装配式建筑结构设计中BIM技术的应用研究

摘要：装配式建筑符合当代环保需求，能够提高我国建筑行业的整体发展水平，然而其结构设计准确率不高、信息传递不及时等问题制约了发展。BIM技术属于当代建筑行业中应用较为广泛的技术之一，能够在装配式建筑结构设计中发挥较大的作用，于是文章将着重研究BIM技术在装配式建筑结构设计中的应用。文章首先对BIM技术进行阐述，介绍其含义及优势;然后分析BIM技术应用于装配式建筑结构设计中的可行性和价值;最后研究了BIM技术在装配式建筑结构设计中的具體应用。

关键词：装配式建筑;BIM技术;结构设计

中图分类号：TU398

文献标识码：A

文章编号：1001-5922（ 2020）06-0105-04

建筑行业在我国的国民经济发展方面做出了重要贡献，随着建筑工程项目不断的满足当代人们的需求，对其进行了深化改革，使得建筑工程变得更加的复杂，其中装配式建筑优势较多，节能环保、效率快等特点符合现代人类需求，然而在实际生活中，装配式建筑发展相对缓慢，拖慢了建筑行业发展的步伐[1-2]。随着BIM技术的不断发展，应用于建筑行业中的优势更加明显，于是我国出台各种政策大力发展BIM技术，BIM技术将成为我国建筑行业快速发展的重要支柱[3]。于是将BIM技术应用于装配式建筑结构设计中相得益彰，不仅能够让BIM技术变得更加的成熟，更重要的是通过利用BIM技术，装配式建筑结构设计将会变得更加完善，从而加快我国装配式建筑的发展。所以，研究BIM技术在装配式建筑结构设计中的应用有助于装配式建筑的发展。lBIM技术的简介

1.1 BIM技术的含义

BIM是Building Information Model的缩写，即建筑信息模型的含义。BIM既是“产品”又是“过程”，将其认作不同的方面将会有不同的含义，如相对于“产品”来讲，BIM最为根本的基础即是三维数字，其中建立纽带关系的就是工程数据，最后建立一个3D模型;相对于“过程”来讲，BIM的含义就是一个操作使用的流程，其中包含模型建立，然后使用模型，最后进行管理的一套流程，并且能够将其中包含的知识进行分享，相当于一个非常强大的资源库[4-5]。

在狭义的理解上，BIM就是模型或者是建立模型技术，这种认识方式还停留在3D模型上，是不正确也是不科学的。BIM并不是3D模型，并且与其有很大的区别，BIM是一种新型理念，具有更加强大的功能和资源，是在传统设计和施工方式上的一种创新，能够大幅度的提升生产效率[6]。其中包含着3个部分组成，分别为产品模型、决策模型和过程模型，三者的关系是相互影响并且相辅相成，构成一个循环模型，从而发挥着重要的作用，如图l所示[7]。

1.2 BIM的特点

在我国建筑行业，BIM发挥着重要的作用，通过对其进行应用研究，总结了以下八点BIM的特点：①可视化。BIM在应用过程中都是可视化的，能够将平面图变为三维模型，具有很好的三维直观效果，更重要的是在建设的整个过程中包括设计、运营和建造等都是可视化，有利于参与项目的工作人员进行更好的沟通和决策;②协调性。通过使用BIM能够将项目之间的信息不对称问题进行协调，因为在一个项目中包含的信息非常庞大，各个专业之间会存在信息不契合、沟通效率较低等问题，通过使用BIM能够毹决这种问题，提高各个参与方之间的沟通效率，从而提高项目设计的质量;③模拟性。由于建筑项目完成只后如果出现问题很难进行改正，所以在设计、招投标、运营等整个阶段过程中都要做好充分的准备，对其进行模拟实验以验证其效果将会更有利于项目的发展，而BIM正好可以对这方面的要求进行模拟;④优化型。当前的建筑项目的内容变得越发的复杂，所以其中将会存在较多不完善的地方，通过利用BIM和相关的优化软件可以进行完善项目，并且将方案进行优化，从而提高项目的建设质量;⑤可出图性。在建筑设计中，可以出综合管线图、综合管线图、建议改进方案等;⑥一体化性。BIM能够完成一个建设项目开始设计到施工然后再到投入运营的整个阶段，能够实验一体化管理，所以可以缩短工期、提高效率;⑦参数化性。软件操作者在建模过程中会存在不同的误差，BIM参数化的特性能够解决这种误差;⑧信息完备性。在BIM中具有完善的工程逻辑关系，完整的拓扑关系，还有完整的工程信息描述。

