BIM技术在装配式建筑结构设计中的应用

摘 要：在国家经济建设的发展之下，我国城市化建筑越来越多，规模也越来越大。随着城市化人口数量的增多，在建筑企业加快建设的步伐的同时，建筑工程项目的质量也面临更高的要求，这就促使了装配式建筑结构的发展。自2015年以来，装配式建筑结构逐步地应用到大量的建筑工程项目之中，为我国工程建设的发展做出了卓越的发展。为了进一步地提升装配式建筑结构的质量与施工进度，建筑企业采用了一些先进的施工技术，例如，BIM技术。该技术的出现，以其独特的功能，极大地优化了我国装配式建筑结构的设计过程，在展现数字化模型的同时，也克服了一些施工中的问题。在本文中，阐述了BIM技术和装配式建筑结构的设计要点，在分析其引入价值的同时，研究了该技术的应用。

关键词：BIM技术；建筑工程；结构设计；应用研究文章编号：2095-4085（2024）06-0124-03

0 引言

当前，在经济建设发展以及城市化进程的带动之下，我国建筑行业迎来了巨大的发展，各个区域涌现出了大量的建筑工程项目，其数量以及规模逐渐增大。随着人民对建筑结构需求的增大，建筑企业必须在施工质量以及施工进度方面加大力度，这促使了装配式建筑结构的应用。作为我国建筑工程中的一种，装配式建筑结构的出现与应用为我国建筑企业的发展以及工程项目的建设发挥了重要的作用。然而，随着装配式建筑工程项目的应用，不可避免地遇到了一些问题，尤其是在建筑结构设计方面。BIM技术的出现，为我国装配式建筑结构的设计带来了春天，极大地改善了其设计流程，在优化设计方案的同时，再现了装配式建筑结构，形象地展现了建筑企业的设计理念以及设计方案［1］。

1 装配式建筑的简要论述

在当前建筑工程项目中，一种名为装配式建筑的结构得到了广泛的应用。对于装配式建筑结构来说，主要指的是预先通过相应的结构设计对建筑物中的构件进行装配，再将这些预制建筑进行现场装配。这种装配式建筑结构与传统浇筑结构对比，具有众多优点，例如，快速施工、节能、环保等。但是，也存在着一些缺点，例如，设计难度大、整体性差等。

2 BIM技术应用的重要价值

2.1 在最大程度上改善施工管理的现状

对于传统的装配式建筑结构施工项目来说，技术人员需要在预制过程中进行实时地监督与管理。同时，与其他建筑物工程相似，传统装配式建筑结构的施工项目容易受到技术人员的专业水平、观察能力等因素的影响，从而使得整个施工过程的成本不易控制。另外，装配式建筑工程的施工质量极度依赖于设计的精确度，采用传统的方法，难以有效地保障客户需求的精确度，给现场施工带来了一些难度。在引入BIM技术之后，技术人员能够将实际施工现场的一些数据信息直接输入到相应系统之中，生成相应的数据，对装配式建筑工程每个环节中所需的物料以及人员成本等进行精确地计算，以便于确定合适的施工成本。同时，基于BIM技术，建筑企业的技术人员能够依据施工现场的条件对装配式建筑结构进行充分地、详尽地设计。当按照科学理论进行结构设计之后，BIM系统能够对此结构进行详细地分析，一旦发现缺陷与不足，可以给出一些解决方案，从而在很大程度上保障装配式建筑结构设计的准确度。另外，BIM技术的应用，能够使得施工现场的实际数据在各个部门以及各个施工工序之中进行良好地协同交流，从而大大降低了施工人员的人数，在一定程度上优化了施工管理［2］。

