裝配式建筑結構設計中BIM技術的應用研究

王煒

摘要：BIM技術是運用建筑工程項目的相關數據信息創建三維立體空間模型。通過創建建筑信息模型，確保建筑工程設計與施工的協調性，提升工作效率與質量。裝配式建筑具有簡化施工流程，壓縮投資成本等優勢。但單純依靠傳統的建筑設計方法無法滿足裝配式建筑的設計需求。由此，將BIM技術應用到裝配式建筑設計中具有重要意義

關鍵詞：裝配式;建筑結構設計;BIM技術

1 導言

BIM技術屬于信息技術和裝配式建筑相結合的產物。在實際的建筑工程運作中，BIM技術在裝配式建筑設計中起著越來越重要的作用。它能夠將建筑中的參數信息歸納起來，具有關聯性和共享性等特點。在建筑工程的實際應用中，可以將建筑設計、施工和管理等環節貫穿起來，促使裝配式建筑朝著智能化和數字化的方向發展。如今新技術、新材料、新施工工具的出現以及BIM的開發應用，給裝配式建筑結構的發展帶來了新的希望。

2 BIM技術

2.1 BIM技術的概念

BIM技術能夠對建筑工程中維護、運營、施工和設計等多方面的知識內容進行整理，最終以數字化可視技術的形式進行體現，提高了材料收集和處理的效率。因此，在建筑工程中使用BIM技術能夠在很大程度上提高建筑工程結構設計的品質和效率。

2.2 BIM技術的特點

2.2.1 可視化

傳統的建筑設計是工作人員在圖紙上對建筑項目進行描述，施工人員要通過抽象的線條和自己的想象進行描繪。而BIM技術的出現可以將設計人員腦海中的設計思路和數據變換為可視化的模型，以三維立體圖像的形式來展示建筑工程的設計方案，這是一種更加清晰、直觀的工程結構設計展現方式。

2.2.2 協調性

在實際的項目建設過程中，由于裝配式建筑全專業設計的復雜性和整體性較高，以及裝配式建筑設計、生產、運輸、堆放、施工等一系列環節的協調溝通不順利造成的建設效率低下。BIM技術的出現可以有效避免協調性差的現象發生，該技術能夠對各部門之間可能存在的協調問題生成自動協調數據，消除專業問題。

3 BIM技術模型中的設計種類

3.1 構件類型

一般的建筑構件類型中，BIM技術所占比例較大，其中建筑材料、幾何尺寸等都屬于BIM包含的范圍。建筑材料和幾何尺寸等都能以直觀清晰的方式呈現出來，易于工作人員的理解。尤其是結構節點等方面的設計，BIM技術的應用能夠快速地分析構件的用處，而且對墻、板等內容進行解釋。

3.2 BIM技術與裝配式建筑的關系

在當代裝配式建筑過程中，BIM技術是不可缺少的。簡單來講，裝配式建筑核心是“集成”，而BIM技術是“集成”的主線。這條主線串聯起設計、生產、施工、裝修和管理的全過程，服務于設計、建設、運維、拆除的全生命周期。可以將裝配式建筑進行數字化虛擬，以一種信息化的方式來描述系統的要素，從而實現信息化的協同設計，使裝配式建筑的全過程可視化。

在信息交互及檢驗方面也采用全新的技術，在整合建筑全產業方面實現全方位的信息化集成。將BIM技術引入到裝配式建筑中去，可以在BIM模型中對建筑設計的方案和安裝進行集成，對裝配式建筑在實際制造與安裝中可能出現的問題進行充分的考慮，這樣就可以及時的采取有效措施，將這些問題及時解決，在成本和實際的制造過程中，大大減少成本的浪費和施工壓力。

4 BIM技術應用于建筑結構設計的實踐

4.1 建筑整體結構設計

BIM技術突破了傳統的建筑工程平面化設計方法，實現了建筑結構設計從二維圖紙到三維模型的轉變，并實現了傳統的分布設計到多專業聯合的協同設計，這對于建筑結構設計而言是巨大的進步。以最為常見的混凝土結構建筑整體結構設計為例，利用BIM技術中最常用的Revit軟件可以有效實現建筑整體結構三維模型的建立，并可以在軟件中輸入預制構件的各項參數，形成完整的構件庫，然后將這些構件組裝起來完成建筑的整體結構設計，不但提高了設計效率，而且提升了建筑整體設計的空間合理性。于此同時，通過Revit軟件的模型相關和模型匹配功能，可以建立兩個模型之間的相關和對應關系，從而進行計算，省去了結構建模步驟。

4.2 房屋戶型空間設計

在住宅戶型設計BIM技術中的三維實體模型代替了點、線、面的二維繪制，三維模型在設計、分析和管理方面具有較好的可視化性能。在傳統的設計中，CAD軟件設計的圖紙與后期制作的三維效果圖無關，而BIM模型對應于它所生成的各種圖紙中的每個元素，通過改變模型的一個部分對與該部分相關的部分進行更新，進而有效提高設計效率。例如，當進行建筑戶型設計時，可以應用Revit軟件創建三維戶型模型，建筑師可以通過三維模型直接表達自己的設計思想，更加直觀的詳細展示戶型的幾何特征和空間布局，如圖1所示。

4.3 建筑房屋結構水電管道的一體化設計

BIM設計技術打破了傳統的建筑設計、結構設計和機電設計的模式，避免了各個部分沒有交流的問題，實現建筑設計、結構設計和水電設計的一體化，將建筑模型、結構模型和機電模型集成為一個建筑模型，實現多專業協同設計，完善建筑模型信息。例如在水電設計中，設計師利用三維結構圖來表達自己的設計意圖，使設計圖更加合理、完整、清晰，如圖2所示。

4.4 施工圖設計

在建筑設計建模過程中，首先按照建模步驟完成別墅所需的地基、梁、板、柱等構件，并通過參數共享和標注系列圖平面施工圖的方式完成相關制作，結構設計人員需要根據自己的習慣完成相關構件的施工。在制作構件時，需要根據平面法施工圖標準的圖集制作相應的文件，并創建一組共享的參數和標簽或者組件的信息，這樣當一條信息發生變化時，其余的信息也會發生變化，確保BIM中的參數是一致的。在編制了鋼筋混凝土結構模型和系列文件后，利用鋼筋混凝土結構模型軟件進行了梁、板、柱及相關詳圖的平面施工圖設計。BIM與和平的方法形式不同，BIM技術主要通過三維模型的創建，和平的規律是通過二維抽象符號、線條表示，但兩種方法所顯示的信息是相同的，它們之間沒有根本的沖突，將兩者結合起來可以更加清晰和全面地表達它們。將BIM技術應用于結構設計時，可利用BIM軟件繪制結構平面施工圖，通過共享參數和創建標簽族文件，實現了BIM技術與平面法的結合。

5 結語

總而言之，從當前的裝配式建筑設計工作中可以得出，BIM技術是具有比較高的實用價值的。通過BIM技術的有效利用，裝配式建筑的整體工程質量以及效率也會大大提高，從而減少工程施工中的冗余部分，減少材料浪費，使工程管理、工程設計與調整等方面發揮出作用，將施工的整個過程協調起來，為建筑行業的快速發展提供了進一步的信息化保障。

參考文獻：

[1]汪烈.BIM技術在裝配式建筑設計中的應用探索[J].綠色環保建材，2018（12）：70-71.

[2]史艷偉.裝配式建筑設計中BIM技術的應用分析[J].山西建筑，2018，44（35）：15-16.