基于 BIM 技术的装配式结构设计方法探析

发表时间:2020/9/3   来源:《科学与技术》2020年3月9期   作者:李文波
[导读] 将BIM技术应用于装配式建筑结构设计、结构模型优化、
        摘要:将BIM技术应用于装配式建筑结构设计、结构模型优化、构件运输和指导现场建造的各阶段,可以充分发挥它的优势和作用。该技术通过三维模型的参数化设计,使装配式建筑在设计和建造能实现可视化,大大提高装配构件拆分和深化设计的质量,同时也可指导预制构件厂进行构件的生产加工。BIM技术是当前建筑产业化转型发展的重要技术支撑,应用于装配式建筑的设计和建造当中,将会大大加快推进建筑产业化发展和信息化发展。本文探讨了基于BIM技术的装配式结构设计方法。
        关键词:BIM技术;装配式;结构设计;方法
        引言:
装配式结构具有广阔的发展前景空间,现阶段尚需要进行不断的完善与提高。在装配式结构持续发展的过程中,标准化的结构设计是不可或缺的步骤。长期以来,装配式结构设计是结构设计发展的趋势之一。在建筑产业化的发展时代,应用基于BIM的结构设计能够良好的促进装配式结构设计的发展。
        1BIM技术在装配式建筑设计中的应用价值
        1.1提高设计效率
装配式建筑设计中需要多个专业人员的共同配合,充分利用BIM技术可以较快的速度为各专业人员传递专业信息,并对设计方案进行科学的调整,利用BIM中自动纠错的功能找到设计中的冲突,让各专业做好设计协调工作。同时通过相关人员对权限的整理和修改可使技术和管理人员依据自己的专业提出整改的意见,有效控制设计变更,提高设计质量。
        1.2推动构件标准化设计
BIM技术可实现设计信息的大范围共享,设计人员可将设计方案上传到系统平台上,在云端整合结构参数,构建各类预制构件的族库。设计人员可依据其中的数据进行对比和优化,从而明确构件标准的形状和尺寸参数。建立预制构件族库能够推动构件标准化的发展,设计人员也可以BIM技术为基础对设计进行及时有效的调整,满足用户的个性化需求。
        1.3保证设计精度
设计人员可借助BIM技术完成对构件的精细化设计,有效控制构件的偏差。在BIM模型三维视图当中,设计人员可以更加清晰和直观的视角来分析待拼装预制构件的吻合程度,与此同时也可对构件连接点的准确性和可靠性实行科学检测,增大资源利用率。
        2BIM技术在装配式结构设计中的应用方法
        2.1结构设计阶段
2.1.1图纸设计阶段
施工技术体系的不断完善,加快了建筑工程的施工速度,与此同时,建筑工程的施工规模也在不断扩大。这也意味着,利用装配式结构进行施工时,需要做好充分的准备工作,提高结构设计参数的合理性。BIM技术在图纸设计阶段的主要工作是进行数据信息的快速采集,同时还对设计参数的准确性进行评价,内容包括结构强度、所使用材料种类、材料尺寸、钢筋结构的耐压情况等。借助BIM技术还可以将设计图纸中的二维数据信息,直接生成三维立体图像,这也使得数据信息的直观性更强,加快了问题的发现速度。对于部分存在争议的数据信息,也可以借助云计算技术重新进行计算,以此提高图纸设计内容的合理性。
2.1.2结构参数调整
在装配式结构设计方案完成之后,便需要进入到数据进一步校核的应用阶段。装配式结构涉及到的内容繁多,如钢筋结构、混凝土结构、钢制品结构等,这些材料的应用效果和当地气候条件、生产过程中的误差等因素有着直接关联,这也是后续校核过程中,需要重点关注的内容。BIM技术在该阶段,主要的作用是依托于信息技术组建数据共享平台,同时借助BIM技术对相关数据信息进行采集,在对参数合理性进行评价时,还会客观分析目前的施工管理制度,这也是进行参数评价的基础。

根据评价结果,对方案中的相关参数进行调整,随后再次进行方案的评价,在多次循环之后,得出最优的设计方案,提高方案本身的实用性。
2.1.3工程总量核算
