基于BIM技術的裝配式結構設計方法探析

艾博聞

【摘要】預制建筑物不僅可以改善現有建筑物建設速度慢、效率低的缺點，而且可以有效地保證建筑物的質量和性能，并具有良好的節能環保效果，因此得到了廣泛的推廣和應用。BIM技術是一種建筑信息建模技術，在裝配式結構的設計中具有非常重要的應用。在文章中，主要分析基于BIM技術的裝配式結構設計方法。

【關鍵詞】BIM技術;裝配式結構;設計方法

當前，隨著社會經濟的不斷增長和建筑業的飛速發展，人們不僅越來越多的尋求建筑質量，而且越來越在尋求建筑速度，而預制建筑可以同時滿足這兩個要求。但是，預制建筑對結構設計有更高的要求，因此，如果需要使用一些先進的技術和工具來設計科學合理的建筑結構圖，則BIM技術就是其中之一。下面介紹如何基于實際BIM技術設計裝配結構。

1、BIM技術介紹

BIM技術是一種建筑信息建模技術，簡而言之，它是一種利用建筑項目的各種信息數據作為模型庫，基于該模型構建建筑模型，并通過數字信息模擬來模擬真實建筑信息的技術。BIM技術包括許多先進技術，例如計算機仿真技術，虛擬仿真技術和3D可視化技術。BIM技術在建筑設計，施工或項目管理中具有非常重要的應用。

2、預制建筑簡介

預制建筑的概念早在20世紀初就誕生了，后來傳播到中國，并逐漸取得了長足的進步。簡而言之，預制建筑是指在工廠中分批組裝建筑施工所需的各種結構部件，然后將它們運輸到施工現場進行現場組裝和施工。可以將預制建筑物的各種結構組件與設備零件進行比較。預制建筑物的建造過程就是設備的生產過程。零件首先在工廠生產，然后將零件組合成設備。可以看出，預制房屋的主要優點是施工速度快，施工效率高。

3、裝配結構設計方法

3.1設計思路

BIM技術的基礎是3D數字技術，而3D數字技術在組裝結構設計中的主要應用領域是構建數字建筑結構模型。三維數字技術具有強大的可視化功能，可用于構建數字建筑結構模型，然后模擬組裝結構的整個設計過程，并與多個學科和多個部門合作[2]。在預制結構設計中，有必要通過充分利用BIM技術的優勢來最大化結構組件的多樣性。在混凝土預制結構計劃的規劃和設計中，應遵循以最少的組件實現多樣化的結構的設計思想。前提是要建立一個完整的預制結構零件庫。目的是減少結構零件設計的難度，提高結構零件設計的效率，節省結構零件設計的時間，降低成本，最終實現經濟和社會效益的雙重性得到提升。

3.2設計過程

3.2.1建立和完善組件庫

BIM技術應用于預制組件的設計階段，以幫助在預制組件設計模型中進行參數集成和信息共享。與傳統的CAD二維設計相比，使用BIM技術可使設計人員根據資源庫平臺的參數以及預制組件的參數庫集成信息參數，例如預制組件的材料類型，尺寸和設計比率[1]。

在預制建筑項目的建造過程中，經常使用許多不同型號和尺寸的組件，并且只有通過確保這些組件的加工質量才能保證預制建筑物的施工質量。但是，與此同時，這在處理組件方面帶來了很大的困難。特別地，必須采取專業措施來實現組件的工廠化和標準化生產。BIM技術提供的強大可視化功能和BIM技術提供的輕松拆卸功能使可以有效地組織和改進組件庫，以促進組件的處理和生產。應用BIM技術的優點是，它可以根據預制建筑物的結構形式，零件適用性和加工技術合理地分類和有效地組織預制零件。此外，在設計實際的預制結構的過程中，應盡可能多地選擇組件，將所有組件集成到組件庫中進行管理，并不斷更新組件庫使其配置越來越完整。

