淺析BIM在裝配式結構設計中的應用

祁嘉庚

摘要：裝配式建筑作為建筑業未來的發展方向，是當前實現建筑工業化的最有效方法之一，有利于提高生產效率。設計方法是實現裝配式建筑的重要內容。因此，本文著重探究基于BIM的裝配式混凝土結構設計方法，以期能促進裝配式建筑的發展。

關鍵詞：裝配式結構;BIM;設計方法

隨著建筑業的不斷發展以及人們對建筑設計需求的持續增大，中國建筑業進入新的“工業化革命”時期。眾所周知，裝配式是建筑工業化的代表，可有效降低施工成本。然而，由于對預制裝配式建筑設計存在認識誤區，導致建筑工業化發展進程遲緩。裝配式結構是指預制構件在工地通過可靠的連接方式裝配而成的結構。裝配式設計方法是建筑、結構、設備共同參與對裝配式結構進行設計，最終由設計人員進行深化設計的過程。設計方法需要遵循的原則除了應滿足裝配式結構使用要求，還應遵循“一體化”、“標準化”、“模塊化”、“通用化”的設計原則，通過少規格、多組合的方式提高建設效率，降低成本。

1 BIM技術的簡要介紹

BIM技術也就是建筑的信息模型，是在計算機上建立三維模型，將建筑物整體展現出來。在當前階段，BIM技術在建筑行業，尤其是預制裝配式混凝土的結構設計中的應用非常廣泛[1]。在對工程建筑進行三維建圖的過程中，首先要將建筑物的整體信息進行完全的收集，保證數據的真實性和準確性，將建筑物的細節進行全面的構建。在此過程中，要明確設計規則和標準，并將預制裝配式混凝土的參數進行詳細的設置，以此來保證工程建筑的效率和質量。除此之外，在工程建筑中使用BIM技術，能夠將建筑細節清晰的展現出來，從而最大化的確定建筑過程所需的材料、人力、工藝等，按照計劃進行預制準備，避免了材料的浪費，對于節約成本有著很大的作用[2]。并且，在進行復雜建筑的設計、古建筑保護等過程中，使用BIM技術也具有很強的優勢，能夠在建筑總體方面進行規劃和布置。由于BIM具有的獨特優勢，使其在當前的建筑行業廣受好評，并在未來的建筑行業中有著良好的前景。

2 BIM技術在裝配式混凝土結構設計應用的優勢分析

2.1 提高建筑行業節能效果

BIM技術在應用的過程中，是以信息技術為載體，搭建三維立體化模型，將建筑要求和數據全面的展示出來，并大體上確定建筑所需的耗材，并在建筑的過程中促進各單位和部門的協調工作，減少建筑過程的浪費，起到節約材料和資源的目的，提高建筑行業的節能效果。

2.2 提高工程建設速度，縮短工期

在進行裝配式建筑設計的過程中，構件基礎可以按照工程的實際需要，完成構件庫的構建。在建立構件庫的過程中，設計和施工等多個單位的工作都能夠獲得更好的配合。在生產過程中達到流水線生產的效果，在現場的生產環節以安裝構件為主。在這樣的過程中，能夠減少各方面的投入，并且以機械化生產的方式，促進建設速度的提高，有效的縮短建設工期[3]。

2.3 提高產業一體化建筑方式

在BIM技術基礎上，進行預制裝配式混凝土的結構設計，能夠在設計過程中保證精準度，將設計、準備、施工等環節聯系起來，提高對設計圖的控制力度，并且將施工指導精確化。與此同時，由于BIM是信息技術平臺，因此在進行模型建造的時候，可以將已經完成的施工圖加入其中作為基礎，并且最終完成模型的建造，提高建筑產業的一體化建造。

2.4 通過三維模擬，有效提升工程質量

在我國的建筑行業中，雖然當前已經開始大量的使用裝配式混凝土結構，但是實際經驗依然不足。在進行現場施工的過程中，通過BIM技術進行模型建造，并向施工方交底，保證內容信息的清晰準確，這樣能夠提高對現場施工的質量控制，有利于保證施工過程的標準化，從而提升工程建設的質量[4]。

