BIM 技術在裝配式混凝土結構設計中的應用

0 引言

為滿足BIM 技術的發展，我國住房和城鄉建設部先后出臺了《2016-2020 年建筑業信息化發展綱要》以及《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》等相關文件，在這些文件中明確建筑業需要采取措施促使建筑行業轉型升級，在建筑發展過程中針對性適應互聯網+以及BIM 技術，同時對物聯網和BIM進行創新

。此外，為了有效推動BIM 技術不斷和裝配式建筑產業融合，不斷滿足建筑行業的發展需求和促進經濟發展，降低生產和設計能耗，國務院辦公廳在2013 年發布了《綠色建筑行動方案》（國辦發〔2013〕1 號）文件，在該文件的十大重要任務中，有效促進建筑發展工業化便是其中之一。各地積極采取措施，比如，早在2016 年，上海便對裝配式建設作出全面的發展規劃，有效明確了在建筑項目裝配式建設的過程中，需要全面使用BIM 技術。

1 裝配式剪力墻結構體系中BIM 技術的應用

對于BIM 技術而言，該技術具有動態特征，屬于三維數據模型，可以高效地呈現出協調性、可視化、一體化、模擬性、信息完備性、可出圖性以及參數化等特征，對此，在裝配式建筑生產建造的過程中針對性采用BIM 技術能夠有效解決很多技術難題，主要涉及5 個階段。一是裝配式建筑規劃階段。此階段將BIM 以及GIS 技術有效結合，在場地規劃和建模的過程中有效將地圖導入模型中，可以促進決策者科學規劃

。二是裝配式建筑設計階段。在該環節中，需要高效利用BIM 的優勢，以此方式來構建標準族庫，同時，對于構件生產環節而言，需要加強與生產商的對接，進而滿足智能生產以及拼裝設計需求，而在后期采用人工處理的方式處理外立面即可，通過這種方式能夠滿足建筑工業化、標準化以及產業化的需求，環保和經濟效益得以提高。三是裝配式建筑生產建造階段。在設計的過程中有效借助BIM 技術能夠滿足設計方借助條形碼的方式將相關的設計數據轉化為構件的加工參數，有效完成生產和設計信息對接工作，除了可以避免生產失誤之外，還能滿足構件的自動化生產需求，只要將相關信息向施工單位傳遞即可

。四是工程造價方面。建立比較精準的模型，借助這種模型可供造價查驗、校核以及快速提取工程量，同時還能減少計算強度，滿足精度和效率同步提高。五是運維階段。在裝配式建筑設計中應用BIM 技術能夠對全生命周期進行跟蹤和維護，和模型進行對接后對其進行自動監測，對全壽命周期管理具有重要作用

。

2 BIM 技術下PC 結構工藝流程再造和關鍵技術

裝配式設計、生產和施工時對協同作業要求較高，采用單一線性生產容易出現質量問題，展現BIM 模型優勢，生產單位需要和BIM 高度配合，設計中需采用共享模型

。需在五個階段中借助BIM 技術工藝再造，如圖1 所示，減少專業差錯，滿足施工進度，在設計中需采用逆向思維精細化分析造價成本以及模數化等因素的影響，進而打破傳統方案的限制，采用技術策劃→初步設計→建筑施工圖設計→結構施工圖設計→水電施工圖設計→深化施工圖等線性設計形式來滿足設計施工一體化的銜接需求。

式中:δH為行星架轉過的角度,此時,δH=2π/nb,nb行星機構均布行星輪的組數;δR為齒圈轉過的角度,此時,δR=0;δS為太陽輪轉過的角度,該角度只要滿足整數個齒的約束條件δS=2Nπ/ZS,其中N為整數.

3 裝配式混凝土結構設計中應用BIM 技術的案例分析

為了有效滿足裝配式混凝土結構的設計需求，進而在結構設計、生產和施工中有效應用BIM 技術，本文針對性選取中鐵房地產興泰（天津）置業有限公司金鐘河大街南側地塊項目作為案例進行研究，通過分析發現該項目的建設工程投資為100 000 萬元，主要的建筑面積高達121 646.5m

，其中地上建筑面積86 683.15m

，地下建筑面積34 946.45m

，最高高度約為93.2m，最深深度約10.3m。

對比裝配式構件和傳統現澆結構，發現裝配式構件的生產質量標準較高，尤其是豎向構件關于鋼筋連接工藝方面比較突出，如設計的位置不準確容易出現現場無法安裝的現象，進而造成了工期被延誤的可能，甚至還會導致成本出現浪費現象。為了有效提高構件在工廠生產的準確性，深化BIM 技術的構建設計，需要對表2 中所涉及的16 種規格構件實施BIM 標準深化施工圖。