2 BIM技术在装配式建筑结构设计中的应用分析

2.1 BIM技术在装配式建筑结构设计中的可行性分析

装配式建筑的完成程序包含设计、工厂制造和现场安装建设，其建造方式就像是塔积木，其中最主要的工作就是对结构进行设计和预制。使用这种方式最主要的意义就是将建筑产业有粗放型人工生产转向为集约型机械生产，可以大大提高建设效率，并且还具有降低损耗、节能环保、降低成本的优势。虽然装配式建筑的优势较多，但是通过其发展可知，其中存在很多的缺陷，比如法律法规不完善，深化设计的误差较大，建设信息传递不及时，管理水平不当等，急需这些缺陷进行解决。

当前，随着BIM技术的不断发展，通过对上文对BIM技术的分析可知其中存在很多的优势。BIM技术应用于装配式建筑结构设计中，能够为建立更加完善的法律法规提供新的视角，能够对预制构件和节点进行更加深化的设计，还能够在结构设计时进行三维方式的呈现，通过使用三维方式的呈现能够较大程度的减少误差，更重要的通过使用BIM技术能够在项目建设的整个阶段中更好的解决信息不对成等问题，能够将信息共享、及时传递，有利于提高工作人员之间的沟通效率，从而更好的完成装配式建筑结构设计。所以在装配式建筑中利用BIM技术有利于建筑行业的快速发展;并且当前的BIM技术发展较为成熟，将其运用于装配式建筑结构式设计中相互促进，不仅能够使BIM技术更加的成熟，还有利于解决当前装配式建筑结构发展的缺陷，从而提高装配式建筑结构设计的发展。所以将BIM技术运用于装配式建筑结构设计中具有可行性，而且还有其他的价值。图2即为在装配式建筑中使用BIM技术的可行性分析图。

由图2可见，将BIM技术应用于装配式建筑中符合我国的建筑行业的发展趋势，有利于提高我国建筑行业的信息化发展，有利于提高装配式建筑结构设计阶段，能够解决当前装配式建筑的缺陷和障碍，使装配式建筑发展更加的顺畅，更有利于社会的发展，所以将BIM技术应用于装配式建筑中具有可行性。

2.2 BIM技术在装配式建筑结构设计中的价值分析

在装配式建筑结构设计中应用BIM技术不仅具有可行性，而且还还有一定的价值。当前，建筑行业发展越发的追求绿色环保，更加的信息化、工业化，装配式建筑正符合其发展要求，所以大力发展发展装配式建筑具有一定的价值[8]。

在传统的建筑行业中，其工作流程非常的冗长，是一个线性流程，涉及到业主、设计方、运维方、装饰装修方等，这些不同的单位之间信息的传递性会很容易出现误差或者是信息传递不及时等问题，如图3所示。

随着BIM技术的不断引入，建筑行业的流程发生了非常大的改变，如图4所示，通过BIM数据库的连接，各个单位之间可以通过BIM进行沟通联系，能够将不同单位与BIM技术库进行双向交流渠道，然后每个单位就可以实现信息共享，既可以进行协同工作，减少信息传递不到位或者是误差等现象，从而可以大程度提高沟通效率和工作效率，可以节约成本、提高工程质量。

BIM技术能够将信息进行共享，并且能够在装配式建筑结构设计阶段时提供较为重要的应用价值。一个装配式建筑项目在设计阶段时，会涉及多专业协同设计能够提高设计效率，使用BIM技术即可较好完成该设计阶段。而且通过BIM技术，在结构设计阶段时可以提供较为清晰易懂的三维结构模型，降低設计阶段的误差。而且通过BIM技术应用，使得在装配式建筑的整个完成阶段能够相互连接，使得各个环节之间紧密配合，从而有效提高结构设计的质量和效率。

所以通过上述对BIM技术在装配式建筑结构设计中的应用分析可知，BIM技术的应用不仅具有可行性，而且在具有应用价值。于是接下来将对装配式建筑结构设计中使用BIM技术进行具体的应用分析。

