BIM在裝配式混凝土建筑設計和施工過程的應用研究

李文婷

（武漢正華建筑設計有限公司，湖北 武漢 430070）

0 引言

裝配式混凝土建筑作為行業持續發展的典型代表，在建設效率與質量方面提出了更高要求。BIM技術的應用成為實現該目標的必要手段，即將BIM技術可視化、參數化等特點運用于裝配式混凝土建筑設計和施工過程中，能夠有效打破傳統建筑設計與施工限制的同時，也能將裝配式混凝土建筑的優勢予以充分展現。由此可見，如何將BIM應用于裝配式混凝土建筑設計和施工過程中是當前迫切需要解決的問題。

1 BIM在裝配式混凝土建筑設計中的應用

1.1 結構設計

結構設計是裝配式混凝土建筑設計的基礎，畢竟只有設計出合適的建筑結構，才能在滿足使用需求的同時，將裝配式混凝土建筑的優勢與特點展現出來。然而，裝配式混凝土建筑與傳統現澆混凝土建筑不同，在質量方面的要求有著較大提升，一旦存在結構設計不合理的問題，就會造成嚴重浪費。通過運用BIM技術，能夠讓裝配式混凝土建筑在設計過程中以行業規范、標準等為核心，構建出不同的裝配式混凝土建筑結構體系，便于根據實際需要設計建筑的結構、參數等。也可以在相關規定和規范的基礎上，運用BIM明確裝配式混凝土建筑的預制率、裝配率，從而快速確定施工方案中的實施部位及相應參數，保障建筑結構的合理性。與此同時，由于裝配式混凝土建筑的施工方式不同，在密實度、抗震性等方面的性能要求也比較高，可以通過BIM的可視化特點，運用3D模型將建筑結構呈現出來的同時，調整建筑中預制構件的參數，便能夠自動計算出其受力能力，從而根據具體情況進行針對性調整，保障裝配式混凝土建筑的質量[1]。

1.2 拆分設計

拆分設計是BIM在裝配式混凝土建筑設計中不容忽視的內容，也就是通過合理的拆分，實現從更多角度進行解析（如圖1所示），再進行針對性選擇設計方案，從而真正滿足功能性需求。畢竟裝配式混凝土建筑的許多預制構件都是提前生產出來的，施工過程中的容錯率較低，必須最大限度保證設計的科學性，才能確保工程質量。進行拆分設計時，必須秉承規范與合理原則，不可盲目開展，例如，拆分設計中的預制構件必須要結合成本、協調性等因素，便于降低造價投入，也能為生產加工環節提供更多便利。或者對于建筑的特定部分應當避免使用預制構件，比如建筑的墻和柱等豎向構件。

圖1 裝配式建筑結構拆分

1.3 協同設計

盡管裝配式混凝土建筑施工環節與傳統現澆方式存在較多差異，但是，在實際過程中仍然存在需要共同開展的方面。在這種情況下，可以通過利用BIM來實現，例如，設計人員可以將裝配式混凝土建筑的工程信息全部記錄于BIM平臺中，待設計環節徹底完成后，可通過Navisworks等軟件進行信息共享，生產廠商可及時獲取相關內容，并形成能夠兼容自動生產線的設計圖紙，待相關人員核對完畢后便可進行投產。施工人員也可在BIM平臺的信息共享功能下獲取到3D立體的工程建設圖紙，并進行全方位、多角度解讀，能夠有效彌補傳統二位圖紙的短板。另一方面，生產廠商也能夠在生產過程中，將實際制造情況與BIM技術構建的設計圖紙進行對比，并利用BIM平臺將當中存在的問題分別傳遞給設計和施工人員，便于進一步進行合理優化，提升工程質量。

