BIM 技术在轻钢结构装配式建筑的应用路径探究

摘 要：随着近些年我国建筑领域技术体系的不断创新，现代化技术已经成为推动建筑工程高效发展的主要工具，因此文章以BIM技术为切入点，分析该技术在轻钢结构装配式建筑规划中的应用方法。综合轻钢结构的设计、生产以及施工的实际应用需求，定位其中的重点内容，并且通过具体的工程案例，阐述BIM技术实际的应用方法，以此提升BIM技术的应用价值，同时为我国装配式建筑的高质量发展奠定良好基础。

关键词：BIM技术;轻钢装配式建筑;应用路径

中图分类号：TU758.11                            文献标识码：A                               文章编号：2096-6903（2022）03-0043-03v

0 引言

文章是以技术分析法以及案例分析法作为主要方式，综合BIM技术在轻钢结构装配式建筑中的实际应用进行探讨，以全面提升装配式建筑的施工合理性以及標准性作为主要目的，意在能够为相关工程的创新提供技术保障。

1 BIM技术在轻钢结构装配式建筑中的应用需求分析

1.1 设计阶段

科学合理的设计方案，能够有效提升装配式建筑后期的施工效率以及应用价值，因此在轻钢结构装配式建筑设计的过程中，需要满足以下几项需求，这样才可以提升建筑的综合效益。

（1）落实设计方案优化。在方案设计的过程中落实好设计细节的优化，可以直接通过BIM软件打造三维立体模型，运用集成技术，结合业主以及实际施工环境中的各项需求，充分进行各项细节的整合和管理，能够选出多种灵活性的方案，满足实际的施工需要[1]。

（2）落实参数设计。装配式建筑是通过工厂集中预制生产的方式生产建筑构件。因此设计师需要结合统一的标准进行建模，同时也要综合项目的实际情况和业主自身的施工需求进行针对性调整，这就需要打造丰富的数据库，数据库中要涵盖当前装配式建筑的各项结构参数，在进行结构调整和设计的过程中，要综合已知的参数进行科学匹配，并且结合不同工程的实际情况进行针对性调整。

结构建筑师则需要依托三维立体模型，落实好轻钢型建筑结构的规范性设计，同时也涉及到了各个领域的相关信息验算，比如设计依据以及建筑结构荷载等。

给排水设计师以及电气设计师也需要结合具体的管线施工需求进行设计，这其中的参数化设计，主要涉及到了生产厂家的生产标准、管道的截面尺寸、产品类型等相关信息。

（3）进行碰撞检查设计。装配时间做的施工需要大量不同结构的建筑构件进行组合，比如钢柱、钢梁、钢制楼梯、轻钢龙骨隔墙等。在前期设计的过程中，必须要结合不同结构之间的碰撞情况来进行设计，因此需要直接构建可视化的三维信息模型，能够清楚地看到各个碰撞点有限的时限，空间布局方案的调整。以上这些问题都需要利用BIM技术来进行优化。

1.2 生产阶段

（1）生产材料的工程量统计。装配式建筑的生产涉及到了大量信息以及文件，这些建筑信息能够为后续的工程体系优化提供有效保障，因此需要进行有效的保存以及分类管理，还需要结合实际情况能够准确地输出相关统计表，比如门窗统计表、部品数量统计表、各类钢材重量统计、连接件种类统计等。这些信息数据的有效统计能够为后续的建筑结构生产数量以及材料数量提供有效依据，合理地进行商品材料的采购、运输计划、储存库管。

（2）提升生产精度。装配式建筑的生产精准性是直接影响后期综合效益的是基础保障，因此及时地落实好整体工程的设计以及创新，实现生产参数和相关细节的把控，至关重要。例如在工厂集中生产的过程中，可以直接将前期设计的相关信息模型以及具体参数，录入到生产车床中，这样能够直接进行精细化生产，不仅可以节约时间，也可以提升精准度，降低错误率[2]。

（3）落实信息查询。借助基于物联网与互联网的RFID技术，可以实现部品构件的信息化、可视化管理，保证了轻钢结构装配式建筑项目全生命周期中的信息流更加准确、及时、有效。

