建筑信息模型在裝配式混凝土結構中的應用研究

楊孝禹

摘要：隨著我國經濟水平的提高，傳統建筑的弊端逐漸暴露，裝配式建筑項目能夠很好地彌補傳統建筑的弱點，該建筑所用到的構件幾乎都來自工廠，構件生產出成品后再由專門工作者將其送到施工現場，隨后由工作人員對構件進行拼裝，由此可見，當前建筑業逐漸向智能化以及多樣化方向邁進。BIM是現代建筑行業必不可少的技術，是建筑信息行業的靈魂。實踐表明，在裝配式建筑項目中融入BIM技術因素，能夠從整體上提升項目效率以及質量水平，使建筑業變得更加環保和節能。基于此，本文對建筑信息模型在裝配式混凝土結構中的應用進行研究，作出以下討論僅供參考。

關鍵詞：BIM，裝配式混凝土結構，應用

現今，建筑工業化是未來建筑發展的新趨勢。裝配式建筑是利用已制作完成的預制構件，運輸到現場進行連接組裝而建成的新型建筑。既環保節能又能夠減少人工成本。在施工過程中避免了傳統建筑施工模式中的揚塵、交叉污染及日益嚴重的霧霾污染問題。同時還能大大提高生產效率，節約人力資源，縮短生產周期。在大力推動裝配式建筑施工的同時，BIM技術發展逐步體系化，為保證裝配式建筑技術的成熟應用，充分與BIM技術結合是一條必經之路。BIM是一種數字信息應用，可以用于建筑項目的設計階段、施工階段、管理階段。在設計階段利用BIM技術構建模型能夠對項目進行施工模擬，在設計階段進行碰撞檢測等，有效減少設計錯誤，為項目施工建設從設計階段到后期運營提供技術支撐，為項目參建各方提供基于BIM的協同平臺，有效提升協同合作效率。

一、BIM技術

BIM（即BuildingInformationModeling）技術是建筑信息模型的縮寫，它以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的可視化工程數據模型。這種模型服務于建筑全生命周期管理BLM（BuildingLifecycleManagement）對建筑工程項目的設計、施工、運維等各個階段的工作進行指導，實現工程信息的共享與傳遞，是項目的實際管控者。BIM技術是對建筑工程項目設計、施工以及運維階段情況的真實反應，它具有以下5個特點：（1）可視化：BIM技術可將平面圖紙轉化為3D立體呈現，也可對整個項目的建設全過程進行動畫演示，使建筑的設計、施工、運維過程等均在可視化環境下開展，（2）協同性：每個工程項目都包含大量的信息，BIM技術可將其分類整合處理，保證信息的協同，特別是在設計過程中對各專業間的碰撞問題進行協調處理，實現設計與實際施工信息的協同，（3）可模擬性：在施工階段借助4D/5D模擬，實現項目成本控制并得到合理的施工組織設計，確保工程進度不受影響，（4）可優化性：BIM技術可以將項目實際信息與計劃信息進行比較處理，經過對施工計劃的科學優化，為后期施工提供最優的施工方案，實現各個施工工序的合理銜接，（5）可出圖性：BIM技術對建筑結構實現了3D可視化仿真模擬與方案優化之后，形成管線綜合圖和結構孔洞預留的大樣圖，避免后期施工錯誤。

二、BIM技術在預制裝配式混凝土結構工程中的應用優勢

（一）有利于一體化建設方式的落實

在預制裝配式混凝土結構工程中應用BIM技術，能夠提升混凝土結構設計的精確度，維護現場施工安全。可以說，BIM技術的應用加強了預制裝配式混凝土結構現場施工的管控，減少施工中危險事故的產生。同時利用BIM技術，能夠結合現有數據對預制裝配式混凝土結構實行模擬建模，對其中各結構予以細致拆分，幫助工作人員進一步了解結構組成，進而確保吊裝、脫模等施工作業的質量，實現建筑結構一體化的設計目標。

