BIM技術在多層裝配式鋼結構住宅建筑設計與施工中的應用

陳飛飛

摘要：在建筑的大框架結構中，傳統意義上的房屋建造周期長，工期緊張，而 BIM 技術能夠快速高效地將建筑設計、施工和設計工作進行有效整合。 本文主要分析了當前我國建筑工程行業發展現狀以及存在問題的情況下如何更好更快實現裝配式鋼結構住宅建設目標及相關要求，探討了基于 BIM 理念構 建建筑工程三維信息模型、利用建筑構件建模軟件對傳統工程項目進行優化的方法及其應用，以期為促進我國整體經濟水平提高做出貢獻。

關鍵詞：BIM 技術;應用原理;作用分析

一、引言

在現有的建筑工程中，多層建筑工程占據市場的主要位置，其施工過 程中需要大量專業性較強、學科專業內容 繁雜且工程難度高。傳統意義上 進行房屋建設時通常采用的是鋼筋混凝土框架柱和梁架式剪力墻來進行構 建工作，而對于鋼材應用到住宅樓建方面則主要是通過 BIM 模型建立起三 維空間信息的共享平臺實現建筑與設計之間的連接。在這樣的境況中，基 于 BIM 技術所搭建起來得智能化、信息化程度越來越強。

二、 BIM 技術的概論分析

（一） BIM 技術的定義及分類

BIM 技術是一種新型的信息處理與分析軟件，它將建筑、結構等方面 的數據和相關參數進行整合，通過計算機對模型中所有構件及部件建立可 視化描述。同時也可以利用三維空間建模功能來模擬建筑物在不同施工階 段，建筑物各部分之間實際運行情況以及各種狀態下所存在的差異性問題，還能夠根據模型內各個構件間關系建立起一個虛擬工程信息數據庫，為設 計人員提供了更加全面、準確的數據分析依據和參考。

BIM 技術的分類主要有以下兩種：

1、可視化系統。這種類型是基于建筑信息模型中的數據，通過計算機 模擬相關對象，從而實現對整個項目進行全面分析和理解。

2、綜合集成系統。該類型指的是在設計過程當中所涉及到工程量、施 工工藝流程等方面都可以被整合在一起形成一個完整的 BIM 體系結。

（二） BIM 技術在多層裝配式鋼結構住宅建筑中的作用

1、可實現信息共享和協同管理。以前工程中出現了很多工人的人工作 業并且數據管理量龐大，效果不佳，采用 BIM 技術可以對各工序進行實時 監控與控制，從而有效避免了因人為因素造成的工期拖延或者材料浪費現 象發生，問題出現時能及時發現并反饋到設計部。

2、可視化相關建筑 3D 實物的構建 BIM 技術可以提供空間立體、數字 性強，直觀，全面，動態模擬等功能。它能夠將各構件之間進行連接和組 合，在設計中使用二維平面圖來表示建筑物的位置以及形狀尺寸大小，也 能對構件進行排列與布置，還可以提供三維視圖和空間分布情況及變化情 況等相關參數信息，通過這些數據信息建立建筑模型之后就可以根據不同 類型、不同時間段所需要的材料，選擇合適材質、施工方法。

3、利用數字信息模型建立施工現場模擬仿真系統。通過對三維空間數 據進行分析研究，可以有效地實現施工過程中各構件之間相互連接關系、 材料間相互作用及幾何尺寸變化等問題[1]。

三、多層裝配式鋼結構住宅建筑設計與施工中 BIM 的應用

（一）多層裝配式鋼結構住宅建筑設計與施工中 BIM 技術應用原理

建筑的施工過程是一個復雜而且漫長的工作，在這個工程完成后，需 要對其進行拆除，而建筑工程中使用 BIM 技術可以有效地模擬出整個房屋 結構和內部空間。通過利用三維可視化模型來建立建筑物各部分之間、樓 板與梁柱、以及基礎等構件之間關系。結構設計階段：將建筑主體施工圖 紙打印到計算機上之后就會自動生成鋼筋工程量清單，然后根據鋼筋的數 量，確定混凝土澆筑順序及尺寸。BIM 技術還能對建筑物進行有效合理地 分析評價其功能和性能指標是否滿足要求，同時也可根據不同用戶需求調 整建筑方案或改變設計方案以應對突發事件發生時可能出現的風險因素。

（二）多層裝配式鋼結構住宅建筑設計與施工中 BIM 技術應用具體方式

在進行相關的建筑設計時，要對建筑主體、屋面及室內部分與周邊環 境之間關系進行研究。BIM 技術可以實現空間分析和可視化功能，通過三 維模型模擬出建筑物各構件間相互連接方式，為后期施工提供參考依據，同時也能夠直觀地看到房屋內部各個部位的信息以及其位置變化情況等相 關數據信息，還能在二維平面圖上建立起結構物的立體幾何形態及尺寸參 數。