1.3 施工阶段

（1）进度控制。实现进度控制，能够有效提升整体工程的综合效益，同时也可以实现成本的管控。而装配式建筑本身涉及到了较多的环节，每一个环节的信息较为复杂，必须要及时地进行信息调控以及相关细节的管理，这样才可以有效实现进度管控。

（2）实现施工质量的提升。全面增强工程项目的质量，需要结合以下这两个方面进行探讨。

首先是产品的质量管理。针对施工作业现场的一系列行为以及工序进行全程的追踪和记录，并且能够结合数据进行分析，这样可以快速地掌握风险因素以及不确定因素，提升产品的综合质量。其次为技术质量管理。通过软件平台，针对整体施工技术进行动态模拟，能够有效地发现当前技术体系中存在的主要问题，这样才可以避免实际施工作业过程中出现安全风险。

2 BIM技术在轻钢结构装配式建筑的应用

2.1 工程设计

基于BIM的参数化设计特点，可以直接通过BIM软件来进行装配式建筑结构的设计，能够有效改变原有的设计理念以及设计方法。在前期设计阶段，可以将整体建筑分解成不同的单元，每一个单元模块都有其自身的标准和主题。而BIM软件能够结合不同单元进行有机组合，打造新的组合形式。如图1便是建立在钢柱单元、钢梁单元、龙骨隔墙单元、门窗系统的基础上进行组合形成的最基础钢结构框架。

我们可以将每一个单元称作是制作软件中的“族”，每一个“族”直接相互搭配，可以形成新的框架结构，同时在进行整体设计的过程中，还需要综合最终的设计结果进行质量检测以及碰撞修改，不需要重新建立一个新的文件，从而有效提升了各结构参数优化的效率和质量。

除此之外还可以实现整体结构的协同设计和深化彻底。所谓的协同设计则是建立在具体工程结构的角度实现原有2D图纸向3D模型的转换，将原有单独的项目向各工种协同完成的项目角度进行转换，由原有的离散设计逐渐转化为整体性设计的方法。直接通过BIM模型能够为各工序的设计师提供统一的共享平台，其中大量数字化的模型可以进行可视化组合，让各个工序之间具有联动性，比如结构设计环节与后期的施工环节进行融合，通过可视化3D模型能够有效发现工程中存在的错、漏、碰等设计失误，减少了返工造成的经济损失和工期损失。

2.2 生产加工

（1）材料工程量的统计。通过BIM技术能够有效计算施工所需要的各个零部件以及相关数量。直接将具体的明细表导入到Excel软件，可以快速地分析具体构件的实际尺寸、形状以及具体的产品特性。然后结合这些差异性进行统计和分析，可以进一步减少人为区分所浪费的时间，同时也能够提升最终分组的精准性。将最终分析的结果以图形或者文件的方式输出，会自动生成具体的百分比以及重量信息，这样可以为后续工程的成本以及采购工作创新奠定良好基础。

（2）三维模型的构建。轻钢结构装配式工程往往涉及到了大量结构的前期预加工，而通过BIM模型可以有效指导生产加工环节。通过调取部品模型的三维视图、參数尺寸，可以用于直达相关部品的加工生产。比如针对模型的内容进行深化，能够形成最基础的加工图以及施工样图，这样可以为后续的结构生产以及安装施工提供有效指向。

（3）信息查询。以BIM技术为基础构建的软件，能够实现最基础的图纸分类以及信息查询，如可以为具体的加工生产提供详细的材料报表、加工图、构件示意图、装配图等相关信息[3]。综合这些信息，可以预先进行施工方案的模拟和验证，能够了解具体钢结构节点的实际情况，从而优化生产环节。这不仅可以节省原材料，也可以快速便捷地打造符合实际施工需求的结构体系，方便后续的安装。

2.3 现场施工

装配式建筑的施工现场需要进行精细化管理，其中落实好各个环节的控制，能够有效提升整体施工质量。BIM技术在施工环节中的实际应用流程如图2所示。综合整体流程来看，其能够打造高质量的可视化体系，同时可以有效实现成本、质量、材料、场地等多领域的管控。

