装配式建筑结构设计中BIM技术的应用研究

李红昌

【摘要】为了进一步提高建筑工程的品质以及满足人们对于建筑的要求，设计单位在项目设计过程中逐渐引入了许多先进的技术，其中BIM技术因其特有的特性和优点，所以在建筑行业中得到了广泛的关注。本文主要对BIM技术的特点和装配式建筑结构设计中BIM技术应用的关键点进行了简单的介绍，以期为今后BIM技术在建筑行业的发展提供理论依据。

【关键词】装配式;结构设计;BIM技术

BIM技术凭借其自身的优越性被工程师运用到装配式建筑的设计中，不仅加快了建筑物的本身工程进度，还能够有效减少环境污染的情况。所以，将BIM技术应用于装配式建筑设计中的做法得到了业界的广泛认同。但是，在应用过程中，要注意BIM技术的全面性，避免出现资源浪费的情况，提高资源的有效利用率。

1、BIM应用特点

装配式工程在总体上和线路工程相似，工程跨度大，和地形的关系密切。对于装配式管廊而言，除了具有线路工程的特性之外，还具有节点工程的特性，需着重考虑标段之间的连接节点。因此，在装配式管廊工程中的BIM应用，应处理好管廊的线路特性和节点特性。利用BIM数据化的特性，通过对标高轴网的微调，使其贴合实际工程，承载工程走向、高程变化等信息。同时，利用BIM可视化的特点，通过对复杂节点进行三维建模，对管廊工程的设计进行优化。

2、BIM装配式深化设计目标

BIM装配式建筑是指利用BIM技术，将传统装配式建筑从大量的现场作业转移到工厂加工中去，借助计算机进行虚拟建造和深化设计，使信息化与工业化深度融合，打造基于BIM的统一管理平台。实现装配式建筑全生命周期信息在设计施工、构件生产和建造运维各环节间的相互传递和动态完善，对质量和成本的实时监控。预制装配构件的可视化模拟，优化生产和工序穿插过程，对装配式预制构件的全生命周期进行可追溯性管控[1]。

3、BIM技术在預制装配式高层住宅设计中的应用

3.1在前期规划的应用将BIM应用

在建筑前期的规划中，其用途较为广阔，如可以从建筑形体布局分析、场地模型日照分析、场地风环境模拟分析等多方面进行论述。如，建筑形体布局分析，通过对模拟数据的整合，可以比较各种方案，分析建筑形式的优缺点，最终确定建筑布局，这样，可以从数据上深化设计。场地风环境模拟分析，在对场地进行初步分析时，可以对数据模型进行建立，并在有关流体力学软件中导入该模型，从而实现风环境的模拟分析。场地模型日照分析，选择防护装置进行模拟，可以指示建筑物的适当方位范围、不适当方位范围和最佳方位角，从而确定建筑物的最佳方位。

3.2构件拆分

在分析建筑设计结构模型阶段，在对构件的拆解中，要注意计算步骤，计算步骤处于拆分之前，不能够被忽略。在拆分的时候，要注意合理科学地拆分，不能按照自身意愿进行拆分，以防止丢失数据。在相关工作中，每一部分的工作人员都要做到认真负责，强化自身的素质，对构件负有应有的责任心。在构件的相关工作中，操作人员应该详细了解步骤和流程，在细节处理上也要细心，防止使结果出现严重误差[2]。

3.3精细化设计降低装配式建筑的设计误差

因为预制构件结构设计的复杂性，施工图经常遇到墙、管等情况，以往结构设计方法设计的图纸，即使是二维图纸，上面的问题是不容易找出来的。在施工的时候，问题就会暴露出来，结构碰撞发生后，建设单位不得不要调整施工方案，避开碰撞的地方，这样就会导致使用的建筑材料增多，拖慢了施工进度，最终导致项目不能按时完成。BIM软件就不会出现这个问题，有了三维模型后，模型会被软件自动检测、评审，模型设计中存在的问题归纳为一起，设计人员收到问题信息后对设计方案进行整改、修正。整改、修正完毕，BIM软件又重新检测、评审三维模型，并再次提示错误，如此反复多次，直到所有问题都得到解决。例如，在预制房屋的结构设计中，经常发生管线布置自身及与结构构件碰撞，这是因为建筑管线种类多，有给排水管、强弱电线等，装配式构件又具有预制性及模块性，管道与结构的协调是很难实现的，但BIM软件可以检测管道位置是否正确，如果软件检测到有碰撞等异常情况时，系统就会有出错的提示，在监理人员的充分参与下完成分析过程，能够促使管线更加优化、结构构件更加安全合理，降低装配式建筑的设计误差[3]。

3.4节点设计

为保证墙板与底板连接的可靠性，利用墙板预留出墙的钢筋和底板钢筋进行绑扎，形成暗梁，再进行底板浇筑。在节点处设置马凳筋，其间距为200mm。叠合墙板预留出墙的钢筋包括两种，伸出长度为400mm的单板内纵向钢筋和伸出长度为300mm的板间不等长U型连接钢筋。墙板纵向伸出钢筋存在于墙板左右两端，各布置三根，同时用作定位钢筋。U型连接筋以间距100mm布置，和马凳筋间隔交错，用以充当暗梁箍筋。在U型钢筋和马凳筋形成矩形空间的四角上，设置四根纵筋，与马凳筋、底板钢筋共同绑扎，形成暗梁。外墙板距预制底板400mm处放置，在墙板与底板连接处，设置浅沟槽，与叠合墙同宽，深20mm。以墙板为界，现浇底板廊体内外侧高度不同，借助墙板和底板连接处内外侧不等高，可增大过水路径，用于防水。

3.5在协同设计的应用

依靠公共BIM平台，各行各业可以共享信息，实现项目协作，如水、暖、电等行业的协同设计。为了实现项目目标，项目团队要对项目信息和文档进行完整的创建，供项目团队成员查看和使用，并分析收集的信息，以实现各专业的信息共享，并使其能够及时沟通和调整。

结语：

总之，作为一种新技术，BIM技术在预制高层住宅设计中的应用是十分必要的。在预制装配式高层住宅设计中应用BIM技术，构建了虚拟建筑，有效解决了传统建筑设计中的缺陷，不但可以节约资源，也能对生态环境进行保护。所以，BIM技术在预制装配高层住宅设计中的应用效果十分良好，可以进行推广，不但有助于更好的进行设计，同时也利于施工管理。所以，相关人员还需要进一步强化对BIM技术的研究，使其能够与时俱进的和建筑施工技术相结合，切实实现建筑的高质量、高效率的建设。

参考文献：

[1]张丁.BIM技术在装配式建筑设计中的应用实施[J].门窗，2019（14）：143.

[2]严伟伟.探讨BIM技术在装配式建筑设计中的应用实施[J].地产，2019（14）：40+42.

[3]王功霞.BIM技术在装配式建筑设计中的应用[J].建材与装饰，2019（16）：118-119.