BIM技術在混凝土預制構件生產中的應用探析

唐尚榮

摘 要：隨著建筑設計方法的改進，現代設計方法無疑促進了建筑行業的快速發展。而當前時代下建筑工業化成為了研究的熱點和重點。預制裝配式混凝土建筑作為一種新型產業化建筑模式，與傳統的現場澆筑建筑方式相比，無論是在節能性還是在低耗性方面都符合可持續發展的客觀需求。BIM技術通過參數化三維模型的支持，將大量與項目有關的參數化信息進行了合理利用，同樣發揮了巨大作用。

關鍵詞：BIM技術;混凝土預制構件;生產應用

0.引言

我國處于城市化發展的關鍵時期，尤其是在全球變暖和節能減排的發展背景之下，建筑住宅的產業化發展問題也成為了重要的研究課題?，F代住宅的主要特點在于需求量顯著增加，且對于質量方面的要求明確提高。如何改進現有的住宅建造方式推進住宅建設的工業化進程，就將加速和諧社會的建設進程，提升建筑質量和設計效率。

1. BIM技術應用的主要特征

1.1 多元化信息。多元化信息指的是在實際項目的BIM模型當中，建筑構件不僅僅是一個三維可視化構件的虛擬形式，而是從幾何形狀入手了解到某些非幾何屬性特征的過程。無論是材料的性能、傳熱系數還是構件信息、受力狀態等，都應該被納入考慮范圍之內。在BIM相關的技術應用當中，建模環節本身會涉及到一個非常重要的概念。我們所說的建筑三維集合圖形與建筑構件實際上就是模型圖元。這些圖元都可以得到參數化管理，包含其中的物理信息、功能信息等。所以從這一角度來看，BIM技術可以在設計階段為相關的人員提供重要的模型信息，然后將建筑物內所有構件的詳細信息以數據庫的形式進行存儲，在項目后期的管理和應用方面也創造了更加良好的條件[1]。

1.2 參數化關系。參數化指的是模型內的圖元之間關系，這些關系可以通過軟件進行創建，也可以通過設計者在項目開發的過程中進行設計。參數化的功能為BIM技術提供了非常完善的協調能力，在生產力環節也具備了一定的優勢。而在項目中的不同位置進行修改和調整時也需要在整個項目內部進行合理管控。例如在BIM的模型全部建立完成之后就可以直接以此為基礎生成平面視圖、立面視圖和剖面視圖等，且不需要像CAD一樣先將所有平面圖進行設計完畢后再去將對應的立面圖和剖面圖進行繪制，也避免了不同視圖之間存在的矛盾和不一致現象，產生圖紙錯誤和麻煩的可能性也顯著地降低了。因而，項目整體的工作效率和工程質量都能因此得到完善。

1.3 統一化標準。BIM的數據具有開放性特點，隨著未來工程項目管理軟件在BIM數字化信息當中的應用，建筑信息模型將被覆蓋到整個工程項目管理的全過程當中，通過建立BIM模型的方式進行各個方面的數據與內容分析。例如Revit當中我們可以在結構分析設置上賦予結構模型正確的構件分析信息，并且從Revit中導入結構數據再展開分析計算。在計算完成之后，就可以將分析結果導入至Revit中進行后續處理并完成結構模型的分析和計算過程。

1.4 專業協同。專業協同指的是當前建筑項目工程復雜要求背景下的跨學科合作模式，這也是未來工程項目實際設計環節必然的發展趨勢。在傳統的二維CAD時代，協同合作設計往往缺乏比較同意的技術平臺，工程項目之間的專業交流往往顯得雜亂無章且缺乏秩序。然而BIM技術模型得到應用之后，也給傳統的建筑專業提供了新的技術應用平臺，信息化的BIM模型允許對各個方面信息的查詢和應用。例如設計階段的進度信息、施工階段的質量信息與管理階段的性能信息等。架設專業結構設計人員要修改相應的技術參數時，就可以在BIM模型之上進行相應的施工模擬來控制工程施工進度，實現專業化的協同工作模式[2]。

