BIM技術在裝配式建筑結構設計中的應用

摘 要：在國家經濟建設的發展之下，我國城市化建筑越來越多，規模也越來越大。隨著城市化人口數量的增多，在建筑企業加快建設的步伐的同時，建筑工程項目的質量也面臨更高的要求，這就促使了裝配式建筑結構的發展。自2015年以來，裝配式建筑結構逐步地應用到大量的建筑工程項目之中，為我國工程建設的發展做出了卓越的發展。為了進一步地提升裝配式建筑結構的質量與施工進度，建筑企業采用了一些先進的施工技術，例如，BIM技術。該技術的出現，以其獨特的功能，極大地優化了我國裝配式建筑結構的設計過程，在展現數字化模型的同時，也克服了一些施工中的問題。在本文中，闡述了BIM技術和裝配式建筑結構的設計要點，在分析其引入價值的同時，研究了該技術的應用。

關鍵詞：BIM技術；建筑工程；結構設計；應用研究文章編號：2095-4085（2024）06-0124-03

0 引言

當前，在經濟建設發展以及城市化進程的帶動之下，我國建筑行業迎來了巨大的發展，各個區域涌現出了大量的建筑工程項目，其數量以及規模逐漸增大。隨著人民對建筑結構需求的增大，建筑企業必須在施工質量以及施工進度方面加大力度，這促使了裝配式建筑結構的應用。作為我國建筑工程中的一種，裝配式建筑結構的出現與應用為我國建筑企業的發展以及工程項目的建設發揮了重要的作用。然而，隨著裝配式建筑工程項目的應用，不可避免地遇到了一些問題，尤其是在建筑結構設計方面。BIM技術的出現，為我國裝配式建筑結構的設計帶來了春天，極大地改善了其設計流程，在優化設計方案的同時，再現了裝配式建筑結構，形象地展現了建筑企業的設計理念以及設計方案［1］。

1 裝配式建筑的簡要論述

在當前建筑工程項目中，一種名為裝配式建筑的結構得到了廣泛的應用。對于裝配式建筑結構來說，主要指的是預先通過相應的結構設計對建筑物中的構件進行裝配，再將這些預制建筑進行現場裝配。這種裝配式建筑結構與傳統澆筑結構對比，具有眾多優點，例如，快速施工、節能、環保等。但是，也存在著一些缺點，例如，設計難度大、整體性差等。

2 BIM技術應用的重要價值

2.1 在最大程度上改善施工管理的現狀

對于傳統的裝配式建筑結構施工項目來說，技術人員需要在預制過程中進行實時地監督與管理。同時，與其他建筑物工程相似，傳統裝配式建筑結構的施工項目容易受到技術人員的專業水平、觀察能力等因素的影響，從而使得整個施工過程的成本不易控制。另外，裝配式建筑工程的施工質量極度依賴于設計的精確度，采用傳統的方法，難以有效地保障客戶需求的精確度，給現場施工帶來了一些難度。在引入BIM技術之后，技術人員能夠將實際施工現場的一些數據信息直接輸入到相應系統之中，生成相應的數據，對裝配式建筑工程每個環節中所需的物料以及人員成本等進行精確地計算，以便于確定合適的施工成本。同時，基于BIM技術，建筑企業的技術人員能夠依據施工現場的條件對裝配式建筑結構進行充分地、詳盡地設計。當按照科學理論進行結構設計之后，BIM系統能夠對此結構進行詳細地分析，一旦發現缺陷與不足，可以給出一些解決方案，從而在很大程度上保障裝配式建筑結構設計的準確度。另外，BIM技術的應用，能夠使得施工現場的實際數據在各個部門以及各個施工工序之中進行良好地協同交流，從而大大降低了施工人員的人數，在一定程度上優化了施工管理［2］。

