BIM技术在整体装配式结构设计中的有效运用

孙双喜

(中建科技集团有限公司深圳分公司，广东 深圳 518118)

0 前 言

随着城市化建设进程的快速发展，我国建筑行业也随之发展起来，但同时也导致了严重的资源浪费和环境污染问题。所以目前我国的建筑行业发展在寻求环保化、信息化、工业化和绿色化的发展方向。随着计算机技术的快速发展，BIM技术也随之成熟和完善起来。目前我国建筑行业中广泛应用到BIM技术，优势十分显著[1]。

1 BIM技术介绍

BIM技术是将建筑的功能特性结合物理实体数字化技术，将建筑工程科技化。在建设建筑工程时，利用科学技术传输和分享数据。在建筑建设期间应用BIM技术时的特点在于：开展建设前，利用BIM技术创建建筑模型，这样就可以在尚未施工时看到具体的建筑样貌。BIM技术的透明度较高，可以直观展示建筑物的各种数据。BIM技术还具有一定的协调性。在工程设计和管理期间，利用BIM技术管理者和设计者可以协调好各项工作。在目前BIM的发展实际运行状况中，通过构建数据模型可以发现在后续实际施工期间会出现的问题并采取有效措施进行处理，保证了建设项目的安全性[10]。

2 BIM对装配式建筑结构设计的重要性

2.1 设计阶段

装配式建筑需要工厂先生产建筑物配件，运输至施工现场组装，这就要求工厂的图纸设计有较高的标准和要求。因为建筑物配件十分复杂，所以在设计图纸时，需要工厂设计时反复进行讨论和修改，各个图纸之间有较强的紧密性，当更改一个数据后，就需要随之调整其他数据，工程量巨大。而在BIM技术下进行建模时，当改变某个参数后，可以随之调整其他的数据和尺寸，可以快速找出问题，而无需反复进行修改。此外，在设计装配式建筑所需要的预制构件时，需要多个设计师共同探讨以提升精确度，才能确定最终的预留设计。而在应用BIM技术后，设计师们只需在网络平台上进行交流即可修改设计方案，并展开碰撞实验找出其中的问题，有助于提升设计师之间的合作效率。最后一点，在设计图纸时通过应用BIM技术，可以快速向磁盘内导入模型中各个构件的型号和需求量统计表，简化了多个合作方之间的协调合作流程[2]。

2.2 预制构件的设计

不同的构件材质和尺寸各有不同，可以利用RFID芯片对不同的构件进行编码区分，保证每一个编码的唯一性。同时，每个合作机构可以根据上传的构件调整实际的构件使用情况，保证每个合作方之间的工作无缝衔接。此外，构件厂商也可以对设计师所制定的图纸BIM构件数据信息进行查看，以条形码的形式将这些信息转换为对应的参数后再生产，信息的传递时间显著缩短，生产效率得到显著提升[3]。

2.3 有关构件的运输和装配

运输构件所用的车辆也可以利用RFID芯片技术编码，对车辆信息进行实时掌控。此外，还可以在BIM中输入运输的构件信息、运输的起点和终点等信息，利用计算机的运算能力，算出最为经济高效的一种运输方式。最后可以利用BIM上的构建数据对交付运输方和运输方交付使用方进行自动核对，与传统方法相比，除了节约时间外，也可以有效避免记录错误[4]。

建筑的机械化和自动化是装配式建筑的最终实施目的，所以在装配构件时，需要保证精确度较高，准确定位，保证误差在允许的范围内，对于施工方来说，这些需要的工艺技术水平都较高，而这些需求都可以通过BIM技术进行满足。BIM平台上除了可以输入对应的时间要求外，还可以综合管理制定4D模型，协调配合每个部门之间的进度[5]。

