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摘要：建筑工业化是当今建筑业发展的新趋势，其特点是在建筑生产过程中实施标准化设计，工业生产，机械化施工和信息管理。建筑工业化的发展促进了装配式结构的发展，对装配式结构的研究和应用也在日益增加。从整体分析到零件划分的装配式的传统设计方法导致出现了纷杂的预制构件，这些预制构件不利于预制构件工厂的生产，也不利于工业生产方法。通过将BIM技术与装配式结构的设计和建造相结合，可以利用BIM信息集成的优势来实现设计、制造、建造以及集成的运营和维护。
关键词：BIM；装配式结构；建造关键技术
一、BIM技术概述
BIM起源于20世纪末美国博士提出的建筑计算机模拟系统。 BIM技术于2002年引入建筑行业。经过十多年的发展，BIM技术已发展成为美国建筑业的一项变革性技术。 BIM建设项目每个阶段的相关信息数据将用作创建建筑模型的基础。BIM技术是建筑行业计算机化的体现。在建设项目的所有阶段，都使用三维信息技术将项目的信息和数据集成到建设模型中。 通过使用该模型，可以实现设计与施工一体化，各项项目都能协调开展。
BIM特性：BIM可以充分利用建设项目的信息，项目的每个参与者都可以被满足他们的需求，从而实现规划，设计，施工，运营和维护的一致性。根据自己的需要，可以同时获取和使用信息。
BIM的特点:(1)可视化。使用传统的二维工程图，工程人员只能依靠大脑想象组件的形状，而工程项目则变得更加复杂且难以依靠想象力。BIM可视化的实现，可以在工程师面前用三维立体设计展示建筑的结构，并且可以在清晰观测的状态下进行对项目的沟通，讨论和决策。（2）协调。建筑设计的过程涉及许多专业，如果在设计过程中无法进行不同专业的沟通和协调，那么冲突的问题就不可避免了，返工和修改既费时又费力。通过协调BIM可以解决这些问题。施工前要调整每个专业的设计，以免发生意见不同，并最大程度地减少每个专业之间的冲突.（3）模拟。BIM技术可以模拟建筑物的日照，热传导，建筑物的节能，施工前的建筑物等，并且可以模拟消防和应急解决方案的运行和维护阶段。（4）优化。对项目设计，施工，运营和维护始终是需要不断优化的过程。BIM模型为工程设计人员提供了有关建筑物几何形状，物理特性和最佳设计规则的可靠，详细的信息。 在现代建筑中达到一定程度的复杂性之后，工程师必须依靠BIM和支持的优化工具进行优化。（5）可以用图形绘制。 BIM不仅可以在项目中创建常规结构图，而且可以协调，模拟和优化集成管道图，集成结构孔前图，检查碰撞和检测报告以及拟议改进计划。
二、装配式结构概述
2.1预制结构的工业化中的房屋建筑，组件系统的系统设计，模块化拆卸，工厂中的预制以及将预制组件运输到施工现场进行组装和安装。同已有的结构相比，所生产的结构具有生产效率高，省人工，零件质量高，环保，节省的优点，但同时整体性差，运输条件受到限制，结构难以建造等缺陷。预制结构的分类根据纵向力的不同，预制结构可分为预制框架结构，预制剪力墙结构和预制框架剪力墙结构。
预制结构由预制梁，柱，板和其他一些预制非结构构件（例如内部隔板等）组成，并且预制结构通过现有方法连接。成品结构的施工技术成熟，空间使用灵活。因为它适用于购物中心和工厂等大型建筑物，但其抗震性能较差，因此建筑物的高度受到限制。
2.2完整的剪力墙结构由结构部件（例如预制墙和面板）和非结构性部件（例如内部隔板）组成。预制墙和楼板背对背等连接以进行节点连接。相对灵活的设计和出色的抗震性能逐渐成为结构的主要结构体系。
2.3所制造的框架剪力墙结构由诸如预制框架梁，柱和剪力墙之类的结构元素以及诸如内部隔墙之类的非结构性元素组成，框架结构良好的延展性并且良好的抗震性的双重优点，但是结构复杂并且施工困难。根据组装程度，可以将制造的结构分为完全制造的结构和部分制造的结构。