2.2 提升了施工的可視化程度

BIM技術在裝配式建筑結構的應用，能夠使得施工現場得到可視化的效果。即，在將一些工程數據以及資料輸入到BIM系統之時，技術人員能夠根據BIM技術以及這些實際的施工信息，對其進行三維建模，詳細地設計裝配式建筑結構的施工內容，形象地展示施工現場的資源利用情況，并能夠根據施工環境的不同，對其進行管理與協調。另外，基于BIM技術的建模功能，可以較好地將裝配式建筑結構每個環節中的模型與施工單位進行充分地共享，使這些部門能夠明確各自的任務。在BIM技術應用到裝配式建筑結構之后，一些計算人員能夠通過BIM管理平臺，對施工現場所需的預制件進行合理地設計，并進行虛擬加工，在應用到裝配式建筑結構三維模型之后，能夠通過科學的理論計算以及分析，對這些預制件的尺寸、性能以及形狀結構進行比較與設計，從而實現了對施工現場的嚴格控制，在規避一些裝配式建筑工程施工質量問題的同時，極大地提升了裝配式建筑工程的施工質量，也能夠有效地保障施工的進度。例如，基于BIM技術的可視化能力，建筑企業的技術人員能夠對裝配式建筑結構的預制構件尺寸以及其他參數進行調整，并可通過BIM技術中內置的科學理論知識，對這些調整后的尺寸參數進行詳細的計算與分析，明確這些修改是否能夠滿足實際的裝配式建筑結構需求。BIM技術可視化能力的出現與引入，能夠使得裝配式建筑工程的整個施工現場得到較好地呈現，從而在很大程度上規避了一些施工誤差以及設計錯誤，有效地提升了施工的質量，為裝配式建筑結構的使用提供了巨大的貢獻［3］。

2.3 有助于加強施工進度的控制

自BIM技術引入到裝配式建筑結構施工現場之后，在進行各種預制件以及各個施工流程可視化操作的同時，建筑企業的技術人員能夠依據這些設計，計算出詳盡的施工計劃以及流程安排，在最大程度上規避工程質量風險，降低一些常規因素對工程施工計劃的影響，從而有效地保障了裝配式建筑工程的施工進度。即使是因為多個因素的影響導致技術人員需要對施工現場進行設計變更，也能夠利用BIM技術的可視化建模技術，將這些影響考慮在內，重新設計施工的計劃與流程，在使用一些有效地解決措施之后，能夠在最大程度上規避其他影響施工進度問題的出現，有利于縮短施工周期。同時，與其他的建筑工程項目類似，在進行裝配式建筑結構施工的過程中，容易產生一些噪聲污染以及光污染。因此，這些裝配式建筑工程往往會在晚上進行現場裝配，從而降低對周邊居民以及周邊環境的影響。BIM技術的引入，能夠通過精確的計算，將裝配式建筑結構施工中產生的噪聲污染以及光污染進行可視化呈現，從而能夠針對這些分析與計算數據，制定出相應的措施，降低施工現場的噪聲污染以及光污染，使之可以在白天進行作業，有效地保障了施工進度，提升了建筑企業對施工進度的控制力度［4］。

3 裝配式建筑結構設計中BIM技術的應用

3.1 應用于工程模擬

對于裝配式建筑工程來說，如果能夠在施工之前進行有效地規劃與模擬，則能夠極大地增強施工的合理性與完善性。引入BIM技術之后，施工人員能夠采用該技術的強大建模能力，對實際的施工現場進行合理的建模，基于這些可視化模型，能夠較好地模擬出裝配式建筑工程結構在實際施工中的施工效果、能耗分析以及成本計算等等，從而為后續的施工打下良好的基礎。例如，在進行一些區域的建筑設計之時，建筑企業的技術人員在BIM技術操作平臺之上，能夠將此建筑區域附近的環境以及自然條件進行詳細的建模，并進行裝配式建筑結構施工現場的模擬，通過與初始設計圖紙的比較，結合施工質量以及施工進度，從而對其設計進行調整與優化，使得技術人員能夠對裝配式建筑結構施工進行更加詳細的設計與規劃，通過施工條件與施工設計的有效結合，大大提升了裝配式建筑結構整個施工過程的工作效率，在完善設計的同時，有利于后續的現場施工［5］。

3.2 應用于設計方案

無論是在哪個工程項目中，在施工之前，必須對其進行設計以及規劃。對于裝配式建筑結構來說，BIM技術的引入，能夠在其設計之初，搭建一個良好的、符合實際條件的三維數據模型，從而根據此三維設計模型，較好地判斷出裝配式建筑結構的實際效果圖，可視化地呈現給客戶，并根據客戶的需求，進行相應地調整與優化。另外，在BIM技術數字化建模之后，技術人員能夠對建筑結構進行詳細的劃分，并根據建筑結構的設計要求，對其資源的投入、工程造價進行有效的分析與計算。同時，BIM技術的三維建模，在將裝配式建筑結構具體化之后，能夠有效地分析整個結構的構成以及相應的施工標準，從而對設計方案進行最大程度的細化與分析，以保障其滿足實際的需求。在將每個過程具體化之后，需要進行實際的組裝，BIM技術提供了可視化的組裝分析，從而判斷出這些設計方案的可行性，為設計方案的詳細分析、優化完善以及應用提供良好的保障。

