不同的單位之間信息的傳遞性會(huì)很容易出現(xiàn)誤差或者是信息傳遞不及時(shí)等問(wèn)題，如圖3所示。

隨著BIM技術(shù)的不斷引入，建筑行業(yè)的流程發(fā)生了非常大的改變，如圖4所示，通過(guò)BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，各個(gè)單位之間可以通過(guò)BIM進(jìn)行溝通聯(lián)系，能夠?qū)⒉煌瑔挝慌cBIM技術(shù)庫(kù)進(jìn)行雙向交流渠道，然后每個(gè)單位就可以實(shí)現(xiàn)信息共享，既可以進(jìn)行協(xié)同工作，減少信息傳遞不到位或者是誤差等現(xiàn)象，從而可以大程度提高溝通效率和工作效率，可以節(jié)約成本、提高工程質(zhì)量。

BIM技術(shù)能夠?qū)⑿畔⑦M(jìn)行共享，并且能夠在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段時(shí)提供較為重要的應(yīng)用價(jià)值。一個(gè)裝配式建筑項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段時(shí)，會(huì)涉及多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)能夠提高設(shè)計(jì)效率，使用BIM技術(shù)即可較好完成該設(shè)計(jì)階段。而且通過(guò)BIM技術(shù)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段時(shí)可以提供較為清晰易懂的三維結(jié)構(gòu)模型，降低設(shè)計(jì)階段的誤差。而且通過(guò)BIM技術(shù)應(yīng)用，使得在裝配式建筑的整個(gè)完成階段能夠相互連接，使得各個(gè)環(huán)節(jié)之間緊密配合，從而有效提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。

所以通過(guò)上述對(duì)BIM技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析可知，BIM技術(shù)的應(yīng)用不僅具有可行性，而且在具有應(yīng)用價(jià)值。于是接下來(lái)將對(duì)裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用BIM技術(shù)進(jìn)行具體的應(yīng)用分析。

3 裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的具體應(yīng)用分析

3.1 BIM結(jié)構(gòu)模型和結(jié)構(gòu)分析模型的轉(zhuǎn)換

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用BIM技術(shù)能夠?qū)斎胼敵鼋涌谶M(jìn)行應(yīng)用，本文主要以PEVIT軟件模型進(jìn)行分析。其具體應(yīng)用方式如下所示：首先將Revit建筑模型導(dǎo)人到合適的計(jì)算機(jī)軟件中，然后分析其有效性;完成有效分析之后就可以將結(jié)構(gòu)分析模型導(dǎo)人到Revit軟件中，就可以形成完整的結(jié)構(gòu)模型。然而在BIM結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)換過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失等現(xiàn)象，從而影響結(jié)構(gòu)模型的完整性，所以需要相關(guān)的工作人員進(jìn)行合理更改，并且對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行深入分析，減小后續(xù)工作的影響。雖然使用BIM技術(shù)會(huì)存在一定的弊端，但是總體上通過(guò)使用BIM技術(shù)能夠是的模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率。

3.2 埋件布置設(shè)計(jì)

埋件布置設(shè)計(jì)方式較多，通過(guò)對(duì)不同的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行分析，預(yù)制好的埋件需要非常嚴(yán)格按照拆分細(xì)則進(jìn)行布置，因?yàn)轭A(yù)制件埋件較多，布置方式較為復(fù)雜。所以在該過(guò)程中為了提高預(yù)埋件的布置效率和質(zhì)量，會(huì)對(duì)自帶預(yù)制埋件的內(nèi)嵌組進(jìn)行選擇。然而在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，在選擇吊鉤形狀時(shí)要符合科學(xué)性，所以會(huì)根據(jù)實(shí)際要求，提前布置好預(yù)制件，另外，還要能夠保證板、墻體等結(jié)構(gòu)能夠得到一定調(diào)整，使得結(jié)構(gòu)之間能夠得到科學(xué)的布置。通過(guò)使用BIM技術(shù)，埋件布置設(shè)計(jì)的效率會(huì)得以提高，且其安裝質(zhì)量也會(huì)得到保障。因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)出合理的關(guān)聯(lián)參數(shù)，可以將墻板結(jié)構(gòu)的各方面信息顯示出來(lái)，比如其結(jié)構(gòu)大小、形狀等;在設(shè)計(jì)梁結(jié)構(gòu)中的吊鉤時(shí)，可以使用BIM技術(shù)將其進(jìn)行平移或者是調(diào)用方式將問(wèn)題進(jìn)行有效處理，從而得到最好的吊鉤和參數(shù)信息，有助于梁的設(shè)計(jì)。圖5為某裝配式建筑預(yù)留洞口和預(yù)埋件布置圖，是通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而可以降低開(kāi)洞不良的行為，最重要之處在于能夠提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，保證其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確率。