2 BIM在裝配式混凝土建筑施工過程中的應用

2.1 保障施工安全，增強管理水平

眾所周知，設計與施工環節存在較大差異，當中會隱含許多未知風險，導致實際施工效果與設計圖紙出現明顯不同的情況，即便是預制構件能夠提前生產的裝配式混凝土建筑而言，同樣面臨著此類問題。因此，在裝配式混凝土建筑施工過程中，可以運用BIM來予以有效防范，例如，BIM技術能夠通過可視化的3D模型多角度模擬施工現場，設計人員可以以此為基礎對預制構件在場地中存放位置的科學性進行深入研究，從而明確所有預制構件經運順環節于現場的存放地點，為現場的吊裝環節提供便利，最大限度避免產生多次移動的情況，降低構件的運輸成本。或者通過利用BIM平臺制作3D模型來模擬裝配式混凝土建筑預制構件的吊裝過程，有利于檢驗吊裝方式的合理性，也能從中發現進行吊裝作業時潛在的風險與隱患，提前進行調整和優化，確保吊裝效率的同時，不會對預制構件造成損壞[2]。

2.2 檢驗交叉環節，減少成本投入

雖然裝配式混凝土建筑能夠大幅提升施工效率，但是，這種方式存在許多傳統現澆式混凝土建筑的短板，即在處理交叉環節的處理能力上有明顯不足的特征。因為傳統現澆式能夠提前對施工中存在的交叉環節予以明確，并依照具體情況做出相應調整和防護。然而，裝配式混凝土建筑許多構件和構造都是按照特定的模臺進行生產，無法在安裝過程中進行再次調整，所以，裝配式混凝土建筑對安裝技術有著較高要求。對于此問題，也可通過BIM來實現對交叉環節的有效檢驗，也就是BIM平臺能夠利用3D模型從多角度對裝配式混凝土建筑施工過程中運用到的管線、機電設備的位置和使用情況進行多角度模擬（如圖2所示），便于及時發現實際施工時極易被忽視的問題，比如，管線布局是否合理、應當使用的機電設備類型等，防止因設計缺乏合理性或人為失誤等造成工程變更、構件更換等引發資源損失的情況。

圖2 BIM模擬交叉環節

2.3 強化技術交底，提高施工效率

技術交底是保證施工效率與質量的關鍵，通常情況下，開展技術交底能夠讓參與施工的所有工作人員都能掌握許多工程設計的內容。然而，傳統的現澆式混凝土建筑施工前的技術交底都是以二維設計圖紙為基礎，很多缺乏對二維設計圖紙認知和了解的一線人員便很難做到充分理解和運用相關施工技術。針對此類問題，可利用BIM平臺將每個施工環節制作成3D模型，再以同樣的方式將施工技術展現出來，并結合AR、VR等先進技術，如此便能夠以更加生動的方式展現出來，讓技術交底的過程變得更直觀，為更多施工人員熟知設計理念和施工要求打下扎實基礎，便于從根本上降低人為因素造成的影響[3]。

2.4 控制施工進度，促進合理優化

裝配式混凝土建筑施工過程中會遭遇許多未知因素影響，導致不得不采取增加工作量的方式予以彌補。這種情況下會大幅改變工程施工進度，甚至增加造價成本。通過將BIM應用于裝配式混凝土建筑施工中可有效解決此類問題，例如，由于BIM平臺中生成的3D模型可以進行實時調整，做到隨著施工環節的開展進行修改，設計人員可以時刻關注施工過程的變化情況，開展詳細的校驗，確保能夠達到預期的施工質量。同時，BIM平臺也具備集成和存儲大量數據模型的功能，而且擁有極強的數據關聯性和自動計算能力，一旦施工時發現設計中存在不合理問題，設計人員只需調整3D模型中的預制構件參數，軟件系統便會自動修改整體參數，促使能夠以更加精準的設計為施工環節提供保障。

3 結論

綜上所述，由于裝配式混凝土建筑在設計與施工方面有更高要求，隨著BIM技術得到廣泛運用，必須要重視將BIM應用于裝配式混凝土建筑的結構設計、拆分設計、協同設計中的同時，也要積極正視保障施工安全、檢驗交叉環節、強化技術交底、控制施工進度等內容，便于更好地推動BIM在裝配式混凝土建筑施工過程中的應用，提高施工效率與質量，助力行業獲得更多生機。