BIM技术在装配式建筑结构设计中的应用

摘 要：在建筑设计、构件制造以及建筑工程领域，装配式建筑结构与传统建筑呈现出极其显著的差异。将预制加工好的组件，通过吊装、运送到施工现场，并进行组装，从而产生的一种具有使用功能的新型建筑。装配式建筑对工作环境和设计建设速度都有较高的要求，因其涉及巨大工作量，因此传统的设计建设管理方式在其中存在一些不足之处。因此，将BIM技术引进到新型装配式建筑结构设计中，并对其实施效果进行了综合分析。

关键词：BIM技术；装配式建筑；结构设计；应用

中图分类号：TU758 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2024）08-0122-03

0 引言

随着城市化和工业化进程的不断推进，建筑行业也在不断寻求技术上的突破。为提高建筑行业的效益、缩短建设周期以及减少对生态环境的影响，行业积极推进新型建筑工业化的发展。在这一背景下，预制装配式建筑结构设计领域面临广泛而复杂的问题。因此，解决这些挑战对于推动建筑工程的现代化和可持续发展至关重要。

计算机技术和电子信息技术的快速进展深刻改变了工作方式，显著提高了工作效率和信息获取速度。1975年，Eastman教授首次提出了建筑信息模型（BIM）的概念，这一理念旨在运用三维建筑模型，综合包含了建筑的几何信息、功能特性以及建筑性能等全生命周期内的数据。

将BIM技术应用于装配式建筑现场施工，为施工过程的信息的提取、更新和修改提供了平台，改善了传统施工中存在的各部门沟通不到位、信息传递不通畅等问题，确保了装配式施工项目的工期、质量和成本3大目标。BIM技术的出现为建筑设计师带来了更加直观的设计方式，使得他们能够更有效地处理建筑模型中的问题，合理分类并进行相应改进，从而达到了对预制装配式建筑设计全生命周期设计的要求和提高了建筑设计的质量[1]。

1 BIM技术与装配式建筑概述

1.1 BIM技术

BIM技术是对建筑项目中的各种数据进行全面的分析，并进行系统地梳理，以一系列数据为基础，建立数字化信息模型的技术。BIM为设计团队、建筑方以及其他涉及建设的各方提供了协同工作的基础，从而在提高生产效率、降低成本和缩短工程周期方面发挥了关键作用。

BIM技术具有两个特征：一是具有智能化特性，二是具有高度协同特性。智能化使得BIM技术可以对具体的建设工程项目的规划、设计、招投标、质量管理、成本核算等工作展开规范化和标准化的管理，从而可以将建设工程项目的施工管理工作的质量提高到一个新的高度。高度协同性可以使更多的有关参建单位加入建设工程项目的设计阶段，以建立更加完整的建筑项目计划。

近年来，BIM技术在建筑行业中的重要性日益凸显，它不仅实现了建筑信息的高度集成，还创建了一个虚拟建筑模型。该模型提供了一个统一且包含逻辑关系的建筑信息库。

1.2 装配式建筑

与传统建筑工程项目相比，装配式施工是一种以混凝土浇筑为主体，将各种基础结构进行组合的一种新型施工方式。此类建筑项目所需的预制构件完全交由专业厂家加工，使得各个构件的制作环节都可以得到对应的质量控制。在生产结束后，各种预制部件将会被送到工地上，然后由工人进行吊装、拼装等工作，从而达到建设的目的。尽管装配式施工可以在很大程度上降低施工进度，但它不可能实现对施工进度的全面可视化，这就要求有关工作人员运用先进的技术，对其进行有效的管理。

2 装配式结构所具备的优点

与传统的工程设计相比，先进技术在预制构件设计和施工中具有更多的技术数据采集、数据分析和参数计算等优势。

2.1 提高设计效率

BIM技术用于比较和分析与设计参数相关的施工数据。设计师需要将工程数据和设计标准导入软件，即可设计出可行的项目[2]。

2.2 可视化效果较好

BIM技术具有良好的可视化和仿真能力。这是一个复杂的建筑设计，只有专家才能理解术语和相关信息，但在建筑设计结果的实际渲染中也显示出专业度不足的设备，促使开发人员可以使用最新的技术详细设计。对施工现场的结构建模，以确保施工团队了解工程师的意图。

2.3 为协作和交流提供便利

在施工过程中，不同专业之间的合作和交流十分关键。相对于传统建筑设计，装配式建筑的设计更加注重预制构件的核心因素，必须从一开始就考虑与构件的结构、运输和组装相关的众多问题，这需要项目的各方在设计初期就紧密协作。

