基于BIM的裝配式結構與建造關鍵技術研究

徐曾旭

摘要：由于缺乏信息、事先協調和一體化機制，在裝配式結構建筑在我國的發展過程中，在方案的合理性方面只有在實踐中才能得到檢驗，通常是在補償了諸如嚴重損失等資源之后。最重要的和最明顯的是在設計階段、施工階段的影響，所以需要提高這兩方面的信息水平和預綜合管理，這對裝配結構的發展具有重要意義。使用 BIM（Building Information Modeling）可以大大提高設計的質量和準確性，并滿足項目參與者的通信需要。該模型是獲取工程信息、加快設計速度和滿足通信需求的先決條件，然而，在利用 BIM 技術設計裝配式住宅項目時，在設計低效率結構模型和建模方面出現了重復問題，沒有足夠的深度模擬。本文對標準結構的參數化和模塊化進行研究，為了解決裝配式建筑設計中的快速建模和模擬問題。本文分析了裝配式住宅結構和 BIM 技術的特點，結合了 BIM 技術和裝配式結構，提出了新的方法來設計 BIM 基礎上的裝配式結構，重點是建立和管理一個基于 BIM 的預制作元素庫，分析和優化的組合裝配式結構的 BIM 模型，使用BIM 技術在裝配式建筑模型和建筑信息的獲取。

關鍵詞：裝配式結構設計;裝配式結構施工;BIM

緒論

目前，住房工業正在進行高技術革新，中國建筑業十分重視住宅產業的工業化。在一個資源日益稀缺的文明社會中，可持續發展的理念得到廣泛承認，正是在這個基礎上，住房產業化得到了廣泛承認。以 BIM 技術為基礎的住宅產業化在推動住房部門工業化方面發揮了重要作用。裝配式建筑物是用鋼筋、混凝土、部件和構成建筑構件的其他構件建造的，初步設計在工廠成型，由組裝和制造的運輸工具運到現場，因此英文的名稱是 Precast Concrete，簡稱 PC。正是在這個基礎上建造了裝配式住宅，這是住宅建設的創新和進步。根據我國關于減少能源節約和碳排放的呼吁，住房的工業化是一項緊迫的任務。隨著現代建筑工業的迅速發展，裝配式混凝土房屋已被廣泛使用，但標準化和建模很難實現，建筑形式難以與裝配式相結合，工業化似乎已成為發展的瓶頸。因此，建立該系統的標準至關重要。住房工業化有助于住房產品的有效和高質量的保障，是現代建筑業發展的必然趨勢。產業化是住房工業化的主要手段。為了提高住房生產效率，可以根據模塊化、規范化和自動化條件實現住房產品的產業化。住宅產品的形成包括設計，生產，建筑，更新，管理等階段，每一個標準化階段，自動化是住房工業化的一個突出特點。住房的產業化程度取決于設計的標準化水平，只有達到了高水平的標準化和設計，可以改善工廠生產，組裝，施工，綜合更新和信息管理。與傳統住房產品相比，標準化設計系統的建立是裝配式住房工業化的核心。

一、BIM技術基本理論

1、BIM技術的概念

BIM 技術是在上個世紀的美國首先提出的，這一概念是由著名的美國學者Chuk Eastman 提出的，最初還提出了基于計算機信息管理的建筑模型模擬。這一新的高科技技術在 2002 年左右進入工程行業，直到 2012 年 BIM 工程技術不斷成為現代建筑技術的一個現代化的工程建設建筑所推崇。BIM 技術是通過信息管理和建筑模型在施工的各個階段實施的，它反映了在所有階段的關鍵管理要素。BIM 技術是一種現代技術，體現在一個建筑項目的數據和信息，可以在建筑設計的不同階段使用 3D 顯示關于不同次級項目、次級項目部分等信息的視覺信息技術，提高專業人員的交叉工作效率。