3 裝配式建筑結構設計

如前所述，AutodeskRevitStructure是專門用于結構設計的軟件，因此，以其為例進行裝配式建筑結構設計分析。裝配式建筑對BIM技術的應用已得到行業內普遍認可，以BIM為基礎的裝配式建筑結構設計，可采用以下方法：根據建筑部品的模數化與標準化進行設計，以建成不同技術相互集成后各結構所需構件的族庫，包括預制外墻板、預制梁柱、預制樓梯與預制樓板，對具體的結構進行設計時，可直接從以上族庫當中選擇標準化構件，并對不同的標準化構件進行相互搭接，形成完整的三維模型，可極大地加快設計工作效率[5]。為充分發揮裝配式建筑在設計方面的特點，應加大力度研究并開發具有模數化特點的不同裝配式建筑戶型，從而為模型庫的建立創造良好的條件。通過對AutodeskRevitStructure的不斷了解和掌握，了解到族對于Revit的實際使用是十分重要的，能以族創建者自身設計為依據，對不同類型的設置及參數變量進行定義。在Revit中，可以將族分成以下幾種。

3.1 可載入族，也稱作構件族，主要包含結構的框架和門、窗、柱等基本構件。系統中，構件的族文件屬于獨立文件，支持獨立編輯，同時可在多種項目中多次利用。為計算機配置擴展插件以后，采用以上設計方法，能在族樣板文件當中進行裝配式建筑構件的標準化及模數化創建，進而形成可以直接使用的裝配式建筑結構構件族庫，文件采用“.rfa”的格式，除了能作為結構的構件詳圖，為實際的構件生產繪制詳細且正確的圖紙，還能在所有需要的情況下下載至項目的實際設計過程當中，以此實現對裝配式建筑結構構件設計工作效率的有效提高。

3.2 系統族，在Revit當中進行預定義，無法從外部進行加載，僅可在項目當中完成設置或進行修改，建筑的墻體、屋頂、樓頂及樓梯，均屬于系統族。裝配式建筑所需各類裝配式構件無法直接通過對族樣板文件的使用來建立族庫，僅可在打開一個格式為“.rvt”的項目文件之后，于項目內根據標準化和模式化要求對預制構件進行設計，然后保存成一個格式為“.rvt”的新項目文件，至此即完成了對構件族庫的建立。采用以上在現有的項目文件內進行設計的方法，能形成詳細的構件庫，進而為裝配式建筑中各類構件的生產提供詳圖設計。然而，需要注意的是，對一個項目進行設計時，無法像可載入族那樣在任意時間載入至項目當中[6]。由于系統族對應的構件庫僅可以作為一種格式為“.rvt”的文件打開，無法載入至其他項目對應的文件當中，所以軟件開發商需要抓住這一難得的契機，加大研究力度，并通過二次開發，使包含樓梯、墻、板等在內的系統族構件，均根據模數化與標準化的要求建立出能在項目使用中直接載入的各類族文件，以此進一步加快設計工作效率。

4 結語

綜上所述，就目前而言，我國裝配式建筑還不夠成熟，但很多主力集團都開始研究這一方面，現在已經在不同的環節取得成果。大力開展裝配式建筑的建設，促進BIM在其中的應用和發展，可早日實現預期的發展目標。

參考文獻：

[1]俞秋佳.論BIM技術下的預制裝配式混凝土結構設計方法[J].居舍，2019（28）：92.

[2]夏敏.裝配式混凝土結構設計方法研究[J].住宅與房地產，2019（28）：81.

[3]周旭.BIM技術的預制裝配式混凝土結構設計分析[J].中國住宅設施，2019（09）：63-64+89.

[4]龍勇.試論房屋建筑裝配式混凝土結構設計及建造工藝[J].建材與裝飾，2019（28）：102-103.

[5]王曉輝，鄧倩茹，陸蘇亮，王為宏.基于BIM技術的預制裝配式混凝土結構設計方法探析[J].居舍，2019（24）：62+5.

[6]劉衛輝，賀志堅，郭潔.裝配式混凝土結構中鋼筋套筒灌漿連接公差積累分析[J].建筑技術，2019，50（08）：947-949.