BIM技术在装配式建筑设计中的运用

2021-07-20张杰杰

探索科学(学术版) 2021年6期

张杰杰田磊

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装配式建筑设计因具有效率高、技术含量高、多样化等优势在建筑领域中占据了一席之地。同时,装配式建筑作为新型建筑设计模式之一有不完善之处,需要深入研究,但是装配式建筑在建筑领域中的应用越发广泛,也越来越符合现代化的建筑设计需求。随着BIM技术与装配式建筑设计的深度融合,装配式建筑地位得到提高,越来越多人开始接受这种建筑模式。

一、BIM技术和装配式建筑概述

(一)BIM技术。BIM技术指的是建筑物信息管理技术,该技术是通过数字仿真虚拟系统建立建筑三维模型,通过手机加工、合成工程信息获得三维模型,高度还原实物[1]。该技术在装配式建筑设计中的运用可以使建筑专业设计信息以及相关标准结合起来,进而构成三维模型,并能够为建筑设计提供信息共享渠道。BIM技术在应用时,利用系统可以筛选各种设计,为设计人员提供纠错服务,同时可以将设计好的方案传输到系统内,系统会自行识别分析各项参数,精准控制构建误差,提高预制结构精确度。

(二)装配式建筑。装配式建筑是由建筑各部分匹配形成的一种建筑,该建筑模式不同于传统建筑模式,它只需要在工厂预制墙体、柱子、门窗等部件,后续直接将这些部件装配起来即可形成完整建筑。在正式安装这些预制件时,用特定方式将这些部件运输到施工地点,并按照要求组装这些部件,最终形成建筑物。

相对于传统建筑,装配式建筑精确度更高,所有部件都是应用BIM技术精准分析、测量、处理制作而成的,生产尺寸统一,准确度较高。组装部件时,采用专用设备组装,误差小,组成的建筑更精致、安全、稳定。同时,装配式建筑生产效率更高,这时由于装配式建筑只需要组装部件即可,无需人力,只需要采用特定机器就能够安装完成,形成最终建筑,整个建筑工期自由,基本不受外界环境影响[2]。

二、装配式建筑中BIM技术的运用

(一)图纸设计。装配式建筑设计时,采用BIM技术可以优化预制部件的设计图纸,提高建筑构件的设计精度。与CAD软件所绘制的二维图纸不同,BIM技术制作而成的模型更加立体,该模型是基于数据动态关联建立起来的,若是改动某一构件参数,整个模型的参数也会随之更改,图纸修改工作十分便利。采用三维虚拟仿真系统建立建筑物结构模型时,需要对工程进行全面勘察,在对建筑侧柜、地质勘测时,该系统可以获得建筑设计相关参数,并将所得设计参数信息上传至系统数据库内,数据库能够对建筑构件尺寸进行分析,提高预制构件设计的合理性和科学性[3]。采用结构分析模型能够拆分构件,所得构件的界面、材质、轮廓等信息可以为图纸科学设计提供参考。就图纸管理而言,为了使构件尺寸符合工程设计需求,需要建立数据模型,并优化操作方案,深入分析设计图纸,对于其中的不合理之处要及时调整。

(二)钢筋设计。利用BIM技术可以得到建筑物信息图纸,例如建筑剖面图、平面图等,同时也能够得到建筑钢筋、材料等规格信息,根据这些信息设计装配式建筑钢筋。在设计钢筋时,采用BIM技术可以准确分析钢筋数量和位置信息,使钢筋布置能够更加科学。在设计预制梁钢筋时,需要断开梁跨中后浇段纵筋,合理设计浇段能够为套管安装提供保障。通过对梁段最大值进行分析来加密设计箍筋,明确箍筋的数量以及间距。在模拟分析箍筋以及纵筋时,利用BIM技术可以获得与实际模型接近的数据参数,确保钢筋设计科学,进而为其他工作进行提供保障[4]。实际工作过程中,利用BIM技术可以实现构件可视化分析,系统可以直接将制作而成的预制构件加工图以及连接构造图上传到预制构件加工厂,加工厂会根据预制构件要求分配给不同部门生产加工,加工时也会对这些构件进行优化设计,修改内部细节,确保整个设计能够满足建筑和施工要求。

(三)埋件布置。在装配式建筑设计过程中,埋件布置作为主要部分之一要遵循拆分细则布置结构。为了保证埋件布置水平和现场作业效率,需要选择好预制埋件内嵌组,对此,在设计时调节预制强柱和钢板等相关参数可以提高整体参数的合理性。利用BIM所得最佳参数能够为布置埋件提供参考。例如,设计装配式墙体时,通过Revit能够创建共享参数组,汇总分析加气块材料尺寸。对于砌块被剪切部分可以自动计算砌筑砂浆用量,确定过梁数量、位置等,科学分析预埋件数量以及位置。在存储完相关埋件布置参数后,需要对其进行分类合并、分析处理,以便为建筑设计、建筑施工以及检测等工作提供参考。

(四)拼装模拟。建筑施工时需要开始拼装预制构件,但是各部分拼装的顺利性和完整度由工程设计合理科学性所决定。要想提高建筑施工作业效率,有效控制成本与进度,设计时需要模拟拼装构件,明确其中的问题,提前解决这些问题[5]。实际工作过程中,利用BIM技术来检查预拼装、碰撞工作,并拼装梁、柱等复杂结构,优化建筑结构节点,防止施工时出现碰撞现象。利用BIM技术可视化分析功能对梁端锚入节点进行模拟,提高节点性能。同时,通过项目模型进行碰撞检查,检测钢筋冲突节点,避免施工时出现问题。碰撞检查中,利用BIM技术可以模拟构件和机械运行轨迹,实现动态碰撞检查,查找碰撞点,优化施工项目,增加建筑效益。