2、BIM 技術的特點

傳統的 cad 設計是由兩個維度元素組成的建筑物顯示，包括建筑，結構和設備，但重要的非幾何信息和某些幾何聯系的建筑物，很難在二維圖上找到，例如材料，流程和信息要素的成本。此外，使用二維圖形元素表示建筑物，一些數據，如直徑，鋼筋長度等，并輸入計算機軟件來計算工作范圍，進展和成本，在信息傳輸過程中，其內容和形式可能會發生變化，這增加了誤差概率和管理工作量。傳統的三維模型的設計只是為了根據規劃設計增加高程信息，只是增加了建筑項目的視覺功能，既不實際，也難以將信息與模型聯系起來。以 BIM 為基礎的架構不再是二維點的線性連接，而是直接建立在組件上并隨附相關信息。例如，以墻為中心的模型包括墻的幾何尺寸，BIM 技術提供了參數設計，以減少技術人員的實時和動態工作量。（1）在建筑設計階段，建筑行業可以直接利用三維設計模型，不需要與業主溝通的二維計劃;（2）設計的參數信息模型不僅提供關于建筑的物理信息，而且提供關于實時動態的所有信息。（3）在 BIM 模型中，設計了一個實際的模型，在該模型中，建筑，結構和設備的結合和協調，結合不同的專業模式，以發現專業內和專業人員之間的碰撞，有效地避免“錯誤，遺漏，接觸，空白。”（4）關于實時信息在 BIM 模型可以更容易地適應項目的變化，傳統的設計面對變化需要很長的時間，努力容易出錯。BIM 模型有一個小的變化，可以反映在實時的 BIM 模型和自動更新的水平，垂直，剖面和三維圖紙信息。

二、BIM 可視化技術與裝配式結構設計、施工結合分析

1、BIM 可視化技術在裝配式結構設計中的應用構思

利用 BIM 的視覺技術在設計階段：快速準確地構建三維裝配結構模型，增加模型的整體性能，鋼筋分布等，充分表達設計意圖和提供一個良好的平臺的設計標準化。因此，從理論上講：利用 BIM 視覺平臺在裝配式住宅項目中，設計師可以及時插入、取出、更新和修改信息;它包含在 BIM 模型中。在此基礎上，如圖1 所示，介紹了在設計裝配式結構時使用 BIM 視覺技術的概念。

2、BIM 可視化技術在裝配式結構施工中的應用構思

與其他建筑模式相比，可以發現對傳統裝配式建筑的分析，相對固定和簡單的裝配式結構施工階段，以及構件的數量和順序可以預測，這是一個很好的機會，提供數字訪問信息的機會，因此，如圖 2 所示，這是一個在裝配式建筑中使用BIM 視覺觀察技術的概念。在裝配式建筑施工階段采用 BIM 技術，可以預先建立階段模型：一方面可以模擬關鍵的施工過程，預先查明問題或優化選擇，另一方面，合理的現場布置可提高裝配式建筑工作的效率。

比如在進行碰撞測試時，可以將 BIM 技術的應用分為單專業和多專業方面碰撞，其中包括建筑、結構之間的碰撞、和在設計和電氣機械專業領域的碰撞，多個專業的碰撞是由于構件管道過多引起的，需要分開進行碰撞分析。除了可在裝配式住宅結構中使用的多專業途碰撞外，與現澆結構一樣，預制構件間的撞擊測試在測試 BIM 模型方面發揮了重要作用。預制構件必須由工廠預制結構制成，然后運到工地組裝和安裝。如果在施工過程中發現構件之間發生碰撞，則必須切開預制構件，在它們形成后不能自由開洞開槽，必須將預制構件運到施工現場，這造成了延誤和經濟損失。預制構件的碰撞主要發生在預制構件和預制構件與現澆結構之間。碰撞的結果可以在 BIM 模型中調整，體現出其極大的作用。通過碰撞檢查可以使裝配式住宅工程項目的 BIM 模型趨于優化。

結論

本文涉及的問題包括 BIM 技術規格和設計要求、規范標準還有特點等。然后，利用 Revit 軟件完成了關于設計參數和模塊設計的研究，其結果是建立了一個關于墻壁、板材、柱子和梁參數化的結構模塊庫，最后到建立了工程試驗基地，以檢驗參數和模塊化的性能。在設計和應用裝配式住宅項目的模塊中，采用 BIM 技術后，工程信息的設計和檢索效率確實有所提高，與各專業的參與人員之間的溝通有了很大的改善。

參考文獻：

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