除此之外，利用BIM技术还可以实现以下几个方面的施工管理。

首先实现进度计划可视化管控。通过BIM模型与进度计划构建关联，能够建立在时间以及空间信息整合的基础上，打造4D管控模型与3D管控平台相比，4D管控模型的可视化程度更高，能够有效展现具体的施工进度以及不同工序之间的复杂关系，这样可以实现动态化施工进度监管。可以使项目管理人员在轻钢结构装配式建筑施工直观地了解各部品系统的施工顺序，掌握进度管理的关键时间节点，优化施工进度计划。

其次，可以营造对比性的进度管理方案。结合工程项目的具体施工内容，落实里程碑控制节点的制定，然后设置里程碑任务计划，能够直接对应前期的施工方案以及具体的完成时间节点，分析实际施工的可调整。

再次可以实现施工方案模拟。针对部分关键节点或者重点工序可以落实好仿真模拟。通常来讲，利用BIM技术进行可视化的复杂工序分析，提前模拟关键位置的具体施工工序以及施工工艺，能够为后续的施工方案优化提供有效保障。

3 BIM技术在轻钢结构装配式建筑的应用案例

本项目为典型的轻钢结构装配式工程项目，项目的所在地为热带气候区域降雨量充沛且潮湿多风整体的建筑项目占地面积为6280平方米，建筑面积为5139平方米。整体工程地上结构为三层，设置了局部夹层，主体是轻钢结构支撑体系，部品大部分为工业化产品。项目类型为国际工程项目设计和施工为同一家企业，由于项目四面环海，施工风险较高。

经过多方商讨之后，拟定利用BIM技术作为主要的施工技术体系。基于住宅集成商的项目组织进行了BIM应用团队组织架构以及BIM应用实施流程的设计。在前期设计阶段便综合BIM技术的实际应用落实了基础分析，打造以Revit软件为基础的建筑模型。建立在可视化空间分析以及性能优化的基础上，结合各专业碰撞检测以及深化设计，进行了针对性的研究。

在项目的加工阶段，利用三维模型指导具体的结构加工以及信息录入。综合具体项目进展，提出具有科学性以及标准性的BIM应用流程和解决方案。结合最终的实际应用成效，工程进度比预期时间缩短了20天，有效降低了成本，同时提升了施工的效率;以BIM软件作为建筑性能分析的主要载体，进一步优化了室内的空间布局，将原有的两层房间改制为三层，有效提高了屋盖下的净空空间利用效率;同时建立在碰撞检测的基础上，发现了碰撞点50余处，节省人工费以及材料费。高达30余万元;在加工以及生产的过程中，有效提升了加工的准确度，促使容错率减少15%左右，缩短了近15%的组装时间。

4 结语

综合整体成效来看，利用BIM技术来实现钢结构装配式建筑的施工管理以及前期设计，能够打造具有联动性的生产管理体系，不仅可以有效降低施工成本，缩短施工时间，也能够实现标准化建设以及精细化管理，全面提升建筑结构施工管控的现代化程度，也可以为我国的建筑体系优化发展奠定良好基础。

参考文献

[1] 王亚芸.装配式建筑引领建筑业未来发展[N].新疆日报（汉）， 2021-12-07（007）.

[2] 王舟.基于BIM技术的装配式建筑钢结构布局优化[J].智能建筑与智慧城市，2021（10）：82-83.

[3] 胡银生，綦飞鸿，符传享.门式钢结构装配式墙板施工技术分析[J].建筑技术开发，2021，48（17）：1-2.

Research on the Application Path of BIM Technology in Prefabricated Buildings with Light Steel Structure

ZHU Tianjiao

（China Railway 11th Bureau Group Hanjiang Heavy Industry Co.， Ltd.， Xiangyang  Hubei  441000）

Abstract： With the continuous innovation of my country's construction technology system in recent years， modern technology has become the main tool to promote the efficient development of construction engineering. Therefore， the article is based on BIM technology， with light steel structure prefabricated buildings as the main Analyze the object to start research. Comprehensive design， production and construction practical application requirements to analyze the technical system， and through specific engineering cases to illustrate the practical application angle and application content of BIM technology， in order to further enhance the application value of BIM technology in the field of construction， at the same time Lay a good foundation for the high-quality development of prefabricated buildings in my country.

Keywords： BIM technology; light steel fabricated building; application path

收稿日期：2021-12-20

作者簡介：朱天骄（1989—），男，河北衡水人，本科，工程师，研究方向：工程设备制造与施工生产。