基于BIM技术的装配式结构设计方法探析

朱全鹏

摘要：建筑工业化的发展促进了装配式结构的发展，装配式结构的研究和应用也日益增多。传统装配式结构设计方法从整体分析到构件拆分的思路导致预制构件的种类繁多，不利于预制构件厂的生产，更不利于工业化的生产方式。针对这些难题，可以通过BIM技术建立标准化构件模型，提高预制装配结构设计精度。

关键词：BIM技术;装配式建筑;结构设计

1 BIM技术概要

BIM技术也就是以计算机技术为基础，以三维成像技术为主要渠道，通过对建筑物的结构解析并以三维立体模型展示出来的一种建筑信息建模技术。我国目前预制装配式混凝土结构设计的主要方法就是BIM技术。其技术的优势在于，首先可以根据建筑信息模型的建立，实现对于建筑物之内所有建筑内容的数据显示，能够精确到建筑物结构之内的每处细节，并且能够根据建筑物的细节参数提供预制装配式混凝土结构设计所需要的数据，并以此为依据制定相关的建设标准，从而使预制装配式混凝土结构的设计能够高效的完成，实现整个结构的统一设计和量化标准化生产，进而达到节省工程建筑时间，提升建设效率的总体目的;其次，通过BIM技术的三维成像技术，能够对建筑物进行精准建模，能够清晰而全面的了解建筑物的原材料使用数量，原材料使用的类型以及原材料的质量，提升工程预算的精准程度，提升施工方对于工程预算以及成本造价的把控力度，进而促进建筑工程质量的全面提高。另外，BIM技术也是一门绿色科学技术，其能够起到对于工程项目总体规划、科学建模、土地资源合理化布置等多重效果，提升土地使用的效率与质量，提升對于复杂建筑群落以及古建筑物的保护效力。BIM技术还能够为建筑工程施工设计提供数据支持和有效的图表支持，从而为施工方提供便利。正因为BIM技术有着上述多种综合优势，使得BIM技术在建筑工程之中有着较为广阔的发展前景，也使BIM技术在预制装配式混凝结构设计中得以高效运用。

2 关键环节和案例

2.1 设计和开发BIM深化族库系统

为了提高调用构件的速度，实现快速装配结构构件的目的，需对BIM深化族库系统进行开发与设计，由此生成系统族库文件目录。通过橄榄山快模软件对族系统设计加以深化。当完成对系统族库的植入后，有一个族库系统文件会自主生成在“橄榄山”族的管家内部。使用这个目录文件，就能够看清系统族库每一个文件的详细分类，同时，它还有着非常优越的预览功能。

2.2 应用系统拼装模型

当BIM应用系统设计完成后，通过此系统对模型进行预拼装，同时要保证拼装的快速性，预拼装完毕后，将模型导入具有相应接口的结构分析软件中，对其作结构受力的相关分析与研究。这里就用钢网架雨棚来当作例子进行说明。在RevitStructure软件中，通过BIM建筑信息模型的应用系统选取恰当的族构件，在结合实际情况与条件调整参数族参数，并快速的拼装好钢网架雨棚模型。通常，传统的钢网架雨棚建模对设计师来说是一件很头疼的事情，设计过程不但复杂繁琐，同时也很难达到精度的要求。基于BIM技术设计的应用系统，只需选择恰当的族构件，并适当调整参数完成拼装程序就能完成此项工作，在很大程度上缩短了建模时间，同时也使精度得到了保障，最为关键的一点是，每一构件均附带着相关的材料信息与尺寸数据。

2.3 构件参数化环节

具体分为两步：①对常规构件的信息参数进行查找与搜索，分析研究常规构件的参数化过程;②统计信息的工作完成后，即编制参数族。选择一个合适的模板之后通过族信息完成编辑工作。这里要注意的是，在选择模板的时候，必须要通过Revit的用途，来选定相关的模板文件。其在实际工程项目中可结合具体的情况和条件作出适当的调整与改进。

3 BIM技术的装配式结构设计方法探析

3.1 BIM优化方案

在方案阶段，进行模型的基本建立，对各种预制构件进行预排布，对排布结果进行统计、输出、分析，对轴网及预制构件排布方式进行优化，有效减少预制构件的种类，也就减少了模具种类，提高了模具周转次数。

3.2 构件设计-编制构件参数族

编制构件参数族即是构件参数化的一个过程，是构件设计的重要内容，主要包括以下两个环节。首先，查找常规构件的相关信息参数如类别、尺寸、形状等，进而全面分析常规构建参数化的过程。其次，打开Revit软件，选取恰当的模板文件建立族参数，然后根据族信息编制参数族。例如：在编制B级六角头螺栓的参数族时，首先要搜集与其相关的信息参数，然后在Revit软件中选择基于面的公制常规模型建立并编制参数族。通过其规格参数表可以发现，相同的螺栓规格不一定相同，但在BIM参数族中，不同规格的构建无需重复编制参数族，只需要对六角头螺栓组参数进行修改就能得到所需的规格型号。

3.3 拼装设计-系统拼装模型的应用

在完成BIM应用系统设计后，应对模型进行预拼装，然后将拼装完成的模型导入到相应接口的结构分析软件中，分析其结构受力的相关情况。

例如：在拼装钢网架雨棚时，首先应在Revit-Structure软件中通过BIM应用系统选取恰当的族构件，然后根据实际情况进行族参数的调整与修改后，即可快速的完成钢网架雨棚模型的拼装了。实际的钢网架雨棚建模不但是一个复杂繁琐的过程，而且其精度要求也难以满足。而在BIM设计应用系统中，相关人员只要选择好族构件，完成拼装程序便完成了钢网架雨棚的建模。这一系统不仅将繁杂的建模过程简单化，而且也为其精度的要求提供了保障。

3.4 绘制设计图

完成结构分析环节并对其进行仔细检查后，设计人员应合理利用Revit-Structure软件完成施工设计图纸绘制工作，完成图纸绘制也就意味着完成了所有设计环节。现阶段，Revit-Structure施工图依然以传统的结构平法施工呈现图纸的基本面貌。而在Revit-Structure中可以将其转换为对应的结构视图。在该软件当中结构钢筋字体设置不够完善，通常将Windows字库文件中的REVIT_O.ttf直接拷贝到系统C盘/Windows/fonts路径当中，之后完成拷贝。本文以梁配筋标注为例，对Revit-Structure的平法标注绘制步骤进行简要分析。

首先，可按照实际情况自行编辑结构框架标记族标注配筋。在这一环节应先点击载入族。单击梁标记族模板，之后选择字段来源，添加梁截面标签内容，然后点击共享参数，添加配筋标签的具体内容，最后完成结构框架标记族的编辑工作。

其次，结合梁注释中的内容做好梁柱标注，在绘制其他结构的平法施工图时也可采用此种方法。

4 结语

凭借BIM技术的应用，可以有效地进行装配式修建的规划、出产和施工水平，使装配式修建从规划到运维的出产链条愈加严密、合理。其在装配式建筑结构设计阶段的应用，提高了装配式建筑设计效率，降低了装配式建筑的设计误差，能够实现装配式预制构件的标准化设计。

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