BIM技術在整體裝配式結構設計中的有效運用

孫雙喜

(中建科技集團有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518118)

0 前 言

隨著城市化建設進程的快速發展，我國建筑行業也隨之發展起來，但同時也導致了嚴重的資源浪費和環境污染問題。所以目前我國的建筑行業發展在尋求環保化、信息化、工業化和綠色化的發展方向。隨著計算機技術的快速發展，BIM技術也隨之成熟和完善起來。目前我國建筑行業中廣泛應用到BIM技術，優勢十分顯著[1]。

1 BIM技術介紹

BIM技術是將建筑的功能特性結合物理實體數字化技術，將建筑工程科技化。在建設建筑工程時，利用科學技術傳輸和分享數據。在建筑建設期間應用BIM技術時的特點在于：開展建設前，利用BIM技術創建建筑模型，這樣就可以在尚未施工時看到具體的建筑樣貌。BIM技術的透明度較高，可以直觀展示建筑物的各種數據。BIM技術還具有一定的協調性。在工程設計和管理期間，利用BIM技術管理者和設計者可以協調好各項工作。在目前BIM的發展實際運行狀況中，通過構建數據模型可以發現在后續實際施工期間會出現的問題并采取有效措施進行處理，保證了建設項目的安全性[10]。

2 BIM對裝配式建筑結構設計的重要性

2.1 設計階段

裝配式建筑需要工廠先生產建筑物配件，運輸至施工現場組裝，這就要求工廠的圖紙設計有較高的標準和要求。因為建筑物配件十分復雜，所以在設計圖紙時，需要工廠設計時反復進行討論和修改，各個圖紙之間有較強的緊密性，當更改一個數據后，就需要隨之調整其他數據，工程量巨大。而在BIM技術下進行建模時，當改變某個參數后，可以隨之調整其他的數據和尺寸，可以快速找出問題，而無需反復進行修改。此外，在設計裝配式建筑所需要的預制構件時，需要多個設計師共同探討以提升精確度，才能確定最終的預留設計。而在應用BIM技術后，設計師們只需在網絡平臺上進行交流即可修改設計方案，并展開碰撞實驗找出其中的問題，有助于提升設計師之間的合作效率。最后一點，在設計圖紙時通過應用BIM技術，可以快速向磁盤內導入模型中各個構件的型號和需求量統計表，簡化了多個合作方之間的協調合作流程[2]。

2.2 預制構件的設計

不同的構件材質和尺寸各有不同，可以利用RFID芯片對不同的構件進行編碼區分，保證每一個編碼的唯一性。同時，每個合作機構可以根據上傳的構件調整實際的構件使用情況，保證每個合作方之間的工作無縫銜接。此外，構件廠商也可以對設計師所制定的圖紙BIM構件數據信息進行查看，以條形碼的形式將這些信息轉換為對應的參數后再生產，信息的傳遞時間顯著縮短，生產效率得到顯著提升[3]。

2.3 有關構件的運輸和裝配

運輸構件所用的車輛也可以利用RFID芯片技術編碼，對車輛信息進行實時掌控。此外，還可以在BIM中輸入運輸的構件信息、運輸的起點和終點等信息，利用計算機的運算能力，算出最為經濟高效的一種運輸方式。最后可以利用BIM上的構建數據對交付運輸方和運輸方交付使用方進行自動核對，與傳統方法相比，除了節約時間外，也可以有效避免記錄錯誤[4]。

建筑的機械化和自動化是裝配式建筑的最終實施目的，所以在裝配構件時，需要保證精確度較高，準確定位，保證誤差在允許的范圍內，對于施工方來說，這些需要的工藝技術水平都較高，而這些需求都可以通過BIM技術進行滿足。BIM平臺上除了可以輸入對應的時間要求外，還可以綜合管理制定4D模型，協調配合每個部門之間的進度[5]。