2.3.1完全组装结构的所有组件都在工厂预制，然后运到施工现场进行组装和安装。 主要使用干连接方法。完全组装的结构可实现快速构建并高度机械化。
2.3.2预制结构的主要结构的一部分是预制的，部分是现场建造的，其完整性和抗震性优于完全结构的结构。
三、研究内容及意义
预制结构的传统设计方法与现有结构相对应。首先分析整体结构，然后将结构分解为节点和组件的更深层结构。设计好的预制件可以满足设计人员和设计要求的多样化，但是预制件的类型很多，并且在工厂中对预制件的制造还没有被重视，因此不会被用于工业生产。另外，信息的结构设计和生成更可能导致信息分离，因为它在生成之前无法有效地进行沟通。根据预制的BIM结构设计方法，将BIM技术应用于预制结构的设计和施工过程中，更改结构主体和预制构件的制造标准，并由预制的通用测试图确定标准方法。将会完成结构库。用于设计装配体类型的结构。这种设计方法针对的是预制构件，因此核心是预制结构构件库的设计。预制零件工厂将基于预制零件库执行自动化生产，从而完成设计和制造。基于此，可以调整结构的设计和制造，并大大提高已安装结构的设计和建造效率。在施工阶段，我们使用预制的BIM模型来模拟施工，提前检测并解决在施工过程中可能出现的任何问题，应用时间表并模拟预制组件的生产和运输。基于BIM的预制结构设计模型可在项目建设的每个阶段可作为成果，并对每个阶段生成的信息以进行项目周期管理。
需要对BIM技术在预建结构的设计中的使用进行审查，并且结构库的创建是关键。同时还应该使用基于组件库的预构建装配结构，对BIM模型进行分析，检查，以及其他调整和优化。
将BIM项目的整个生命周期作为目标标准进行管理，设计的BIM模型应能够用来模拟施工阶段并控制施工，同时，施工阶段的信息应与BIM模型共享在整个周期中收集信息。基于BIM的装配设计过程，它还专注于研究施工阶段的设计仿真，以及收集，传输和共享设计信息等。[1]
四、对装配式结构设计标准化实施的必要性
随着社会生产力的提高，标准化工作正在逐步开展，工业化应遵循标准化的原则，可以提高施工效率，降低生产难度，减少生产成本，改善建筑产品质量是必需的。标准化产品具有序列化和通用化的特征，并且可以根据标准化设计原则将其组合成满足不同需求的通用产品。由于拆卸和集成技术，预制结构的标准化设计不可避免地形成了满足各种特定要求的建筑产品。当前，中国有许多预制件的装配技术和结构系统，但是预制件的设计标准概念不强，而且由于没有标准化的设计，所以预制件的成本很高。[2]房屋结构中产品和零件的标准化是一种预制的结构设计趋势，而房屋建筑系统的标准化也正在逐步发展。在结构设计里，在实现标准化设计前首先要进行模块化。模块化设计意味着在建筑设计过程中使建筑尺寸与模量序列的要求匹配。为了实现建筑物的大规模工业生产，有必要进行模块化设计并均匀地调整建筑物的大小，并且不同结构形式和材料的建筑物构件会有一些变化。
五、基于BIM的装配式结构设计过程
5.1预制构件库的形成和改进阶段以BIM预制结构设计的核心为基础，在此基础上设计和制造预制构件的BIM模型的构建。预制零件库的关键在于实现预制零件的标准化和通用化。标准化促进了预制构件工厂的流水线建设，通用化可以满足不同建筑物的功能要求。除了标准化和通用化的预制组件外，预制组件库还应包含满足特殊要求的预制组件。在现成的组件库成熟之后，可以在结构库中考虑现成组件的标准节点。在选择预制构件之前，构件制造商应对结构进行分类并选择类型，根据不同的组装结构设置各种预制构件，并分析现有结构以及组装结构的设计方法和设计实例以构造构件。根据不同的应用条件（例如负载大小，跨度，地板高度等）对组件进行分类，并选择具有较高适用性的组件，并将这些组件合并，制造并存储在库中。