浅析BIM在装配式结构设计中的应用

祁嘉庚

摘要：装配式建筑作为建筑业未来的发展方向，是当前实现建筑工业化的最有效方法之一，有利于提高生产效率。设计方法是实现装配式建筑的重要内容。因此，本文着重探究基于BIM的装配式混凝土结构设计方法，以期能促进装配式建筑的发展。

关键词：装配式结构;BIM;设计方法

随着建筑业的不断发展以及人们对建筑设计需求的持续增大，中国建筑业进入新的“工业化革命”时期。众所周知，装配式是建筑工业化的代表，可有效降低施工成本。然而，由于对预制装配式建筑设计存在认识误区，导致建筑工业化发展进程迟缓。装配式结构是指预制构件在工地通过可靠的连接方式装配而成的结构。装配式设计方法是建筑、结构、设备共同参与对装配式结构进行设计，最终由设计人员进行深化设计的过程。设计方法需要遵循的原则除了应满足装配式结构使用要求，还应遵循“一体化”、“标准化”、“模块化”、“通用化”的设计原则，通过少规格、多组合的方式提高建设效率，降低成本。

1 BIM技术的简要介绍

BIM技术也就是建筑的信息模型，是在计算机上建立三维模型，将建筑物整体展现出来。在当前阶段，BIM技术在建筑行业，尤其是预制装配式混凝土的结构设计中的应用非常广泛[1]。在对工程建筑进行三维建图的过程中，首先要将建筑物的整体信息进行完全的收集，保证数据的真实性和准确性，将建筑物的细节进行全面的构建。在此过程中，要明确设计规则和标准，并将预制装配式混凝土的参数进行详细的设置，以此来保证工程建筑的效率和质量。除此之外，在工程建筑中使用BIM技术，能够将建筑细节清晰的展现出来，从而最大化的确定建筑过程所需的材料、人力、工艺等，按照计划进行预制准备，避免了材料的浪费，对于节约成本有着很大的作用[2]。并且，在进行复杂建筑的设计、古建筑保护等过程中，使用BIM技术也具有很强的优势，能够在建筑总体方面进行规划和布置。由于BIM具有的独特优势，使其在当前的建筑行业广受好评，并在未来的建筑行业中有着良好的前景。

2 BIM技术在装配式混凝土结构设计应用的优势分析

2.1 提高建筑行业节能效果

BIM技术在应用的过程中，是以信息技术为载体，搭建三维立体化模型，将建筑要求和数据全面的展示出来，并大体上确定建筑所需的耗材，并在建筑的过程中促进各单位和部门的协调工作，减少建筑过程的浪费，起到节约材料和资源的目的，提高建筑行业的节能效果。

2.2 提高工程建设速度，缩短工期

在进行装配式建筑设计的过程中，构件基础可以按照工程的实际需要，完成构件库的构建。在建立构件库的过程中，设计和施工等多个单位的工作都能够获得更好的配合。在生产过程中达到流水线生产的效果，在现场的生产环节以安装构件为主。在这样的过程中，能够减少各方面的投入，并且以机械化生产的方式，促进建设速度的提高，有效的缩短建设工期[3]。

2.3 提高产业一体化建筑方式

在BIM技术基础上，进行预制装配式混凝土的结构设计，能够在设计过程中保证精准度，将设计、准备、施工等环节联系起来，提高对设计图的控制力度，并且将施工指导精确化。与此同时，由于BIM是信息技术平台，因此在进行模型建造的时候，可以将已经完成的施工图加入其中作为基础，并且最终完成模型的建造，提高建筑产业的一体化建造。

2.4 通过三维模拟，有效提升工程质量

在我国的建筑行业中，虽然当前已经开始大量的使用装配式混凝土结构，但是实际经验依然不足。在进行现场施工的过程中，通过BIM技术进行模型建造，并向施工方交底，保证内容信息的清晰准确，这样能够提高对现场施工的质量控制，有利于保证施工过程的标准化，从而提升工程建设的质量[4]。

