BIM 技術在輕鋼結構裝配式建筑的應用路徑探究

摘 要：隨著近些年我國建筑領域技術體系的不斷創新，現代化技術已經成為推動建筑工程高效發展的主要工具，因此文章以BIM技術為切入點，分析該技術在輕鋼結構裝配式建筑規劃中的應用方法。綜合輕鋼結構的設計、生產以及施工的實際應用需求，定位其中的重點內容，并且通過具體的工程案例，闡述BIM技術實際的應用方法，以此提升BIM技術的應用價值，同時為我國裝配式建筑的高質量發展奠定良好基礎。

關鍵詞：BIM技術;輕鋼裝配式建筑;應用路徑

中圖分類號：TU758.11? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）03-0043-03v

0 引言

文章是以技術分析法以及案例分析法作為主要方式，綜合BIM技術在輕鋼結構裝配式建筑中的實際應用進行探討，以全面提升裝配式建筑的施工合理性以及標準性作為主要目的，意在能夠為相關工程的創新提供技術保障。

1 BIM技術在輕鋼結構裝配式建筑中的應用需求分析

1.1 設計階段

科學合理的設計方案，能夠有效提升裝配式建筑后期的施工效率以及應用價值，因此在輕鋼結構裝配式建筑設計的過程中，需要滿足以下幾項需求，這樣才可以提升建筑的綜合效益。

（1）落實設計方案優化。在方案設計的過程中落實好設計細節的優化，可以直接通過BIM軟件打造三維立體模型，運用集成技術，結合業主以及實際施工環境中的各項需求，充分進行各項細節的整合和管理，能夠選出多種靈活性的方案，滿足實際的施工需要[1]。

（2）落實參數設計。裝配式建筑是通過工廠集中預制生產的方式生產建筑構件。因此設計師需要結合統一的標準進行建模，同時也要綜合項目的實際情況和業主自身的施工需求進行針對性調整，這就需要打造豐富的數據庫，數據庫中要涵蓋當前裝配式建筑的各項結構參數，在進行結構調整和設計的過程中，要綜合已知的參數進行科學匹配，并且結合不同工程的實際情況進行針對性調整。

結構建筑師則需要依托三維立體模型，落實好輕鋼型建筑結構的規范性設計，同時也涉及到了各個領域的相關信息驗算，比如設計依據以及建筑結構荷載等。

給排水設計師以及電氣設計師也需要結合具體的管線施工需求進行設計，這其中的參數化設計，主要涉及到了生產廠家的生產標準、管道的截面尺寸、產品類型等相關信息。

（3）進行碰撞檢查設計。裝配時間做的施工需要大量不同結構的建筑構件進行組合，比如鋼柱、鋼梁、鋼制樓梯、輕鋼龍骨隔墻等。在前期設計的過程中，必須要結合不同結構之間的碰撞情況來進行設計，因此需要直接構建可視化的三維信息模型，能夠清楚地看到各個碰撞點有限的時限，空間布局方案的調整。以上這些問題都需要利用BIM技術來進行優化。

1.2 生產階段

（1）生產材料的工程量統計。裝配式建筑的生產涉及到了大量信息以及文件，這些建筑信息能夠為后續的工程體系優化提供有效保障，因此需要進行有效的保存以及分類管理，還需要結合實際情況能夠準確地輸出相關統計表，比如門窗統計表、部品數量統計表、各類鋼材重量統計、連接件種類統計等。這些信息數據的有效統計能夠為后續的建筑結構生產數量以及材料數量提供有效依據，合理地進行商品材料的采購、運輸計劃、儲存庫管。

（2）提升生產精度。裝配式建筑的生產精準性是直接影響后期綜合效益的是基礎保障，因此及時地落實好整體工程的設計以及創新，實現生產參數和相關細節的把控，至關重要。例如在工廠集中生產的過程中，可以直接將前期設計的相關信息模型以及具體參數，錄入到生產車床中，這樣能夠直接進行精細化生產，不僅可以節約時間，也可以提升精準度，降低錯誤率[2]。

（3）落實信息查詢。借助基于物聯網與互聯網的RFID技術，可以實現部品構件的信息化、可視化管理，保證了輕鋼結構裝配式建筑項目全生命周期中的信息流更加準確、及時、有效。