施工企业承接建筑工程项目的主要目的是为了获取经济利益,在EPC模式下,施工企业的经济利润空间也在不断压缩,并且由于工程总量的增加,工程的施工工期也在延长,如果前期没有制定合理的施工进度管理计划,那么也将增加超期施工情况的出现,从而影响到施工企业的经济效益。BIM技术的应用,可以结合现有材料,对建筑工程作业总量进行科学性分析,从而得出准确的计算结果,为后续施工进度管理计划的制定提供科学性的数据支持。考虑到在实际施工过程中,还会存在施工变更情况的出现,因此在分析处理的过程中,还需要对计算结果的波动范围进行确定。一般情况下,工程量计算结果需要预留5%的波动空间,从而确保整个施工活动的顺利推进。
        2.2施工组织阶段
建筑工程的施工需要许多人力资源的参与,尤其是一些大型建设工程项目,在实际施工过程中,需要做好施工组织工作。在实际应用过程中,需要做好设计方案内容的落实工作,同时制定合理的施工管理计划,其内容包括施工各环节劳动力应用数量、不同岗位人员需求情况、施工人员操作能力要求等。BIM技术在该过程中,主要负责数据信息采集工作,将整个施工活动进行精细化管理,同时还会借助BIM技术应用优势,搭建施工材料综合管理体系,明确施工材料采购的先后顺序和具体采集量,从而提高系统推进的有序性,提升工程项目的施工质量。
        2.3工程施工阶段
2.3.1建筑构件制作
装配式建筑在施工过程中,需要应用到许多的装配结构,如混凝土构件、钢结构等,在制作过程中,需要将构件的误差控制在合理范围内,提高建筑构件本身的适用性。BIM技术在应用中,融合了多项操作技术,如数字化技术、虚拟现实技术等,这些技术的应用,能够有效提高数据信息采集结果的准确性。而且借助技术应用精准度较高这一优势,在混凝土构件制作过程中,还可以结合作业区域温度和湿度情况,对拌和过程进行调整,而且依托于该技术,还可以对混合材料的添加量进行调整,从而提高材料拌和的应用效果。
2.3.2装配式构件安装
装配式建筑在施工中,需要应用到许多的装配式构件,而且在正式安装过程中,还需要在工厂进行结构的预拼装,如果是钢结构,也可以在工厂提前完成钢结构的焊接工作,对焊接质量进行校验,确定满足要求之后,再将其装载到运输车辆上,由运输车辆将构件运输到作业现场中,严格遵守相应的安装要求,对装配式构件进行安装,尤其是构件相连的部分,需要按照要求做好连接工作。如混凝土结构在连接位置的处理过程中,需要先进行凿毛处理,随后再向连接处注入泥浆,从而提高结构的整体性。BIM技术在该环节,承担了数据采集和三维立体图像的构建工作,进而提高整个结构的可靠性。
        2.4运行维护阶段
在上述工作内容完成之后,系统也进入到了运行维护阶段,在运行维护阶段,主要的工作是对潜在的安全隐患进行处理,使建筑工程可以达到既定的施工作用要求,从而提高整个工程的使用寿命。B1M技术在该应用环节中,主要工作是搭建三维立体模型结构,并且模型中还存在着许多受力分析的应用情况。如果发现结构综合强度无法满足应用要求的情况,此时也需要及时制定辅助措施,构建辅助承重结构,从而提高整个结构的综合效果,延长结构使用寿命。
        结语:
总之,装配式结构与现浇结构相比,结构的复杂度明显提高,所以我们要积极应用BIM技术进行装配式结构设计,在设计中BIM技术能够展现出诸多的优势,其可有效减少设计人员的工作量,还可提高工程设计的质量,故此在装配式建筑设计中,BIM技术需要被广泛推广。
        参考文献:
[1]董知恩,李孟芩,张婷婷,张玉林.基于BIM技术的装配式结构设计方法探析[J].河南建材.2020(01)
[2]吉尼.基于BIM技术的装配式结构设计方法[J].地产.2019(24)
[3]杨涛.浅析BIM技术下的装配式结构应用发展[J].居舍.2019(35)
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