2.2 提升了施工的可视化程度

BIM技术在装配式建筑结构的应用，能够使得施工现场得到可视化的效果。即，在将一些工程数据以及资料输入到BIM系统之时，技术人员能够根据BIM技术以及这些实际的施工信息，对其进行三维建模，详细地设计装配式建筑结构的施工内容，形象地展示施工现场的资源利用情况，并能够根据施工环境的不同，对其进行管理与协调。另外，基于BIM技术的建模功能，可以较好地将装配式建筑结构每个环节中的模型与施工单位进行充分地共享，使这些部门能够明确各自的任务。在BIM技术应用到装配式建筑结构之后，一些计算人员能够通过BIM管理平台，对施工现场所需的预制件进行合理地设计，并进行虚拟加工，在应用到装配式建筑结构三维模型之后，能够通过科学的理论计算以及分析，对这些预制件的尺寸、性能以及形状结构进行比较与设计，从而实现了对施工现场的严格控制，在规避一些装配式建筑工程施工质量问题的同时，极大地提升了装配式建筑工程的施工质量，也能够有效地保障施工的进度。例如，基于BIM技术的可视化能力，建筑企业的技术人员能够对装配式建筑结构的预制构件尺寸以及其他参数进行调整，并可通过BIM技术中内置的科学理论知识，对这些调整后的尺寸参数进行详细的计算与分析，明确这些修改是否能够满足实际的装配式建筑结构需求。BIM技术可视化能力的出现与引入，能够使得装配式建筑工程的整个施工现场得到较好地呈现，从而在很大程度上规避了一些施工误差以及设计错误，有效地提升了施工的质量，为装配式建筑结构的使用提供了巨大的贡献［3］。

2.3 有助于加强施工进度的控制

自BIM技术引入到装配式建筑结构施工现场之后，在进行各种预制件以及各个施工流程可视化操作的同时，建筑企业的技术人员能够依据这些设计，计算出详尽的施工计划以及流程安排，在最大程度上规避工程质量风险，降低一些常规因素对工程施工计划的影响，从而有效地保障了装配式建筑工程的施工进度。即使是因为多个因素的影响导致技术人员需要对施工现场进行设计变更，也能够利用BIM技术的可视化建模技术，将这些影响考虑在内，重新设计施工的计划与流程，在使用一些有效地解决措施之后，能够在最大程度上规避其他影响施工进度问题的出现，有利于缩短施工周期。同时，与其他的建筑工程项目类似，在进行装配式建筑结构施工的过程中，容易产生一些噪声污染以及光污染。因此，这些装配式建筑工程往往会在晚上进行现场装配，从而降低对周边居民以及周边环境的影响。BIM技术的引入，能够通过精确的计算，将装配式建筑结构施工中产生的噪声污染以及光污染进行可视化呈现，从而能够针对这些分析与计算数据，制定出相应的措施，降低施工现场的噪声污染以及光污染，使之可以在白天进行作业，有效地保障了施工进度，提升了建筑企业对施工进度的控制力度［4］。

3 装配式建筑结构设计中BIM技术的应用

3.1 应用于工程模拟

对于装配式建筑工程来说，如果能够在施工之前进行有效地规划与模拟，则能够极大地增强施工的合理性与完善性。引入BIM技术之后，施工人员能够采用该技术的强大建模能力，对实际的施工现场进行合理的建模，基于这些可视化模型，能够较好地模拟出装配式建筑工程结构在实际施工中的施工效果、能耗分析以及成本计算等等，从而为后续的施工打下良好的基础。例如，在进行一些区域的建筑设计之时，建筑企业的技术人员在BIM技术操作平台之上，能够将此建筑区域附近的环境以及自然条件进行详细的建模，并进行装配式建筑结构施工现场的模拟，通过与初始设计图纸的比较，结合施工质量以及施工进度，从而对其设计进行调整与优化，使得技术人员能够对装配式建筑结构施工进行更加详细的设计与规划，通过施工条件与施工设计的有效结合，大大提升了装配式建筑结构整个施工过程的工作效率，在完善设计的同时，有利于后续的现场施工［5］。

3.2 应用于设计方案

无论是在哪个工程项目中，在施工之前，必须对其进行设计以及规划。对于装配式建筑结构来说，BIM技术的引入，能够在其设计之初，搭建一个良好的、符合实际条件的三维数据模型，从而根据此三维设计模型，较好地判断出装配式建筑结构的实际效果图，可视化地呈现给客户，并根据客户的需求，进行相应地调整与优化。另外，在BIM技术数字化建模之后，技术人员能够对建筑结构进行详细的划分，并根据建筑结构的设计要求，对其资源的投入、工程造价进行有效的分析与计算。同时，BIM技术的三维建模，在将装配式建筑结构具体化之后，能够有效地分析整个结构的构成以及相应的施工标准，从而对设计方案进行最大程度的细化与分析，以保障其满足实际的需求。在将每个过程具体化之后，需要进行实际的组装，BIM技术提供了可视化的组装分析，从而判断出这些设计方案的可行性，为设计方案的详细分析、优化完善以及应用提供良好的保障。