3 装配式建筑结构设计中BIM技术的具体应用分析

3.1 BIM结构模型和结构分析模型的转换

在装配式建筑结构设计中使用BIM技术能够对输入输出接口进行应用，本文主要以PEVIT软件模型进行分析。其具体应用方式如下所示：首先将Revit建筑模型导人到合适的计算机软件中，然后分析其有效性;完成有效分析之后就可以将结构分析模型导人到Revit软件中，就可以形成完整的结构模型。然而在BIM结构模型转换过程中会出现数据丢失等现象，从而影响结构模型的完整性，所以需要相关的工作人员进行合理更改，并且对相关问题进行深入分析，减小后续工作的影响。虽然使用BIM技术会存在一定的弊端，但是总体上通过使用BIM技术能够是的模型进行转换，从而提高结构设计效率。

3.2 埋件布置设计

埋件布置设计方式较多，通过对不同的设计方式进行分析，预制好的埋件需要非常严格按照拆分细则进行布置，因为预制件埋件较多，布置方式较为复杂。所以在该过程中为了提高预埋件的布置效率和质量，会对自带预制埋件的内嵌组进行选择。然而在实际的设计过程中，在选择吊钩形状时要符合科学性，所以会根据实际要求，提前布置好预制件，另外，还要能够保证板、墙体等结构能够得到一定调整，使得结构之间能够得到科学的布置。通过使用BIM技术，埋件布置设计的效率会得以提高，且其安装质量也会得到保障。因为可以通过BIM技术，设计出合理的关联参数，可以将墙板结构的各方面信息显示出来，比如其结构大小、形状等;在设计梁结构中的吊钩时，可以使用BIM技术将其进行平移或者是调用方式将问题进行有效处理，从而得到最好的吊钩和参数信息，有助于梁的设计。图5为某装配式建筑预留洞口和预埋件布置图，是通过BIM技术进行设计，从而可以降低开洞不良的行为，最重要之处在于能够提高结构设计效率和质量，保证其结构设计的准确率。

3.3 钢筋设计

在装配式建筑结构中，钢筋起到主要承重作用，对其进行合理的设计至关重要。于是在设计过程中，要与构造原则和实际拆分相符合，有助于钢筋设计时位置准确且能够得到一定的调整。在使用BIM技术时，能够获取更多的相关信息，并且利用二次开发程序，使得钢筋在布置设计过程中更加的准确和完善。并且使用BIM技术能够创建出更加合理的钢筋布置方式，有助于提高装配式建筑的质量。最后钢筋数据繁多，信息保存不得当，出现误差或者损失将会使得钢筋设计不符合标准，通过使用BIM技术能够对众多的钢筋数据起到保护的作用，从而降低风险，使得数据传递更加的安全平稳。图6为使用PC模块对某装配式建筑结构的钢筋进行优化过程，从而能够将不符合钢筋设计要求的进行改正，且对设计进行优化，使得设计更加的完善。

4 结语

综上所述，BIM技术能够弥补装配式建筑结构设计中的缺陷，能够提高结构设计的准确度和效率，有助于装配式建筑的快速发展。当然BIM技术在应用过程中还会存在一定的不完美，为了能够使装配式建筑得到大幅度发展，仅仅只通过使用当前BIM技术是不够的，所以在应用BIM技术的同时，还要能够对BIM技术进行深度研究，使其变得更加完美，功能等各方面更加强大。所以随着时间的发展，BIM技术的不断深入研究和应用，装配式建筑结构设计将会越来越完善，越来越符合当代人类需求。

参考文献

[1]梁桂保，张友志，浅谈我国装配式住宅的发展进程[J].重庆理工大学学报，2006，20（9）：50-52.

[2]徐雨濛.我国装配式建筑的可持续性发展研究[D].武汉：武汉工程大学，2015.

[3]何斌.BIM技术在建筑行业的发展与障碍[J].有色冶金设计与研究，39（06）：137-139+146.

[4]纪博雅，戚振强，国内BIM技术研究现状[J].科技管理研究，2015（6）：184-190.

[5]于超.BIM技术在预制装配式住宅设计及其绿色施工中的应用研究[D].天津：天津大学，2016.

[6]李双双.BIM技术在装配式建筑中的应用探究[D].邯郸：河北工程大学，2017.

[7]余腾飞.BIM技术在装配式建筑设计阶段中的应用研究[D].重庆：重庆大学，2018.

[8]白庶，张艳坤，韩凤，等.BIM技术在装配式建筑中的应用价值分析[J].建筑经济，2015，36（ 11）：106-109.

作者简介：薛祖伟（1981-），男，汉族，安徽人，大学本科，高级建筑师，研究方向：建筑设计。