1.3 施工階段

（1）進度控制。實現進度控制，能夠有效提升整體工程的綜合效益，同時也可以實現成本的管控。而裝配式建筑本身涉及到了較多的環節，每一個環節的信息較為復雜，必須要及時地進行信息調控以及相關細節的管理，這樣才可以有效實現進度管控。

（2）實現施工質量的提升。全面增強工程項目的質量，需要結合以下這兩個方面進行探討。

首先是產品的質量管理。針對施工作業現場的一系列行為以及工序進行全程的追蹤和記錄，并且能夠結合數據進行分析，這樣可以快速地掌握風險因素以及不確定因素，提升產品的綜合質量。其次為技術質量管理。通過軟件平臺，針對整體施工技術進行動態模擬，能夠有效地發現當前技術體系中存在的主要問題，這樣才可以避免實際施工作業過程中出現安全風險。

2 BIM技術在輕鋼結構裝配式建筑的應用

2.1 工程設計

基于BIM的參數化設計特點，可以直接通過BIM軟件來進行裝配式建筑結構的設計，能夠有效改變原有的設計理念以及設計方法。在前期設計階段，可以將整體建筑分解成不同的單元，每一個單元模塊都有其自身的標準和主題。而BIM軟件能夠結合不同單元進行有機組合，打造新的組合形式。如圖1便是建立在鋼柱單元、鋼梁單元、龍骨隔墻單元、門窗系統的基礎上進行組合形成的最基礎鋼結構框架。

我們可以將每一個單元稱作是制作軟件中的“族”，每一個“族”直接相互搭配，可以形成新的框架結構，同時在進行整體設計的過程中，還需要綜合最終的設計結果進行質量檢測以及碰撞修改，不需要重新建立一個新的文件，從而有效提升了各結構參數優化的效率和質量。

除此之外還可以實現整體結構的協同設計和深化徹底。所謂的協同設計則是建立在具體工程結構的角度實現原有2D圖紙向3D模型的轉換，將原有單獨的項目向各工種協同完成的項目角度進行轉換，由原有的離散設計逐漸轉化為整體性設計的方法。直接通過BIM模型能夠為各工序的設計師提供統一的共享平臺，其中大量數字化的模型可以進行可視化組合，讓各個工序之間具有聯動性，比如結構設計環節與后期的施工環節進行融合，通過可視化3D模型能夠有效發現工程中存在的錯、漏、碰等設計失誤，減少了返工造成的經濟損失和工期損失。

2.2 生產加工

（1）材料工程量的統計。通過BIM技術能夠有效計算施工所需要的各個零部件以及相關數量。直接將具體的明細表導入到Excel軟件，可以快速地分析具體構件的實際尺寸、形狀以及具體的產品特性。然后結合這些差異性進行統計和分析，可以進一步減少人為區分所浪費的時間，同時也能夠提升最終分組的精準性。將最終分析的結果以圖形或者文件的方式輸出，會自動生成具體的百分比以及重量信息，這樣可以為后續工程的成本以及采購工作創新奠定良好基礎。

（2）三維模型的構建。輕鋼結構裝配式工程往往涉及到了大量結構的前期預加工，而通過BIM模型可以有效指導生產加工環節。通過調取部品模型的三維視圖、參數尺寸，可以用于直達相關部品的加工生產。比如針對模型的內容進行深化，能夠形成最基礎的加工圖以及施工樣圖，這樣可以為后續的結構生產以及安裝施工提供有效指向。

（3）信息查詢。以BIM技術為基礎構建的軟件，能夠實現最基礎的圖紙分類以及信息查詢，如可以為具體的加工生產提供詳細的材料報表、加工圖、構件示意圖、裝配圖等相關信息[3]。綜合這些信息，可以預先進行施工方案的模擬和驗證，能夠了解具體鋼結構節點的實際情況，從而優化生產環節。這不僅可以節省原材料，也可以快速便捷地打造符合實際施工需求的結構體系，方便后續的安裝。

2.3 現場施工

裝配式建筑的施工現場需要進行精細化管理，其中落實好各個環節的控制，能夠有效提升整體施工質量。BIM技術在施工環節中的實際應用流程如圖2所示。綜合整體流程來看，其能夠打造高質量的可視化體系，同時可以有效實現成本、質量、材料、場地等多領域的管控。