3.3 鋼筋設(shè)計(jì)

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)中，鋼筋起到主要承重作用，對(duì)其進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。于是在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要與構(gòu)造原則和實(shí)際拆分相符合，有助于鋼筋設(shè)計(jì)時(shí)位置準(zhǔn)確且能夠得到一定的調(diào)整。在使用BIM技術(shù)時(shí)，能夠獲取更多的相關(guān)信息，并且利用二次開(kāi)發(fā)程序，使得鋼筋在布置設(shè)計(jì)過(guò)程中更加的準(zhǔn)確和完善。并且使用BIM技術(shù)能夠創(chuàng)建出更加合理的鋼筋布置方式，有助于提高裝配式建筑的質(zhì)量。最后鋼筋數(shù)據(jù)繁多，信息保存不得當(dāng)，出現(xiàn)誤差或者損失將會(huì)使得鋼筋設(shè)計(jì)不符合標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)使用BIM技術(shù)能夠?qū)Ρ姸嗟匿摻顢?shù)據(jù)起到保護(hù)的作用，從而降低風(fēng)險(xiǎn)，使得數(shù)據(jù)傳遞更加的安全平穩(wěn)。圖6為使用PC模塊對(duì)某裝配式建筑結(jié)構(gòu)的鋼筋進(jìn)行優(yōu)化過(guò)程，從而能夠?qū)⒉环箱摻钤O(shè)計(jì)要求的進(jìn)行改正，且對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，使得設(shè)計(jì)更加的完善。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，BIM技術(shù)能夠彌補(bǔ)裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的缺陷，能夠提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度和效率，有助于裝配式建筑的快速發(fā)展。當(dāng)然BIM技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中還會(huì)存在一定的不完美，為了能夠使裝配式建筑得到大幅度發(fā)展，僅僅只通過(guò)使用當(dāng)前BIM技術(shù)是不夠的，所以在應(yīng)用BIM技術(shù)的同時(shí)，還要能夠?qū)IM技術(shù)進(jìn)行深度研究，使其變得更加完美，功能等各方面更加強(qiáng)大。所以隨著時(shí)間的發(fā)展，BIM技術(shù)的不斷深入研究和應(yīng)用，裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將會(huì)越來(lái)越完善，越來(lái)越符合當(dāng)代人類需求。

參考文獻(xiàn)

[1]梁桂保，張友志，淺談我國(guó)裝配式住宅的發(fā)展進(jìn)程[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，20（9）：50-52.

[2]徐雨濛.我國(guó)裝配式建筑的可持續(xù)性發(fā)展研究[D].武漢：武漢工程大學(xué)，2015.

[3]何斌.BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的發(fā)展與障礙[J].有色冶金設(shè)計(jì)與研究，39（06）：137-139+146.

[4]紀(jì)博雅，戚振強(qiáng)，國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].科技管理研究，2015（6）：184-190.

[5]于超.BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式住宅設(shè)計(jì)及其綠色施工中的應(yīng)用研究[D].天津：天津大學(xué)，2016.

[6]李雙雙.BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用探究[D].邯鄲：河北工程大學(xué)，2017.

[7]余騰飛.BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段中的應(yīng)用研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2018.

[8]白庶，張艷坤，韓鳳，等.BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用價(jià)值分析[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2015，36（ 11）：106-109.

作者簡(jiǎn)介：薛祖?zhèn)ィ?981-），男，漢族，安徽人，大學(xué)本科，高級(jí)建筑師，研究方向：建筑設(shè)計(jì)。