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装配式建筑结构设计中BIM技术的应用研究张昕龙

发表时间：2020/5/18 来源：《基层建设》2019年第34期作者：张昕龙

[导读] 摘要：BIM技术是运用建筑工程项目的相关数据信息创建三维立体空间模型。通过创建建筑信息模型，确保建筑工程设计与施工的协调性，提升工作效率与质量。

        东北大学设计研究院（有限公司）辽宁沈阳 110166
        摘要：BIM技术是运用建筑工程项目的相关数据信息创建三维立体空间模型。通过创建建筑信息模型，确保建筑工程设计与施工的协调性，提升工作效率与质量。装配式建筑具有简化施工流程，压缩投资成本等优势。但单纯依靠传统的建筑设计方法无法满足装配式建筑的设计需求。由此，将BIM技术应用到装配式建筑设计中具有重要意义。
        关键词：装配式建筑；结构设计；BIM技术；应用
        1 BIM技术
        1.1 BIM技术的概念
        BIM技术能够对建筑工程中维护、运营、施工和设计等多方面的知识内容进行整理，最终以数字化可视技术的形式进行体现，提高了材料收集和处理的效率。因此，在建筑工程中使用BIM技术能够在很大程度上提高建筑工程结构设计的品质和效率。
        1.2 BIM技术的特点
        1.2.1 可视化
        传统的建筑设计是工作人员在图纸上对建筑项目进行描述，施工人员要通过抽象的线条和自己的想象进行描绘。而BIM技术的出现可以将设计人员脑海中的设计思路和数据变换为可视化的模型，以三维立体图像的形式来展示建筑工程的设计方案，这是一种更加清晰、直观的工程结构设计展现方式。
        1.2.2 协调性
        在实际的项目建设过程中，由于装配式建筑全专业设计的复杂性和整体性较高，以及装配式建筑设计、生产、运输、堆放、施工等一系列环节的协调沟通不顺利造成的建设效率低下。BIM技术的出现可以有效避免协调性差的现象发生，该技术能够对各部门之间可能存在的协调问题生成自动协调数据，消除专业问题。
        1.2.3 优化性
        建筑工程开展的过程实际上就是对建筑工程进行不断优化的过程。BIM技术虽然不能直接对建筑工程进行优化，但是BIM模型能够提供建筑物实际存在的信息。除外，由于现在的建筑工程复杂程度较高，工作人员不可能对所有的信息都了如指掌，因此要借助一些科学手段，其中BIM技术的出现能够很好的帮助工作人员对复杂的工程进行优化。
        2 BIM技术在装配式建筑设计中的应用价值
        2.1 提升装配式建筑设计精度
        BIM技术在装配式建筑中的运用，使得装配式建筑实现了向三维设计的转变。这种技术与传统的装配式建筑方式相比较，无论是从结构设计还是拼接组装部品件上，都有了非常大的提高。比如，通过BIM技术，可以建立三维仿真模拟系统，这样相关的设计人员就可以将设计好的装配式建筑的方案进行上传，并进行效果模拟，通过对装配式建筑进行缩小化的模拟，可以使其实际的规模、尺寸以及布局更加详细。除此之外，这种技术还能整合分析参数，选择出最为适合的方案，将装配式建筑结构设计以及各个部品件之间的误差降到最低。
        2.2 BIM技术的信息化和协同处理价值
        BIM技术是一种信息化的技术，在装配式建筑中的作用是非常大的。BIM技术可以为设计人员提供一个三维规划的信息交互渠道，这样就可以将不同的规划模型置于同一个交互平台进行合并，从而使得装配式建筑各个部分都可以很好的协调处理。信息化的技术，还能够对施工流程进行模拟，发现施工中可能遇到的问题，进而对问题进行详细的分析，并根据分析的结果做出相应的措施。BIM技术可以优化装配式建筑的工程规划，在施工前进行问题的预先处理，对没有必要的施工部分进行削减，可以更好的避免在实际的施工中进行返工，减少工程施工的成本。
        2.3 减少装配式建筑的设计误差
        BIM技术在使用过程中，可以对装配式建筑的结构和预制构件进行精细化分析和设计，这样就可以减少在实际的施工中出现的装配偏差问题。通过使用BIM技术，可以对预制构件的尺寸以及重要部件等重要参数进行精准设计。