BIM技术为协作与交流提供了方便，它不仅可以帮助提升团队之间的约定和精度，还可以提升施工效率和项目质量。利用BIM技术建立的建筑物信息模型，可以实现多个施工单位的共用与存取，为施工单位的协调与沟通提供了便利。利用BIM技术，设计和建造人员能够更快地了解到其他行业的相关资料和结果，更好地了解工程的整体情况，更好地为工程提供有意义的建议和解决办法。

3 BIM技术在装配式建筑设计中的具体应用

3.1 创建BIM预制式构件库

装配式设计与BIM技术的深度结合可以在初始设计或施工中发挥重要作用。使用BIM技术优化设计方案和调整可在3D中查看的施工顺序，并为建筑物的每个部分设计和定位结构，可以设计出满足大多数人需求的建筑。通过在预制建筑中使用预制构件可以实现标准化设计。零件拆分可以建造各种建筑物，以方便以后的施工。构建和优化现成的BIM组件库，对于集成BIM功能至关重要。

BIM技术应用中最重要的环节是开发即用型组件库，可以实现信息共享资源。根据现有的生产、装配和构件的管理问题调整，以满足装配式建筑的设计要求，并根据建筑设计和下一步施工要求添加信息。为安全施工和科学管理提供科学依据。满足预制建筑的设计和施工要求的预制组件是启用BIM技术的关键因素，无论是预制零件还是组件，需要全球科学和分析优化来替换不寻常的结构或调整，直到满足规定的要求。

一个完整的构件库组件的构建应强调以下特征、独立性，并非所有预制构件组件都列在预制建筑设计中。在目标中必须选择不同工作频率和不同功能的元件；可重复使用性，成套预制构件可以应用于任何建筑项目，只要满足规范要求，量产及备件符合绿色建筑理念。预制构件的编码和数据生成可以起到识别和处理的作用和计算机应用，协商和处理水平可以提高设计水平和体系结构水平。

3.2 BIM模块设计和优化

科学因素建筑工程设计中的BIM技术，可以有效解决制约建筑发展的问题。尤其是不恰当的设计缺陷、建设效率低、建设过程不完整，加快信息交流，有助于弘扬我国企业家精神。提升建筑设计水平，BIM模型模块的设计从整体重构的角度管理。根据建筑布局，可分为不同类型的单元，严格按照业主意愿，成品零件从数据库中选择并完成，设计团队可以更新设计思路。通用建筑模型，添加与建筑相关的结构，创建一个完整的模块。还可以增加相关的施工，并创建一个完整的模块，最终以完整的设计形式组装起来，以确保预制施工项目的核心价值。BIM技术在预制构件设计中的应用可以发挥重要作用。

3.3 装配式建筑设计

模块化设计理念与信息技术发展之间存在着协同作用，在完成对施工现场的初步评估后，可以利用BIM技术进行施工现场的选择，以减少环境因素对BIM技术应用的限制，并改进模型的建立，必须结合整体配置。通过三维建模，BIM技术在预制构件结构设计中的应用是可行的，具有应用价值，满足了建筑业的基本生态需求，实现了建筑结构信息。

完整的结构设计将优化结构设计。BIM技术可以集成信息源，实现信息共享，预制建筑的设计是相互联系的。计算机软件的扩展和应用是设计师的一项基本技能。建筑的质量在很大程度取决于设计水平，建筑设计与预制梁技术的结合，真正实现了建筑结构与信息的集成，实现了三维多维，为观众提供了强大的视觉体验，提高了工作效率和水平。预埋件的设计方法有很多种，其中预埋件设计需要选择设计目标的设计类型。

为了缩短施工时间，提高施工质量，预制构件的形状和设计必须遵循科学的规则，才能保证设计水平和安装质量。BIM操作软件的使用是设计功能实施的基础。典型的民用建筑使用软件来完成基本设计，满足施工要求，并提高性能。设计师的鉴赏提升了BIM技术的功能品质，为建筑设计提供了舒适感。

3.4 规范流程

装配式建筑的设计，包括整体设计的工程规划、方案设计评估、方案设计、施工图、构件设计，可以针对建筑类型和施工条件实现出色的设计。遵循标准体系，可以加快建设工作。体系的实施和建筑的标准化从BIM技术固有的信息出发，必须在应用过程本身中实施完整的项目。建立完善的施工流程是加强建设项目管理的基础。