3.3 應用于預制構件生產

在設計階段，BIM技術可以實現對預制構件進行精確的建模和設計。首先，通過三維模型，設計師可以準確地繪制出預制構件的尺寸、形狀和位置等信息，避免了傳統平面圖和圖紙的限制。設計師可以根據BIM模型進行構件的優化設計，提高構件的結構性能和施工效率。同時，BIM模型還可以進行可視化展示，幫助設計師和工程師更好地理解和評估構件的設計方案。其次，在預制構件的生產過程中，BIM技術可以實現構件的智能化制造。通過將BIM模型與機械化設備和生產線相連接，可以實現構件的自動化生產。BIM模型中包含了構件的幾何信息、材料屬性和施工工藝等重要參數，可以直接應用于機械化設備的控制和操作。通過BIM技術的應用，可以減少人工操作，提高生產效率和質量。最后，在施工階段，BIM技術可以實現預制構件的準確安裝和施工。通過BIM模型，可以對構件的安裝位置和順序進行優化和規劃。施工人員可以通過可視化的BIM模型，準確地理解和執行構件的安裝要求，提高施工的準確性和效率。同時，BIM模型還可以與施工工具和設備進行集成，實現施工過程的自動化和協同工作。

3.4 應用于施工場地的布置

在施工場地的規劃和布置方面，BIM技術可以實現對場地的三維建模和優化布局。通過BIM模型，可以準確地建立場地的三維模型，包括建筑物、道路、臨時設施等。施工團隊可以基于該模型進行場地規劃和布局，合理安排施工設備和材料的位置，以提高施工效率和安全性。同時，BIM模型還可以與工程管理軟件進行集成，實現對施工進度和資源的管理和控制。其次，在材料管理方面，BIM技術可以實現對施工場地材料的追蹤和管理。通過BIM模型，可以將材料的信息（例如類型、規格、數量等）與模型進行關聯，實現對材料的精確管理和追蹤。施工人員可以通過BIM模型查看材料的位置和狀態，準確掌握材料的使用情況，避免材料浪費和缺乏。同時，BIM模型還可以與物流管理系統進行集成，實現對材料的供應和運輸的自動化控制。

3.5 應用于深化架構的設計

BIM技術可以通過三維建模的方式幫助設計師深化架構設計。傳統的建筑設計中，設計師往往需要根據平面圖、立面圖和剖面圖等二維圖紙進行設計，這樣容易出現設計錯誤和遺漏。而BIM技術能夠將建筑的各個部分以三維模型的形式顯示出來，設計師可以直觀地看到建筑的整體效果和各個部分之間的關系，從而更好地進行設計。其次，BIM技術可以提供多種分析工具，幫助設計師進行結構性能的評估。裝配式建筑結構設計中，各個構件之間的連接方式和材料的選擇都對結構性能有著重要影響。通過BIM技術，設計師可以進行各種結構分析，包括靜力分析、動力分析和熱力分析等，以評估結構的強度、穩定性和熱工性能。這樣設計師可以根據分析結果進行必要的調整和優化，確保裝配式建筑結構的安全和穩定。最后，BIM技術的應用還可以實現設計與施工的無縫銜接。裝配式建筑結構的特點是構件的預制和現場組裝，設計師需要與施工人員密切合作，確保設計方案的實施。通過BIM技術，設計師可以將設計模型與施工模型進行無縫對接，實現信息的共享和交流。這樣可以減少設計與施工之間的誤差和溝通成本，提高施工的效率和質量。

4 結語

綜上所述，BIM技術在裝配式建筑結構設計中的應用，為設計師提供了一種全新的工具和方法，使得設計過程更加高效、準確和可靠。通過BIM技術，設計師可以以三維模型的形式進行深化架構設計，實現設計與施工的無縫銜接，提高建筑質量和施工效率。BIM技術還可以通過結構性能評估和構件自動化設計等功能，幫助設計師進行優化和調整，提升裝配式建筑結構的安全性和穩定性。隨著BIM技術的不斷發展和應用，我們相信未來裝配式建筑結構設計將迎來更多的創新和突破，為建筑行業帶來更多的價值和發展機會。

參考文獻：

［1］董杰.BIM技術在裝配式建筑結構設計中的應用分析［J］.世界家苑，2022（16）：31-33.

［2］李杰.BIM技術在裝配式建筑結構設計中的應用研究［J］.世界家苑，2022（1）：7-9.

［3］朱麗，楊宇，戴偉娥，等.BIM技術在裝配式鋼結構建筑深化設計中的應用［J］.廣西城鎮建設，2022（12）：69-75.

［4］賈士武.BIM技術在裝配式建筑設計中的研究與實踐新探［J］.陶瓷，2022（7）：146-148.

［5］秦金鳳.BIM+裝配式技術應用現狀及案例分析［J］.萍鄉學院學報，2022，39（3）：20-24，31.