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并可以使用BIM技术的检测功能对装配式建筑的重要部分进行细致的分析，从而避免重要部件因为细小的误差而不能正常使用。通过BIM技术可以减少工期延误和材料的浪费。
        3 BIM技术在装配式建筑设计中的应用途径
        3.1 户型设计方面的应用
        户型内的设计。设计人员要结合户型功能需求，在结构库中筛选对应的户型结构。同时，设备设计人员要注重户型结构与整体建筑结构的协调性，避免预制构件与原有的建筑结构构件发生冲突。在户型设计工作中，剪力墙模块化设计至关重要，与整体设计品质息息相关。而采用系统化、标准化的户型结构库，不仅可以提高协同设计效率，还能充分保证模块化设计的精确性。在装配式建筑工程施工全过程中都可应用BIM技术，设计人员可利用BIM技术对施工流程进行分解，然后对各个分解部分进行仔细分析，进而了解建筑工程结构件的尺寸信息、质量信息、形状信息等内容，为装配式建筑施工的顺利进行奠定基础。在装配式建筑设计中，BIM技术可充分展现出三维设计理念以及四维设计理念，对于建筑信息的整合以及施工方案各个环节的整合更加准确，能够有效避免施工过程中施工人员与管理人员之间的协调问题，同时还可避免出现数据不匹配、数据丢失的问题。设计人员在利用BIM技术进行装配式建筑设计时，首先应构建建筑工程资源设计库。由于建筑工程资源库的内容比较广泛，因此，设计人员应从多角度出发，对各类资源构件进行统一整合，然后再利用BIM技术对建筑工程资源库的信息进行管理分层，提升资源构件的有序性。
        3.2 标准化设计方面的应用
        3.2.1 预制标准化构件
        装配式建筑是标准化预制构件的整体装配产物。传统建筑主要依靠平面图纸进行预制构件的加工改造。而基于BIM技术，可以整合预制构件模型系统，实现预制构件库的装配。
        3.2.2 可视化设计
        相比传统的建筑设计方式，基于BIM技术的建筑设计更加精细化，且能够合理应用BIM技术的可视化特征。此外，BIM技术的人机交互功能，可以更好的修改建筑设计方案。
        3.2.3 预制构件拆分
        结构构件拆分是装配式建筑设计的重要环节。通常情况下，建筑图纸设计完毕后，方可开展结构构件拆分工作。首先，邀请专业技术人员进行前期策划，确保建筑设计方案满足实际需求。之后按照既定的设计方案进行结构构件拆分，并对设计方案中不合理部分进行调整。其次，在建筑设计过程中，BIM技术对单个外墙构件具有极大的影响。依靠BIM技术的可视化功能，可有效调节建筑外墙板与构件数量，实现理想化设计目标。
        3.3 施工模拟方面的应用
        在建筑工程施工阶段，通过创建三维立体空间数据模型，保证各空间要素和时间要素的精细化整合，加快创建四维立体空间数据模型的进程，更加直观化、精确化的了解各施工阶段的具体情况。而要想实现这一目标，设计人员就要具备明确的预见意识，严格控制装配式建筑的施工进度，合理规划施工工序和施工场地。一旦察觉特殊情况，立即进行调整处理。将装配式建筑施工环节的各项复杂性内容进行整合，提前开展模拟演练，确保施工人员全面掌握施工环境以及突发状况的处理措施，进一步提高建筑工程的施工效率。同时，基于BIM技术，创建可视化、互动化与共享化平台，可以全方位动态监督整个装配式建筑的设计与施工流程，并且将装配式建筑的各类多元化信息导入云端操控系统，快速调取工程信息，增强整体施工精确性。
        结束语
        总而言之，从当前的装配式建筑设计工作中可以得出，BIM技术是具有比较高的实用价值的。通过BIM技术的有效利用，装配式建筑的整体工程质量以及效率也会大大提高，从而减少工程施工中的冗余部分，减少材料浪费，使工程管理、工程设计与调整等方面发挥出作用，将施工的整个过程协调起来，为建筑行业的快速发展提供了进一步的信息化保障。
        参考文献
        [1]王燕. 孙召英. 浅谈BIM技术在预制装配式建筑中的应用价值[J].科技风，2017（03）：81.
        [2]刘亚楠. 杨柯红. 王亚利. 浅析BIM技术在装配式建筑中的应用[J].价值工程，2017，36（29）：204-205.