2. BIM技術在混凝土預制構件生產中的應用

2.1 三維建模與調整。通過BIM技術可以初步地指導預制構件和預制構件所需要的三維模型設計，然后使用Revit Structure進行模型的設計和建立。按照計算結果，我們可以做好模型基礎下的鋼筋設置、管線設置等，并且建立預制構件所需模板的模型完成初步設計。在預制構件內部我們可以利用Revit所具備的檢測和碰撞功能進行檢查，如果有相應的碰撞情況則需要返回至模型處進行重新的優化與改進。如碰撞測試方面可以進行反復測試直至碰撞檢測結果為零。目前施工圖主要的設計涉及內容包括鋼筋管線不知搶礦、連接件信息、配件編號、預埋件內容等。我們利用BIM技術生成不同階段的預制構件和生產文件之后，也能將獲取的三維模型導入相應的軟件當中，使用軟件本身的分析功能來完成預制構件模板的模擬安裝和布置環節，生成可以指導施工過程開展的模擬動畫。此外利用三維模型，可以完成預埋件等相關內容的模擬安放，并且使用三維模型來模擬混凝土的澆筑過程。

2.2 明細表與信息生成。將Revit生成的三維模型生成明細表之后，就可以對混凝土的用量、鋼筋用量和預埋件等有關信息進行統計，然后將其中的一些關鍵內容進行編號統計。具體來看預制構件明細表的內容包括加工圖紙層面的鋼筋規格、材料性質、管線尺寸、材質內容、混凝土用量等。在造價信息方面，Revit Structure建立預制后的三維模型也可以成為造價信息的主要參考來源，這些信息在得到統計之后，相關施工單位也可以進行記錄和規劃對不同的構件信息進行匯總并將其制作成為表格內容。

2.3 預制加工。預制加工利用BIM技術所生成的指導性文件進行分階段指導，并且對BIM技術形成的文件進行現場管控，展開尺寸的檢查等。例如鋼筋和預埋件信息就可以成為模擬動畫的組成部分，并且對應BIM技術形成的文件進行管線布置和檢查等?；炷恋默F場澆筑、質量檢查和生產校正等內容也可以進行設置[3]。

2.4 圖元分析。模型圖元Revit最為基本的圖元信息就是構成星系模型的基礎，并且是實體構件對象所具有的圖形元素內容。模型圖元本身也包括主體圖元、構件圖元兩個方面的內容，主體圖元指的是組成建筑物的主體構件，而構件圖元則是在主體圖元之外的依附性內容。在當前的BIM參數化模型當中，圖元之間本身也存在著相互的關聯性。例如樓梯間的層高要進行修改時，則樓梯的高度會隨著層高的變化發生變化[4]。換言之模型圖元并不單純地包含二維圖形，還包括構件模型具有的實際含義，以便于對各種信息進行更新。模型可以從不同的觀察角度對模型的平面信息、立面信息和剖面信息等進行管控，明細表內容中也統計了不同構件內容的屬性?？傮w而言視圖圖元和模型圖元都是相互關聯的，且模型進行修改之后，視圖就會得到更新和改變，減少了手動修改可能出現的出錯情況。

3.結語

現代社會BIM技術越來越成為建筑行業的主流技術類型，且國家高度重視并發展裝配式建筑的前提之下，BIM技術將在預制構件生產環節進行明確的指導和應用，讓整個施工過程變得簡單、有序，讓制作過程變得精細化和智能化。在未來的建筑產業化進程當中，BIM技術將發揮更加關鍵的功能，在標準化技術層面的基礎上為整個建筑施工過程提供相應的技術支持。

參考文獻

[1] 李瑞豐， 麻建鎖， 蔡煥琴. BIM技術在混凝土預制構件生產中的應用研究[J]. 建設科技， 2017（15）：29-31.

[2] 田東， 李新偉， 馬濤. 基于BIM的裝配式混凝土建筑構件系統設計分析與研究[J]. 建筑結構， 2016（17）：58-62.

[3] 趙亞軍. BIM技術在PC預制構件工廠建設和運營中的應用[J]. 上海建材， 2016， 192（02）：12-15.

[4] 肖建莊， 胡茂昂， 王婉. 基于BIM的混凝土結構構件再利用構架[J]. 結構工程師， 2017， 33（03）：8-15.