在相關的建筑施工時：首先關鍵的是 BIM 技術最主要的表現是可視化，跟多層建筑，特別是多層裝配式鋼結構住宅建筑設計前采取成熟的 CAD 技 術，可以說將平面結構成功的轉換成立體結構，住宅建筑相關的具體修建 工作就變成可隨時關注的可視化內容，這讓修建出現的相關的差異降到最低，就會使成本出現明顯的下降。其次在于 BIM 技術也具有良好的協作性，通過對相關技術的最優選取，在后面的設計和施工各方面，能較好地將居 住建筑，尤其是多層鋼結構住宅建筑中的設計與施工的諸多細化專業聯系 起來，在很大程度上實現了從思維到信息的全面交互，整體工作效率及信 息的全面交互驗證，總體的工作成果獲得較大的提高[2]。

四、多層裝配式鋼結構住宅建筑設計與施工應用分析

（一）多層裝配式鋼結構住宅建筑設計與施工中 BIM 的作用分析

裝配式鋼結構建筑主要框架大部分使用建筑用鋼建設，綠色環保，抗 震功能優秀，制造專業，快速裝配。常規的建設方式，工業化程度低，修 筑效果差，建筑原料裝備耗費大。與現澆建筑相比，其運用原料降低到百 分之七十，施工效率明顯提高，天氣對修筑作業沒有干擾，有效縮短 25%，修筑時間更加有把握。在綠色環保，工程節能等方向占有明顯的優勢，大 部分主要框架及外護是在現場以外的地方制作、安裝，對比以前的修筑方 式，可減少相關的廢棄高達百分之八十，后續的回收利用也可以達到百分 之九十[3]。

（二）多層裝配式鋼結構住宅建筑設計與施工 BIM 技術的用途

1、強化立體空間總設計

由于建筑市場的激烈競爭，鋼結構住宅設計人員對高層鋼框架技術、 新型節能材料等方面知識掌握得越來越多，同時也要熟悉和理解這些新的 應用?；谝陨戏治隹梢缘贸鲆韵陆Y論：BIM 模型在多層裝配式房屋設計 中主要用于三維空間信息交互。通過利用二維空間信息建立起可視化三維 立體建筑模型來模擬建筑物內部結構以及外部構件之間相互作用力及變 形、應力狀態，并在此基礎上構建出合理的建筑物內外相互關系[4]。

2、科學有序動態開展預設模擬

為了切實有效保證 BIM 技術在多層次裝配式建筑鋼構件房屋建筑方案 設計和建造過程中應用得到應有的效果，這就建議對建筑修建特別是多層 次裝配式建筑鋼構件建筑修建中包括的很多營業使用方面進行相關的高水 平的科學方法實行的周密掌控，并以此為根基，對相關性采取高水平的科 學方法，其中最重要的是在主動開放未來發展和先進的發展觀念上，采取 諸多規范的措施科學有序動態開展預先設置模擬有關工作，對全過程整個 鏈條統籌與把控，從根源上有了比較系統全面的詳細規定，并確實必須予 以積極關注。

五、案例分析

1、施工過程中，BIM 技術的應用可以實現房屋建筑施工進度、質量與 安全等方面全生命周期管理，從而提升工程建設效率。2、通過使用該軟件 后能夠對設計圖紙進行全面檢查和分析。在整個項目完成之后可以生成相 應的數據表以及各種材料表格，直觀地呈現出各個階段所需要達到的目標 及效果，同時還能根據相關資料計算出未來一段時間內的房屋建筑量，并 以此為依據制定下一階段任務計劃，從而有效避免返工現象出現。

六、總結

在我國，由于建筑行業的興起，導致鋼結構住宅市場競爭激烈，傳統?的房屋建造和施工技術已經不能滿足人們日益增長的需求。而 BIM 技術可?以解決很多問題。設計方面：利用計算機模擬出一個模型就能完成建筑設?計工作，同時還能夠對整個過程進行仿真操作、實時監控以及反饋分析等?功能，另外在構件制作階段也可將數據信息傳送到建筑管理部門中并實現?動態控制，為以后的施工提供參考和借鑒作用，從而提高工程質量與水平。

參考文獻：

[1]吳水根，王玲玲，韓曉丹.BIM 技術在多層裝配式鋼結構住宅建筑設 計與施工中的應用[J].建筑施工，2019，41（04） ：691-693.

[2]劉智民.裝配式鋼結構住宅建筑應用發展[J].建筑技術開發，2020，47 （05）：11-12.

[3]郝際平，薛強，郭亮，孫曉嶺.裝配式多、高層鋼結構住宅建筑體系 研究與進展[J].中國建筑金屬結構，2020（03）：27-34.

[4]吳立興.裝配式鋼結構住宅建筑部件生產企業發展困境與對策研究 ——以 M 公司為例[J].陶瓷，2020（ 11）：131-132.