装配式建筑结构设计中BIM技术的应用研究 陈菲

发表时间:2021/5/19   来源:《基层建设》2020年第30期   作者:陈菲
[导读] 摘要:目前,我国装配式建筑业已迎来发展的春天。
        中国二十二冶集团有限公司  河北省唐山市  063000
        摘要:目前,我国装配式建筑业已迎来发展的春天。在国家政策的大力支持下,产业、技术和应用领域都取得了长足的进步。随着装配式建筑应用范围的不断扩大,在工程质量管理和建筑结构设计精度方面暴露出一些问题。BIM能有效地解决当前施工实践中面临的诸多问题。预制构件设计能满足建筑工程的空间配置和原材料供应,是预制构件建筑业发展的核心原因之一。在预制构件比例较高的情况下,一个建设项目的结构设计已经提前完成。由此可见,建筑结构设计对于整个建设项目来说是极其重要的。鉴于建筑工程建设过程的多方参与性、工程目的的高效节约性、生命周期中工程的易改变动性等因素,建筑结构设计几乎关联了从建筑工程方案到建筑物拆除的所有环节和事项。无论从建设本身,还是对建筑物事后维护,BIM技术在其中的有效应用,必然能够一举多得,提高工程质量效率,同时利于其他与工程相关作业的开展。
        关键词:装配式建筑;结构设计;BIM技术;应用研究
        导言:对于现代建筑行业来说,越来越多先进的技术被应用于建筑工程的各个项目中,这些先进技术不仅能够提升建筑工程的质量,还能提高工作效率、经济效益等。BIM技术也就是建筑信息模型技术,能够在工程设计、建造与管理中发挥作用,具有可视化和仿真化的特点,被广泛应用于建筑行业的各个项目中,能够有效提升建筑工程的质量,降低时间、人力、资金的投入。对于装配式建筑项目来说,BIM技术能够通过其自身优点在装配式建筑结构设计中发挥重要的作用,从而提升装配式建筑项目的质量,给建筑企业带来良好的经济收益。
        1 BIM技术在装配式建筑结构设计中的优势
        1.1模型可视化与仿真化
        BIM技术以其可视化、仿真化等优点首次应用于装配式建筑结构设计中。建筑结构设计是一项非常专业和复杂的工作,一般只有专业人员才能理解这些专业术语和信息。但最终的建筑结构设计成果要展示给施工项目的其他工作人员,施工队伍需要根据建筑结构设计图纸进行施工。所以为了方便我们的理解,设计师可以在设计过程中运用BIM技术,通过可视化的建筑结构模型向大家展示设计效果,施工队的工作人员也可以清楚地了解设计师的设计理念和想要传达的信息。BIM技术的仿真特性还可以预测建设项目的具体施工环节和施工效果,为施工队伍提供很好的思路。
        1.2提高项目管理和施工效率
        在实际施工项目中,基于BIM技术的可视化和仿真特点,也可以提高施工项目管理和施工队伍的工作效率。利用BIM技术建立的建筑结构模型能够反映出在以后实际施工中可能存在的一些问题,即起到预测作用。在了解这些可能出现的问题后,施工队伍可以提前预防,避免这些问题对施工的影响,从而提高施工队伍的工作效率。根据BIM技术预测的问题,项目经理部还可以制定相关的管理方案,调整施工方案,更完善的管理规范措施可以减少这些问题的发生,从而提高建筑工程质量。
        1.3提升建筑行业专业化水平
        BIM技术在装配式建筑设计中的应用充分实现了工业化和信息化的有机结合,提升了装配式建筑的科学专业化水平,并对当前行业的完善度和智能化也有积极的影响。首先,BIM技术需要通过建立可视化、模拟性较高的建筑模型来规划预测整体项目的运行安排与资源调配,对于施工进度中的各种预制构件都有较强针对性的专业化构建安排;另外,工作人员在利用BIM技术时,可进一步改善装配式建筑项目在设计过程中出现的科学技术问题,并且可从整体上增强设计工作者综合素质。
        2 装配式建筑在实践应用中存在的问题
        2.1 设计水平及质量不高
        目前,我国装配式建筑结构在实际应用中存在的问题主要是设计水平和质量不高。然而,由于现阶段预制构件的设计不科学,在实际的预制构件设计过程中,由于缺乏科学性,问题时有发生,一旦发生,很可能造成施工过程中的安全事故。另一方面,装配式建筑结构的设计水平和质量不高,由于设计人员的专业素质和能力不够高,他们没有运用科学的检测技术对装配式建筑设计进行全面、科学的检验,而是依靠简单的人力资源来完成计算并模拟建筑设计结果。因此,这大大加剧了数据稳定性的不确定性,使得建筑设计不合理或建筑设计质量太差。