除此之外，利用BIM技術還可以實現以下幾個方面的施工管理。

首先實現進度計劃可視化管控。通過BIM模型與進度計劃構建關聯，能夠建立在時間以及空間信息整合的基礎上，打造4D管控模型與3D管控平臺相比，4D管控模型的可視化程度更高，能夠有效展現具體的施工進度以及不同工序之間的復雜關系，這樣可以實現動態化施工進度監管。可以使項目管理人員在輕鋼結構裝配式建筑施工直觀地了解各部品系統的施工順序，掌握進度管理的關鍵時間節點，優化施工進度計劃。

其次，可以營造對比性的進度管理方案。結合工程項目的具體施工內容，落實里程碑控制節點的制定，然后設置里程碑任務計劃，能夠直接對應前期的施工方案以及具體的完成時間節點，分析實際施工的可調整。

再次可以實現施工方案模擬。針對部分關鍵節點或者重點工序可以落實好仿真模擬。通常來講，利用BIM技術進行可視化的復雜工序分析，提前模擬關鍵位置的具體施工工序以及施工工藝，能夠為后續的施工方案優化提供有效保障。

3 BIM技術在輕鋼結構裝配式建筑的應用案例

本項目為典型的輕鋼結構裝配式工程項目，項目的所在地為熱帶氣候區域降雨量充沛且潮濕多風整體的建筑項目占地面積為6280平方米，建筑面積為5139平方米。整體工程地上結構為三層，設置了局部夾層，主體是輕鋼結構支撐體系，部品大部分為工業化產品。項目類型為國際工程項目設計和施工為同一家企業，由于項目四面環海，施工風險較高。

經過多方商討之后，擬定利用BIM技術作為主要的施工技術體系?；谧≌缮痰捻椖拷M織進行了BIM應用團隊組織架構以及BIM應用實施流程的設計。在前期設計階段便綜合BIM技術的實際應用落實了基礎分析，打造以Revit軟件為基礎的建筑模型。建立在可視化空間分析以及性能優化的基礎上，結合各專業碰撞檢測以及深化設計，進行了針對性的研究。

在項目的加工階段，利用三維模型指導具體的結構加工以及信息錄入。綜合具體項目進展，提出具有科學性以及標準性的BIM應用流程和解決方案。結合最終的實際應用成效，工程進度比預期時間縮短了20天，有效降低了成本，同時提升了施工的效率;以BIM軟件作為建筑性能分析的主要載體，進一步優化了室內的空間布局，將原有的兩層房間改制為三層，有效提高了屋蓋下的凈空空間利用效率;同時建立在碰撞檢測的基礎上，發現了碰撞點50余處，節省人工費以及材料費。高達30余萬元;在加工以及生產的過程中，有效提升了加工的準確度，促使容錯率減少15%左右，縮短了近15%的組裝時間。

4 結語

綜合整體成效來看，利用BIM技術來實現鋼結構裝配式建筑的施工管理以及前期設計，能夠打造具有聯動性的生產管理體系，不僅可以有效降低施工成本，縮短施工時間，也能夠實現標準化建設以及精細化管理，全面提升建筑結構施工管控的現代化程度，也可以為我國的建筑體系優化發展奠定良好基礎。

參考文獻

[1] 王亞蕓.裝配式建筑引領建筑業未來發展[N].新疆日報（漢）， 2021-12-07（007）.

[2] 王舟.基于BIM技術的裝配式建筑鋼結構布局優化[J].智能建筑與智慧城市，2021（10）：82-83.

[3] 胡銀生，綦飛鴻，符傳享.門式鋼結構裝配式墻板施工技術分析[J].建筑技術開發，2021，48（17）：1-2.

Research on the Application Path of BIM Technology in Prefabricated Buildings with Light Steel Structure

ZHU Tianjiao

（China Railway 11th Bureau Group Hanjiang Heavy Industry Co.， Ltd.， Xiangyang? Hubei? 441000）

Abstract： With the continuous innovation of my country's construction technology system in recent years， modern technology has become the main tool to promote the efficient development of construction engineering. Therefore， the article is based on BIM technology， with light steel structure prefabricated buildings as the main Analyze the object to start research. Comprehensive design， production and construction practical application requirements to analyze the technical system， and through specific engineering cases to illustrate the practical application angle and application content of BIM technology， in order to further enhance the application value of BIM technology in the field of construction， at the same time Lay a good foundation for the high-quality development of prefabricated buildings in my country.

Keywords： BIM technology; light steel fabricated building; application path

收稿日期：2021-12-20

作者簡介：朱天驕（1989—），男，河北衡水人，本科，工程師，研究方向：工程設備制造與施工生產。