BIM技术在混凝土预制构件生产中的应用探析

唐尚荣

摘 要：随着建筑设计方法的改进，现代设计方法无疑促进了建筑行业的快速发展。而当前时代下建筑工业化成为了研究的热点和重点。预制装配式混凝土建筑作为一种新型产业化建筑模式，与传统的现场浇筑建筑方式相比，无论是在节能性还是在低耗性方面都符合可持续发展的客观需求。BIM技术通过参数化三维模型的支持，将大量与项目有关的参数化信息进行了合理利用，同样发挥了巨大作用。

关键词：BIM技术;混凝土预制构件;生产应用

0.引言

我国处于城市化发展的关键时期，尤其是在全球变暖和节能减排的发展背景之下，建筑住宅的产业化发展问题也成为了重要的研究课题。现代住宅的主要特点在于需求量显著增加，且对于质量方面的要求明确提高。如何改进现有的住宅建造方式推进住宅建设的工业化进程，就将加速和谐社会的建设进程，提升建筑质量和设计效率。

1. BIM技术应用的主要特征

1.1 多元化信息。多元化信息指的是在实际项目的BIM模型当中，建筑构件不仅仅是一个三维可视化构件的虚拟形式，而是从几何形状入手了解到某些非几何属性特征的过程。无论是材料的性能、传热系数还是构件信息、受力状态等，都应该被纳入考虑范围之内。在BIM相关的技术应用当中，建模环节本身会涉及到一个非常重要的概念。我们所说的建筑三维集合图形与建筑构件实际上就是模型图元。这些图元都可以得到参数化管理，包含其中的物理信息、功能信息等。所以从这一角度来看，BIM技术可以在设计阶段为相关的人员提供重要的模型信息，然后将建筑物内所有构件的详细信息以数据库的形式进行存储，在项目后期的管理和应用方面也创造了更加良好的条件[1]。

1.2 参数化关系。参数化指的是模型内的图元之间关系，这些关系可以通过软件进行创建，也可以通过设计者在项目开发的过程中进行设计。参数化的功能为BIM技术提供了非常完善的协调能力，在生产力环节也具备了一定的优势。而在项目中的不同位置进行修改和调整时也需要在整个项目内部进行合理管控。例如在BIM的模型全部建立完成之后就可以直接以此为基础生成平面视图、立面视图和剖面视图等，且不需要像CAD一样先将所有平面图进行设计完毕后再去将对应的立面图和剖面图进行绘制，也避免了不同视图之间存在的矛盾和不一致现象，产生图纸错误和麻烦的可能性也显著地降低了。因而，项目整体的工作效率和工程质量都能因此得到完善。

1.3 统一化标准。BIM的数据具有开放性特点，随着未来工程项目管理软件在BIM数字化信息当中的应用，建筑信息模型将被覆盖到整个工程项目管理的全过程当中，通过建立BIM模型的方式进行各个方面的数据与内容分析。例如Revit当中我们可以在结构分析设置上赋予结构模型正确的构件分析信息，并且从Revit中导入结构数据再展开分析计算。在计算完成之后，就可以将分析结果导入至Revit中进行后续处理并完成结构模型的分析和计算过程。

1.4 专业协同。专业协同指的是当前建筑项目工程复杂要求背景下的跨学科合作模式，这也是未来工程项目实际设计环节必然的发展趋势。在传统的二维CAD时代，协同合作设计往往缺乏比较同意的技术平台，工程项目之间的专业交流往往显得杂乱无章且缺乏秩序。然而BIM技术模型得到应用之后，也给传统的建筑专业提供了新的技术应用平台，信息化的BIM模型允许对各个方面信息的查询和应用。例如设计阶段的进度信息、施工阶段的质量信息与管理阶段的性能信息等。架设专业结构设计人员要修改相应的技术参数时，就可以在BIM模型之上进行相应的施工模拟来控制工程施工进度，实现专业化的协同工作模式[2]。