3 装配式建筑结构设计

如前所述，AutodeskRevitStructure是专门用于结构设计的软件，因此，以其为例进行装配式建筑结构设计分析。装配式建筑对BIM技术的应用已得到行业内普遍认可，以BIM为基础的装配式建筑结构设计，可采用以下方法：根据建筑部品的模数化与标准化进行设计，以建成不同技术相互集成后各结构所需构件的族库，包括预制外墙板、预制梁柱、预制楼梯与预制楼板，对具体的结构进行设计时，可直接从以上族库当中选择标准化构件，并对不同的标准化构件进行相互搭接，形成完整的三维模型，可极大地加快设计工作效率[5]。为充分发挥装配式建筑在设计方面的特点，应加大力度研究并开发具有模数化特点的不同装配式建筑户型，从而为模型库的建立创造良好的条件。通过对AutodeskRevitStructure的不断了解和掌握，了解到族对于Revit的实际使用是十分重要的，能以族创建者自身设计为依据，对不同类型的设置及参数变量进行定义。在Revit中，可以将族分成以下几种。

3.1 可载入族，也称作构件族，主要包含结构的框架和门、窗、柱等基本构件。系统中，构件的族文件属于独立文件，支持独立编辑，同时可在多种项目中多次利用。为计算机配置扩展插件以后，采用以上设计方法，能在族样板文件当中进行装配式建筑构件的标准化及模数化创建，进而形成可以直接使用的装配式建筑结构构件族库，文件采用“.rfa”的格式，除了能作为结构的构件详图，为实际的构件生产绘制详细且正确的图纸，还能在所有需要的情况下下载至项目的实际设计过程当中，以此实现对装配式建筑结构构件设计工作效率的有效提高。

3.2 系统族，在Revit当中进行预定义，无法从外部进行加载，仅可在项目当中完成设置或进行修改，建筑的墙体、屋顶、楼顶及楼梯，均属于系统族。装配式建筑所需各类装配式构件无法直接通过对族样板文件的使用来建立族库，仅可在打开一个格式为“.rvt”的项目文件之后，于项目内根据标准化和模式化要求对预制构件进行设计，然后保存成一个格式为“.rvt”的新项目文件，至此即完成了对构件族库的建立。采用以上在现有的项目文件内进行设计的方法，能形成详细的构件库，进而为装配式建筑中各类构件的生产提供详图设计。然而，需要注意的是，对一个项目进行设计时，无法像可载入族那样在任意时间载入至项目当中[6]。由于系统族对应的构件库仅可以作为一种格式为“.rvt”的文件打开，无法载入至其他项目对应的文件当中，所以软件开发商需要抓住这一难得的契机，加大研究力度，并通过二次开发，使包含楼梯、墙、板等在内的系统族构件，均根据模数化与标准化的要求建立出能在项目使用中直接载入的各类族文件，以此进一步加快设计工作效率。

4 结语

综上所述，就目前而言，我国装配式建筑还不够成熟，但很多主力集团都开始研究这一方面，现在已经在不同的环节取得成果。大力开展装配式建筑的建设，促进BIM在其中的应用和发展，可早日实现预期的发展目标。

參考文献：

[1]俞秋佳.论BIM技术下的预制装配式混凝土结构设计方法[J].居舍，2019（28）：92.

[2]夏敏.装配式混凝土结构设计方法研究[J].住宅与房地产，2019（28）：81.

[3]周旭.BIM技术的预制装配式混凝土结构设计分析[J].中国住宅设施，2019（09）：63-64+89.

[4]龙勇.试论房屋建筑装配式混凝土结构设计及建造工艺[J].建材与装饰，2019（28）：102-103.

[5]王晓辉，邓倩茹，陆苏亮，王为宏.基于BIM技术的预制装配式混凝土结构设计方法探析[J].居舍，2019（24）：62+5.

[6]刘卫辉，贺志坚，郭洁.装配式混凝土结构中钢筋套筒灌浆连接公差积累分析[J].建筑技术，2019，50（08）：947-949.