另外,设计师没有办法客观、清晰地找出哪里存在矛盾和冲突,因此在建筑设计过程中会埋下许多隐患。
        2.2预制构件设计专业水平不高
        目前,在装配式建筑结构的应用过程中,另一个问题是预制构件的专业化水平不够高,造成这一问题的原因主要有以下几个方面。首先,由于预制构件的存在,其设计非常复杂,因此对设计师的专业素质和专业能力要求比较高。此外,由于预制构件的种类太多,设计师必须先设计图纸,然后才能继续工作。然而,在绘制图纸的过程中,设计人员往往会出现尺寸和样式信息错误的问题,这使得预制构件在施工过程中安全事故频发,由于目前预制构件设计质量检验程序和检验方法不完善,也会使预制构件的设计质量受到影响预制构件设计专业水平较低。
        3 BIM技术在装配式建筑结构设计中的具体应用
        3.1 注重流程再造,强化优势互补
        基于装配式建筑结构设计流程要点和BIM技术的信息集成特点,首先界定应用范围,明确应用范围和应用程度。笔者认为,应从对建筑工程的整体管理入手,立足对整体工程的全面管理,重新打造设计流程,以最大化发挥BIM技术的优化工程设计、精确功能预判、多元信息交互等功能,确保二者在互促互进中实现优势互补。首先,要引入数字化设计理念,实现各设计环节的智能化;其次,要实现各设计流程的一体化管理,从设计策划到施工建设完成,要在初始设计中给予通盘考虑,协调各环节不同专业技术特点,做好协同设计,确保各环节施工均在设计中有序开展;最后,要突出发挥信息交互、反馈及多方参与功能,确保设计内容为多方接受、构件设计符合标准、节点设计精准无误等。
        3.2 明确问题导向,强化具体应用
        在BIM技术应用中,要着眼于解决现在装配式建筑结构设计中存在的问题,以问题和发展为导向,增强短板意识,提高BIM技术应用的针对性。因我国装配式建筑技术起步较晚,现还面临一些发展中的问题。具体包括:(1)关键环节质量控制问题。如钢筋、套筒、浆锚搭接孔预埋位置角度不精准,遗漏节点与节点堵塞问题,夹心保温板拉结件锚不牢固问题等等。(2)一刀切问题。如超出装配式建筑技术能力范围,无论什么建筑都搞装配式,徒增了费用和成本。(3)自身特点与规律特点突显不明。如在装配式建筑设计施工中,僵化照搬规范作业图或节点图,没有形成科学的设计规范体系,同时,在降低成本、提高工程效率等方面的作用发挥也不明显。因此,BIM技术应用于装配式建筑设计中时,必须首先直面短板,解决其发展中的不足问题,进一步深化设计方案,严格关键环节质量技术控制,强化对成本、效率、绿色建筑理念在装配式建筑设计中的价值体现。
        3.3 协同设计
        BIM技术在装配式建筑设计过程的各个阶段都起着关键的作用。首先,设计师在设计阶段根据BIM技术生成的三维模型,规划构件的生产成本、构件之间的关系以及构件的准确安装。它能准确地实现建筑设计的标准化、合理化和数字化,实现现代装配式建筑设计过程中构件规格难、组合多的目标。其次,BIM技术可以在设计初期进一步深化和优化设计成果。在这一阶段,设计师需要确定装饰材料的设计、墙板的组合,以及在实际效果中显示立面效果的BIM技术。利用BIM技术数据模型提供的经济数据,估算工程造价,确定最合适的预制施工项目实施方案,并应用于具体的生产过程。施工图的协调在建筑业中显得尤为重要。构件、装饰、施工等部门与BIM技术资料相衔接,实现合理布局和精准协作机制。设计人员在这一过程中的主要作用是保证预制构件的设计质量,使具体生产能够达到预期的设计效果。
        4结束语
        对于装配式建筑工程这一现代建筑领域的新型工程,在实际施工过程中,往往将先进的科学技术与实际施工相结合。BIM技术广泛应用于预制建筑工程中。BIM技术通过自身的优势,可以在预制构件建筑结构设计的整个阶段发挥重要作用,从而提高预制构件建筑工程的质量,给施工企业带来良好的经济效益。
        参考文献:
        [1]唐洪刚,高云鹏,孔思达,等.BIM技术在装配式建筑设计中的应用[J].贵州大学学报(自然科学版),2020,37(2):61-65.
        [2]郭志宏.装配式建筑结构施工中BIM技术的应用[J].工程建设与设计,2019(21):159-161.
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