（二）有利于加強工期控制，提高施工效率

預制裝配式混凝土結構工程是通過不同結構構件的組裝及混凝土澆筑來實現的，而BIM技術在該工程中能夠加強結構構件設計、生產的合理性，有助于各施工環節的協調配合，簡化傳統施工工序，將現場生產轉變成工業生產，以降低材料等的損耗，保證企業的經濟成本。另外，BIM技術的應用也實現了住宅建筑的三維模型構建，并將真實施工場景融入到模型中，完成深入探索，及時解決工程建設中存在的問題。

三、BIM技術在裝配式混凝土結構中的具體應用

（一）預制構件設計的應用

預制構件生產過程是整個裝配建筑的重要部分，是銜接裝配式建筑設計和施工階段的重要紐帶。而預制構件的設計階段是預制構件生產階段的前提條件，施工作業則是預制構件生產階段的后續操作。首先我們從BIM技術對裝配式建筑在預制構件結構設計階段的應用來解析它的價值。預制構件在裝配式建筑中，可以拆分為梁構件，柱構件，樓板構件和窗體構件等部分。其中由于不同類型構件，形狀，預埋及受力等存在差異導致各種構件在實際生產中會存在差別。因此，我們可以利用BIM技術強大的3D視圖功能，根據構件實際生產過程中的需求，對構件的幾何尺寸，鋼筋位置及預埋件進行深化設計，不斷增加BIM虛擬構件種類，規格和數量，一步一步構件標準化的閾值構件庫。通過BIM模擬性和可視化的特點，設計人員可以建立預制構件的模型，不僅僅可以直接對預制構件的間距，直徑，尺寸等具體參數有比較直觀的了解，而且還可以針對預制構件在裝配中存在沖突的進行碰撞檢查分析，保證構件裝配的協調性。

（二）構件生產階段

構件生產是裝配式建筑建造過程中十分關鍵的一個環節，要嚴格按照設計標準進行生產，然而傳統的構件設計圖都是平面二維的，很容易造成讀圖困難甚至出現讀圖錯誤。裝配式建筑構件庫中的模型則是三維立體的，可以從各個角度進行觀察，同時相關的尺寸參數也直接在模型中顯示，在生產前把此構件從構件庫中提取出來傳送給生產廠家，方便快捷，有效避免了廠家構件識別錯誤導致生產錯誤這類事情的發生，降低了構件生產風險。

（三）BIM應用于裝配式建筑施工過程模擬

在實際工程中，能夠通過軟件的施工模擬技術，演示出施工工程中可能存在的缺陷，便于及時調整施工方案，避免施工事故，減少資源浪費。比如在吊裝預制裝配式建筑構件時，在構件現場吊裝管理方面也可以利用BIM軟件，以通過在施工計劃中寫入構件屬性的方式來構建管理模型，結合吊裝方案來模擬施工。明確制定施工方案之后，工作人員就能夠通過平板手持設備對工程項目全程施工進行輔助管理。在模擬施工中，塔吊的工作范圍和整個工地各運輸路線的計劃都要考慮，以及各施工環節的銜接配合都應在設計階段提前計劃完善，以此保證各構件的裝配質量。在模擬施工過程中，要綜合施工現場場地模型、施工項目結構模型和施工計劃等內容，通過BIM軟件制作具備時間節點按施工計劃順序銜接各施工階段的模擬動畫，能將項目施工過程更加直觀的表達出來。

四、結語

總之，裝配式建筑和BIM技術由于兩者相結合，存在一種巨大的潛力，是未來研究的熱門方向，也是未來發展趨勢之一。由BIM技術與裝配式建筑的結合，形成設計→生產→投入使用的建筑行業信息化，更有利于強化裝配建筑的優點，改善其缺點，使裝配式建筑逐步趨于更成熟，更便捷以及有利降低成本，普及建筑市場。

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