3 BIM技術在整體裝配式結構設計中的應用

3.1 預制構件設計中BIM技術的應用

所設計的預制構件的質量直接影響到裝配式建筑的整體質量，所以必須加強重視。在預制構件生產前，需要做好設計工作，在這一環節應用BIM技術可以確定好構件的質量標準，利用計算機軟件構建三維模型后組裝(常見模塊如圖1所示)，對其質量進行評估。在BIM模型中，可以設置好預制構件的各項參數值，合理設置后，可以保證預制構件的三維模型更加精確。同時，設計人員需要對某個參數進行修改時，相關數據也會隨之自動改變，有效節約了人力和時間，使預制構件有更高水平的設計效率和質量。

圖1 BIM模型常見模塊

3.2 預制構件生產中BIM技術的應用

在生產預制構件時，BIM技術的作用也十分重要。建立BIM模型后，設計人員可以對其中的數據信息隨時進行調用，對工程量進行精確統計，有助于降低成本，避免浪費。同時，利用BIM模型，工程人員還可以將生產圖紙輸出到工廠生產系統中，利用工廠內部智能化和信息化的生產設備，標準化和規模化預制構件的生產。

3.3 協同設計中BIM技術的應用

裝配式建筑施工期間有較多的參與方，通過利用BIM技術技術，可以使這些部門之間協同工作，利用BIM技術建立計算機信息交互平臺(如圖2所示)，每個參與方都可以在此平臺上進行溝通交流，共享工程信息，使信息的利用率更高，也可以隨時發現結構設計中的問題，及時進行有效解決，為后續提升結構設計水平打下基礎。

圖2 BIM協同設計

因為BIM技術主要是通過互聯網技術向計算機內導入各種建筑模型，分析和計算建筑結構，并直接向計算機中導入結果，從而對建筑結構的模型進行直接觀察，對視圖進行分析，從而掌握建筑結構的各種優缺點。在完成這一系列操作后存檔設計圖，但在實際操作期間可能會出現文檔丟失、數據丟失等情況，為避免影響正常施工，需要及時備份文檔內容。應用BIM技術期間可能會遇到各種問題，需要設計師對此有全面的了解。

4 BIM在結構設計應用中存在的難點

4.1 BIM應用的標準化

建筑工程施工時實現標準化管理和施工可以整合技術力量，有利于形成企業文化，對于建筑工程管理有效性的提升和建筑企業的可持續發展是非常重要的。但現狀是建筑工程標準化建設目前還處于發展階段，尚不完善，尤其是對于BIM技術的應用標準化沒有構建起一套成熟完整的操作標準和流程，在建筑工程項目施工時，BIM技術的應用會存在效率低下或者無法達到預期技術效果的情況[7]。

4.2 BIM設計師的緊缺

作為新技術領域，BIM技術近些年才剛剛起步，熟練使用該軟件的人較少，尤其是在整個裝配式建筑項目施工期間，每個合作方尚未統一認知和了解BIM技術。這時候專業BIM設計師的存在就顯得尤為重要。但是在實際中，BIM設計師的數量遠遠少于需求數量，而且部分BIM設計師的專業水平和能力也存在欠缺，所以在實際應用時常出現BIM專業問題得不到解決的情況，從而對項目進度造成不良影響[8]。

4.3 設計數據的無縫隙傳遞

BIM技術在裝配式建筑工程項目中的應用會涉及到非常多的施工資料和數據的處理，這時候如何保障設計數據的無縫傳遞，提升傳遞質量和效率是工程項目負責人和相關人員需要重點考慮的問題。BIM技術引自國外，目前國外相關的設施和軟件均十分健全，而我國則剛剛起步，尚未完善軟件開發能滿足使用需求的公司只占極少數。除此之外，缺乏相應的對策管理后期施工和維護工作，因為我國的BIM技術尚無統一的技術規格，所以合作方之間無法更好地進行協調配合，BIM技術在我國尚未展現出全部優勢。

5 結 語

隨著社會的進步，科技水平越來越高，建筑形式也隨之發展起來。BIM技術就是通過科學技術完成設計裝配式建筑結構的過程。裝配式建筑結構可以提升建筑期間的工作效率，使施工周期更短、有效利用資源、避免浪費、使工業成本更低，為企業創造更大的經濟利益。在裝配式建筑期間有效運用BIM技術，可以對建筑設計期間的各種問題進行完善，使建設過程中的工作效率更高。

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