3.2.2建立優化模型

BIM模型的所有組件模型都是根據參數設置的，模型的子模塊相互關聯。如果設計人員更改其中一個參數，則會驅動其他相關組件參數進行相應更新，從而避免進行設計過程中的錯誤或遺漏，或者信息參數的更新不一致。BIM建模完成后，可以根據需要導出CAD2D工程圖或預制零件的參數，這對于零件的生產和裝配更加方便[2]。BIM技術的三維可視化優勢使設計師可以更好地與建筑公司，零件制造商和其他建筑施工設計單位進行溝通，更直觀地發現設計盲點和缺點，并及時避免在施工過程中出現問題。

在預制結構的特定設計過程中，有必要充分利用構件庫，根據實際設計要求從構件庫中選擇合適且具有成本效益的構件，并使用選定的構件以數字方式模擬預制建筑物的整個結構，建立相應的結構模型。如果在組件庫中找不到更合適的結構組件，請根據設計要求重新設計特殊組件并將新設計的組件及時添加到組件庫中，從而在組件庫中連續增強可選組件材料。為將來的設計工作提供更大的便利。此外，在將BIM技術應用于裝配結構設計中以確保設計的安全性時，有必要對已建立的模型進行全面分析，并充分利用BIM技術的可視化功能，對模型進行連續調整和優化，增加設計的可靠性。如果模型分析過程確定所選零件不合適，則必須搜索，選擇或重新設計零件，直到選到適合的零件為止。

3.2.3充分利用建筑模型

零件組裝是預制結構施工中最重要的環節，而BIM技術在此環節中具有非常重要的應用。建筑模型可用于模擬預制結構部件的整個組裝過程，使可以更好地了解項目的施工進度和施工質量。其次，借助建筑模型，可以在工程施工前及時發現潛在的問題和風險，解決問題，及時規避風險，確保建設工作的順利進行。另外，通過使用建筑模型在預制結構的建造過程中合理規劃基礎設施，材料存儲空間和設備放置空間，可以確保建筑質量和安全[3]。

3.2.4減少設計錯誤

預制的建筑構件必須事先制造，并且整個建筑通過吊裝和連接完成。從預制零件設計到預制，組裝和裝飾，施工的每個階段都需要施工方的全面協調與合作。總體設計包括兩個方面：設計師的內部優化設計;參與方之間的合作設計，檢查和最終協調。設計師根據設計規范和建筑功能，設計概念和元素在內部進行總體設計，施工方必須根據總體建筑設計調整施工工藝，從最初的圖紙設計到零件生產，組裝和施工，整體裝修，后期維護等，多個專家需要與信息密集型通信平臺進行協調和合作，以更好地完成整個預制建筑物的建造。BIM技術基于預制建筑物的施工要求，實現信息的通用和協同管理，提供三維可視化平臺，并允許多個施工方在同一平臺上構建和合并設計模型。BIM技術的預制結構設計可以更好地實現各個領域之間信息參數的準確通信，在BIM平臺上，各方的數據集成可以更及時地發現設計的缺點和不合理的參數。可以保證整個結構設計參數的準確性，提高整個結構的設計質量，為后續施工提供全面的技術支持[4]。

結語：

綜上所述，由于建筑速度快，施工效率高的優點，使得預制房屋得到了廣泛的應用，而預制房屋的結構設計往往需要BIM技術。在應用基于BIM技術創建的結構設計時，首先要弄清設計概念，然后確定實際的設計過程，例如構建和完善組件庫，構建和分析、優化模型以及應用整個建筑模型以確保設計效果。

參考文獻：

[1]蘇恒宇，劉朋，季元.BIM三維正向設計在裝配式結構設計中的應用[J].科技創新與應用，2020（34）：74-75.

[2]楊金鳳.基于BIM的裝配式結構設計與建造關鍵技術探討[J].九江學院學報（自然科學版），2020，35（02）：24-28.