2. BIM技术在混凝土预制构件生产中的应用

2.1 三维建模与调整。通过BIM技术可以初步地指导预制构件和预制构件所需要的三维模型设计，然后使用Revit Structure进行模型的设计和建立。按照计算结果，我们可以做好模型基础下的钢筋设置、管线设置等，并且建立预制构件所需模板的模型完成初步设计。在预制构件内部我们可以利用Revit所具备的检测和碰撞功能进行检查，如果有相应的碰撞情况则需要返回至模型处进行重新的优化与改进。如碰撞测试方面可以进行反复测试直至碰撞检测结果为零。目前施工图主要的设计涉及内容包括钢筋管线不知抢矿、连接件信息、配件编号、预埋件内容等。我们利用BIM技术生成不同阶段的预制构件和生产文件之后，也能将获取的三维模型导入相应的软件当中，使用软件本身的分析功能来完成预制构件模板的模拟安装和布置环节，生成可以指导施工过程开展的模拟动画。此外利用三维模型，可以完成预埋件等相关内容的模拟安放，并且使用三维模型来模拟混凝土的浇筑过程。

2.2 明细表与信息生成。将Revit生成的三维模型生成明细表之后，就可以对混凝土的用量、钢筋用量和预埋件等有关信息进行统计，然后将其中的一些关键内容进行编号统计。具体来看预制构件明细表的内容包括加工图纸层面的钢筋规格、材料性质、管线尺寸、材质内容、混凝土用量等。在造价信息方面，Revit Structure建立预制后的三维模型也可以成为造价信息的主要参考来源，这些信息在得到统计之后，相关施工单位也可以进行记录和规划对不同的构件信息进行汇总并将其制作成为表格内容。

2.3 预制加工。预制加工利用BIM技术所生成的指导性文件进行分阶段指导，并且对BIM技术形成的文件进行现场管控，展开尺寸的检查等。例如钢筋和预埋件信息就可以成为模拟动画的组成部分，并且对应BIM技术形成的文件进行管线布置和检查等。混凝土的现场浇筑、质量检查和生产校正等内容也可以进行设置[3]。

2.4 图元分析。模型图元Revit最为基本的图元信息就是构成星系模型的基础，并且是实体构件对象所具有的图形元素内容。模型图元本身也包括主体图元、构件图元两个方面的内容，主体图元指的是组成建筑物的主体构件，而构件图元则是在主体图元之外的依附性内容。在当前的BIM参数化模型当中，图元之间本身也存在着相互的关联性。例如楼梯间的层高要进行修改时，则楼梯的高度会随着层高的变化发生变化[4]。换言之模型图元并不单纯地包含二维图形，还包括构件模型具有的实际含义，以便于对各种信息进行更新。模型可以从不同的观察角度对模型的平面信息、立面信息和剖面信息等进行管控，明细表内容中也统计了不同构件内容的属性。总体而言视图图元和模型图元都是相互关联的，且模型进行修改之后，视图就会得到更新和改变，减少了手动修改可能出现的出错情况。

3.结语

现代社会BIM技术越来越成为建筑行业的主流技术类型，且国家高度重视并发展装配式建筑的前提之下，BIM技术将在预制构件生产环节进行明确的指导和应用，让整个施工过程变得简单、有序，让制作过程变得精细化和智能化。在未来的建筑产业化进程当中，BIM技术将发挥更加关键的功能，在标准化技术层面的基础上为整个建筑施工过程提供相应的技术支持。

参考文献

[1] 李瑞丰， 麻建锁， 蔡焕琴. BIM技术在混凝土预制构件生产中的应用研究[J]. 建设科技， 2017（15）：29-31.

[2] 田东， 李新伟， 马涛. 基于BIM的装配式混凝土建筑構件系统设计分析与研究[J]. 建筑结构， 2016（17）：58-62.

[3] 赵亚军. BIM技术在PC预制构件工厂建设和运营中的应用[J]. 上海建材， 2016， 192（02）：12-15.

[4] 肖建庄， 胡茂昂， 王婉. 基于BIM的混凝土结构构件再利用构架[J]. 结构工程师， 2017， 33（03）：8-15.