仓库中的预制组件必须通用才能实现库的功能。对于不同的结构和楼层，板的内力通常仅与板的跨度和承受的均匀载荷有关。这样就可以根据两个交货来对板进行分类，对要组装的零件进行组装，并且组装结构设计只需根据跨度和载荷选择组装的板。将预制零件存储在位置实际上意味着预先完成了预制结构的组件设计，然后进行分析和检查以确保整个结构的安全性。[3]预制零件库形成后，需要不断改进。如果在设计时无法在库中查询满足设计要求的预制零件，则必须定义和设计一个新组件，然后使用它来构建BIM模型的组件存储，形成一个完美的预制组件库。
5.2 BIM模型构建阶段，在创建预构建组件库之后，可以根据设计要求查询和定制预构建组件库，并创建预构建结构的BIM模型。如果查询找不到所需的预建组件，则可以定义和设计新组件，自定义组件，然后将新组件保存在仓库中。BIM模型的构造仅用于完成装配结构的初步构造。为了确保结构的安全性，有必要分析和审查BIM模型，并检查和使用其他方法来适应和优化BIM模型。BIM模型只有在经过仔细的检查和碰撞检查等才能确认生产和设计，以确保不会存在问题。
5.3 BIM模型分析和优化阶段，对符合要求的BIM模型进行分析和审查，以确定结构设计符合计划。通过碰撞检查和其他方法对BIM模型进行了调整和优化，最终形成符合规定的设计计划。如果无法通过分析和各项检查，则必须从“预制组件库”中重新选择组件，替换不符合要求的预制组件，然后重新分析和检查，直到满足要求为止。在分析和检查结构时，可以根据当前结构的分析方式进行分析，也可以根据节点的实际连接进行。后一种方法还需要工程实践和实验研究作为辅助支撑。将分析结果与规定进行比较，并评估分析测试是否通过。满足分析和验证要求的BIM模型则满足结构设计要求。对于深入的设计和协调设计要求，必须通过碰撞检查等来实现，并且对不符合要求的预制组件应予以更换或替代。进行分析、检查和碰撞检查，直到满足要求。预制件解决了施工和现场安装前的问题，大大减少了预制件返工现象的发生。
5.4在构建和应用BIM模型的阶段，满足要求即可交付使用BIM模型。在施工阶段，可以使用B I M模型对施工进度进行建模，并简化预制构件的生产和运输以及施工现场的组装和施工。 预制组件工厂是根据组件库创建的。 在施工阶段，可以收集有关施工过程的进度，质量和安全性的信息，并将其上传到BIM模型，以实现对项目生命周期的控制。
5.5基于BIM的预制构件库的创建和应用。根据装配结构的选择，以及结构体系的不同，对构件进行划分，并选择预制构件进行存储。预制零件也应包含某些详细信息，例如起吊位置的设计等。预制构件库是基于BIM的预制构造方法及其实现的主要前提。
5.6 BIM模型分析和优化。在分析、审查时，可以将BIM模型导入到分析和计算能力强的结构设计软件中，根据规格进行判断和比较，并根据获得的结果调整BIM模型。BIM模型的优化主要通过检查来实现。使用BI M模型，可以实现预安装等施工安装模拟。如果满足要求便可以投入生产和建设。
六、结语
通过分析装配结构的传统施工过程，施工标准和施工方法，提出了一种基于BIM的装配结构施工方法，该施工方法从整体上改变了构件的构想，并且将该方法应用于预制构件，形成整体结构的BIM模型，支持分析和验证，碰撞检查等。通过检查、调整、优化 BIM模型并最终形成合理的施工计划。
参考文献：
[1]李昂.BIM技术在工程建设项目中模型创建和碰撞检测的应用研究[D]:[硕±学位论文].哈尔滨:东北林业大学2015
[2]贺灵童.BIM在全球的应用现状町工程质量2013(3):12-19
[3]何清华,钱丽丽,段运峰,等.BIM在国内外应用的现状及障碍研巧阴.工程管理学报,2012(01):12-16