BIM技术最大化，精准预测丰富信息与创新设计理念的交互，符合我国建设发展趋势。BIM技术的应用必须取决于建筑物的实际建造情况，通过在装配式建筑的设计过程当中借助BIM技术搭建三维模型展开工作，可以有效提升了设计规范性与科学性，但需要注意的是，BIM技术的应用必须取决于建筑物的实际建造情况，才能够不断提升建设质量。

采用BIM技术有利于解决装配式建筑设计问题，提高技术的适用性和相关性，符合现代建筑发展方向和成本运营流程改进。提高我国建设水平设计的施工效率和绿色建筑要求，例如，建设项目中的预留位置，就是在工程中需要释放的位置。可以使用BIM技术设计预留开口和嵌入式组件布局，而不会影响建筑物的结构完整性。为设计质量施工创造了有利条件。在钢筋设计中使用BIM技术可以验证数据的完整性，避免重大错误。因此，钢筋设计不符合标准要求，从而降低风险并提高钢筋结构的效率。装配式建筑的设计方案要有详细的规划，确保各个施工阶段及施工位置的工作。没有规范，施工人员就无法将工作做到位，也会降低建筑工程质量。

3.5 建筑规划

BIM技术的合理应用在建筑规划中可以发挥重要作用。使用BIM技术测试和选择站点，并从大量地理数据中选择最适合项目的站点。可以有效地减少项目中的冲突和环境影响。BIM技术可以集成和分析场地数据和地理空间数据，这使得项目总经理能科学地选择项目的建设地点。其次，BIM技术可以分别用于设计和测量现场环境建筑项目。因此，建筑设计风格与实际结构和材料相互关联。其参数与构件的一般模型有关，如有调整，其他有关资料将随之修改。利用BIM技术可以调整多个领域的冲突。

3.6 三维模型

使用实际地形和地图数据以及设计师的项目计划，可以创建预制建筑的三维模型。使用此模型，设计师直观地看到预制构件的尺寸、布局和表示，并使用该模型来查看建筑各个方面的效率，大大提高建筑工程设计的精度。尺寸模型可查询各个环节的细节。模型的建立需要设计人员详细勘察施工现场，而且在实施设计方案时，三维模型也能提高施工人员的施工效率。

3.7 数据库建立

随着BIM技术在建筑业中的广泛应用，许多建筑工程企业将建筑设计数据转换为BIM数据库。它包括各种建筑信息模板、预建建筑设计材料。在数据库中合并和分类数据。数据库的建立能为管理人员提供良好的监督环境，确保各个施工环节的信息能及时录入，方便后期工程核对，针对记录的各项数据，对施工现场进行详细的检验，一旦发现不合理的数据，要及时修改，为竣工阶段的试验检测环节提供便利，以获取有价值的信息，帮助创建建筑设计方案，并对其进行有效的管理和管理。

4 应用现状

4.1 国外应用

在国际建筑领域，很多国家都提前意识到建筑信息和时间的发展。例如，部分国家很早就开始研究建筑数据，并在预制建筑数据方面取得了一些成功，也意识到保护环境的重要性。因此，他们也采用了BIM绿色建筑技术以及这两种技术的结合和综合应用，使BIM得以展示，科技屏风也体现了绿色科技的价值和特点，BIM技术的使用使得装配式建筑设计有了更高的效率，绿色施工理念是很多建筑工程需要着重考虑的，BIM技术的可视化作用能够给设计人员提供良好的模型，能够极大地促进绿色施工理念的融入。

4.2 国内应用

虽然BIM技术在中国装配式房屋建设中的应用比较缓慢，但它是一个充满活力的后起之秀。近年来，装配式建筑被广泛应用，仅短短几年规模迅速扩大，增长速度不断增加。这不仅表明建筑技术的维度发生了变化，也表明建筑行业进入了技术创新的新时代。传统的二维技术相对落后，无法适应现代建筑工程的施工，BIM技术的使用在很大程度上改变了施工方式，促进建筑行业的发展，给建筑施工带来先进的技术，BIM技术在装配式建筑设计中有较好的应用。

5 结束语

BIM技术的应用能提高装配式建筑工程的施工效率，是符合现代社会要求的施工技术，建筑企业必须对施工人员实施严格的管理，确保施工人员能够掌握BIM技术，使得BIM技术能够得到充分的应用，根据施工现场情况具体分析，使得装配式建筑设计能够更加顺利地完成。

参考文献

[1] 伍坪.BIM技术在装配式建筑结构设计中的有效应用[J].建筑科学，2021，37（11）：181-181.

[2] 孙阳，陈征征.BIM技术在装配式建筑结构设计中技术研究[J].陶瓷，2021（10）：123-124.