3.3 应用于预制构件生产

在设计阶段，BIM技术可以实现对预制构件进行精确的建模和设计。首先，通过三维模型，设计师可以准确地绘制出预制构件的尺寸、形状和位置等信息，避免了传统平面图和图纸的限制。设计师可以根据BIM模型进行构件的优化设计，提高构件的结构性能和施工效率。同时，BIM模型还可以进行可视化展示，帮助设计师和工程师更好地理解和评估构件的设计方案。其次，在预制构件的生产过程中，BIM技术可以实现构件的智能化制造。通过将BIM模型与机械化设备和生产线相连接，可以实现构件的自动化生产。BIM模型中包含了构件的几何信息、材料属性和施工工艺等重要参数，可以直接应用于机械化设备的控制和操作。通过BIM技术的应用，可以减少人工操作，提高生产效率和质量。最后，在施工阶段，BIM技术可以实现预制构件的准确安装和施工。通过BIM模型，可以对构件的安装位置和顺序进行优化和规划。施工人员可以通过可视化的BIM模型，准确地理解和执行构件的安装要求，提高施工的准确性和效率。同时，BIM模型还可以与施工工具和设备进行集成，实现施工过程的自动化和协同工作。

3.4 应用于施工场地的布置

在施工场地的规划和布置方面，BIM技术可以实现对场地的三维建模和优化布局。通过BIM模型，可以准确地建立场地的三维模型，包括建筑物、道路、临时设施等。施工团队可以基于该模型进行场地规划和布局，合理安排施工设备和材料的位置，以提高施工效率和安全性。同时，BIM模型还可以与工程管理软件进行集成，实现对施工进度和资源的管理和控制。其次，在材料管理方面，BIM技术可以实现对施工场地材料的追踪和管理。通过BIM模型，可以将材料的信息（例如类型、规格、数量等）与模型进行关联，实现对材料的精确管理和追踪。施工人员可以通过BIM模型查看材料的位置和状态，准确掌握材料的使用情况，避免材料浪费和缺乏。同时，BIM模型还可以与物流管理系统进行集成，实现对材料的供应和运输的自动化控制。

3.5 应用于深化架构的设计

BIM技术可以通过三维建模的方式帮助设计师深化架构设计。传统的建筑设计中，设计师往往需要根据平面图、立面图和剖面图等二维图纸进行设计，这样容易出现设计错误和遗漏。而BIM技术能够将建筑的各个部分以三维模型的形式显示出来，设计师可以直观地看到建筑的整体效果和各个部分之间的关系，从而更好地进行设计。其次，BIM技术可以提供多种分析工具，帮助设计师进行结构性能的评估。装配式建筑结构设计中，各个构件之间的连接方式和材料的选择都对结构性能有着重要影响。通过BIM技术，设计师可以进行各种结构分析，包括静力分析、动力分析和热力分析等，以评估结构的强度、稳定性和热工性能。这样设计师可以根据分析结果进行必要的调整和优化，确保装配式建筑结构的安全和稳定。最后，BIM技术的应用还可以实现设计与施工的无缝衔接。装配式建筑结构的特点是构件的预制和现场组装，设计师需要与施工人员密切合作，确保设计方案的实施。通过BIM技术，设计师可以将设计模型与施工模型进行无缝对接，实现信息的共享和交流。这样可以减少设计与施工之间的误差和沟通成本，提高施工的效率和质量。

4 结语

综上所述，BIM技术在装配式建筑结构设计中的应用，为设计师提供了一种全新的工具和方法，使得设计过程更加高效、准确和可靠。通过BIM技术，设计师可以以三维模型的形式进行深化架构设计，实现设计与施工的无缝衔接，提高建筑质量和施工效率。BIM技术还可以通过结构性能评估和构件自动化设计等功能，帮助设计师进行优化和调整，提升装配式建筑结构的安全性和稳定性。随着BIM技术的不断发展和应用，我们相信未来装配式建筑结构设计将迎来更多的创新和突破，为建筑行业带来更多的价值和发展机会。

参考文献：

［1］董杰.BIM技术在装配式建筑结构设计中的应用分析［J］.世界家苑，2022（16）：31-33.

［2］李杰.BIM技术在装配式建筑结构设计中的应用研究［J］.世界家苑，2022（1）：7-9.

［3］朱丽，杨宇，戴伟娥，等.BIM技术在装配式钢结构建筑深化设计中的应用［J］.广西城镇建设，2022（12）：69-75.

［4］贾士武.BIM技术在装配式建筑设计中的研究与实践新探［J］.陶瓷，2022（7）：146-148.

［5］秦金凤.BIM+装配式技术应用现状及案例分析［J］.萍乡学院学报，2022，39（3）：20-24，31.