3 BIM技术在整体装配式结构设计中的应用

3.1 预制构件设计中BIM技术的应用

所设计的预制构件的质量直接影响到装配式建筑的整体质量，所以必须加强重视。在预制构件生产前，需要做好设计工作，在这一环节应用BIM技术可以确定好构件的质量标准，利用计算机软件构建三维模型后组装(常见模块如图1所示)，对其质量进行评估。在BIM模型中，可以设置好预制构件的各项参数值，合理设置后，可以保证预制构件的三维模型更加精确。同时，设计人员需要对某个参数进行修改时，相关数据也会随之自动改变，有效节约了人力和时间，使预制构件有更高水平的设计效率和质量。

图1 BIM模型常见模块

3.2 预制构件生产中BIM技术的应用

在生产预制构件时，BIM技术的作用也十分重要。建立BIM模型后，设计人员可以对其中的数据信息随时进行调用，对工程量进行精确统计，有助于降低成本，避免浪费。同时，利用BIM模型，工程人员还可以将生产图纸输出到工厂生产系统中，利用工厂内部智能化和信息化的生产设备，标准化和规模化预制构件的生产。

3.3 协同设计中BIM技术的应用

装配式建筑施工期间有较多的参与方，通过利用BIM技术技术，可以使这些部门之间协同工作，利用BIM技术建立计算机信息交互平台(如图2所示)，每个参与方都可以在此平台上进行沟通交流，共享工程信息，使信息的利用率更高，也可以随时发现结构设计中的问题，及时进行有效解决，为后续提升结构设计水平打下基础。

图2 BIM协同设计

因为BIM技术主要是通过互联网技术向计算机内导入各种建筑模型，分析和计算建筑结构，并直接向计算机中导入结果，从而对建筑结构的模型进行直接观察，对视图进行分析，从而掌握建筑结构的各种优缺点。在完成这一系列操作后存档设计图，但在实际操作期间可能会出现文档丢失、数据丢失等情况，为避免影响正常施工，需要及时备份文档内容。应用BIM技术期间可能会遇到各种问题，需要设计师对此有全面的了解。

4 BIM在结构设计应用中存在的难点

4.1 BIM应用的标准化

建筑工程施工时实现标准化管理和施工可以整合技术力量，有利于形成企业文化，对于建筑工程管理有效性的提升和建筑企业的可持续发展是非常重要的。但现状是建筑工程标准化建设目前还处于发展阶段，尚不完善，尤其是对于BIM技术的应用标准化没有构建起一套成熟完整的操作标准和流程，在建筑工程项目施工时，BIM技术的应用会存在效率低下或者无法达到预期技术效果的情况[7]。

4.2 BIM设计师的紧缺

作为新技术领域，BIM技术近些年才刚刚起步，熟练使用该软件的人较少，尤其是在整个装配式建筑项目施工期间，每个合作方尚未统一认知和了解BIM技术。这时候专业BIM设计师的存在就显得尤为重要。但是在实际中，BIM设计师的数量远远少于需求数量，而且部分BIM设计师的专业水平和能力也存在欠缺，所以在实际应用时常出现BIM专业问题得不到解决的情况，从而对项目进度造成不良影响[8]。

4.3 设计数据的无缝隙传递

BIM技术在装配式建筑工程项目中的应用会涉及到非常多的施工资料和数据的处理，这时候如何保障设计数据的无缝传递，提升传递质量和效率是工程项目负责人和相关人员需要重点考虑的问题。BIM技术引自国外，目前国外相关的设施和软件均十分健全，而我国则刚刚起步，尚未完善软件开发能满足使用需求的公司只占极少数。除此之外，缺乏相应的对策管理后期施工和维护工作，因为我国的BIM技术尚无统一的技术规格，所以合作方之间无法更好地进行协调配合，BIM技术在我国尚未展现出全部优势。

5 结 语

随着社会的进步，科技水平越来越高，建筑形式也随之发展起来。BIM技术就是通过科学技术完成设计装配式建筑结构的过程。装配式建筑结构可以提升建筑期间的工作效率，使施工周期更短、有效利用资源、避免浪费、使工业成本更低，为企业创造更大的经济利益。在装配式建筑期间有效运用BIM技术，可以对建筑设计期间的各种问题进行完善，使建设过程中的工作效率更高。

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