3.1 標準單元組合戶型設計

3.3.2 預埋件設計中BIM 技術的應用

3.3.3 預制構件生產中BIM 技術的應用

3.2 基于BIM 的標準化立面設計

在施工過程中要考慮生產施工因素，有效滿足立面簡潔以及美觀的需求，通過這種方式來滿足構件標準化需要，因此，需要借助BIM 的三維技術，通過該技術來有效拆分YJll5.9（18F/17F）戶型單元，這種方式可以使外墻板、空調板、陽臺以及窗戶等相關構件滿足標準化的需求。因此，完成拆分后，對于高層建筑而言，所采用的外墻以及疊合板預制率需要保持在35%。

構件設計需要在未知預制疊合板中設計好管道預留孔洞工作，目的是規避對管道穿越樓板進行開鑿，在設計的過程中，需要結合施工圖和排水模型，并將管道管徑和位置有效考慮進去，同時，三維模型的構建需要借助Revit 軟件，在BIM 技術的基礎上對模型創作進行優化。此外，需要借助3D 開洞技術來確定位置，同時導出圖表信息，滿足工作人員了解預制構件的實際情況需求。

3.3 基于BIM 技術的構件深化設計

我國經濟的高速發展推進了城市現代化發展的進程，但城市污染也隨之而來。在人類的生產和生活中，一些向自然界排放的污染物破壞了生態平衡，最終給人類的身體、生產和生活帶來危害。主要表現在大氣污染、水體污染、土壤污染、霧霾污染、噪聲污染等。這些污染降低了人們生活的質量，給城市居民的健康帶來不利影響。

3.3.1 管道預留孔洞中BIM 技術的應用

應用BIM 數字化生產預制件，可以從模型中調取尺寸，進而保障加工信息準確性，且在生產構件的過程中需要將信息傳遞到生產單位。此外，在生產的過程中，可以采用全過程以及即時的物料統計，主要涉及了構件數量、鋼筋重量和規格、預埋件數量等，通過這種方式來估算和控制成本。同時，有效聯合使用BIM 和RFID 技術，能夠滿足相關人員構件信息讀取需求，進而減少尺寸以及驗收數量偏差，滿足全生命周期精細化管理。

通過對拆分構件數進行統計，其數量達到4 708 件，重量高達54.78t，體積能夠高達21.91m

，通過對這些構件進行分析，發現外墻板的類型出現4 種型號，此外，分別有2 種規格的預制疊合板以及預制陽臺，通過分類發現，數量比較多的當屬預制凸窗，共計型號涉及了6 種，所列出的構件圖主要以表2 中的為代表。

本案所采用的裝配式建筑設計為有效借助BIM 技術設計，所采用的設計以圖1 所反饋的工作流程為主，需要考慮生產、施工成本，同時還要分析制造產品因素，完成上述工作后建立標準單元，進而為戶型組合過程中有效開展標準化設計奠定基礎，所采用的戶型統計情況如表1 所示，而在設計建筑分布中，住宅采用的裝配式設計供地面積需要大于50%，而在裝配式設計施工中選擇高層經濟性比較優異，可以滿足裝配式建筑設計的經濟性需求。

由于預制件自身截面存在限制，導致對預埋件的設計精確度要求比較高，完成加工制作之后，就需要確定預埋件。因此，需要合理控制預埋件的位置，不可使預制層和線盒進出口產生重合。在深化設計的過程中，預埋件的位置需要集合裝修和機電設計圖紙確定。需要在預制墻中預埋斜撐套筒，斜撐埋件需要設置在水平面中，但施工環節需要借助布置圖，完成斜撐埋件預埋后在吊裝預制墻。斜撐和預埋連接情況觀察中，若發現平面設計圖和預制墻中的斜撐埋件和套筒位置有差距，二者無法連接，借助三維模型能夠檢查二者的位置關系，能夠滿足解決偏差需求。

2.4.1 HPLC指紋圖譜的生成 分別取10批藥材樣品粉末0.2 g，按“2.2.2”項下方法制備供試品溶液，再按“2.1”項下色譜條件進樣測定，采用《中藥色譜指紋圖譜相似度評價系統（2012版）》對10批藥材樣品的HPLC圖譜進行分析，得HPLC指紋圖譜，詳見圖1、圖2。

我的身體恢復很快，不到半個月就出院了。小白說，其實你還可以再觀察幾天。我明白小白的意思。我說，人家救了咱，那就是咱的恩人，咱可不能再給人家鋪張浪費。

3.3.4 構件施工節點模擬中BIM 技術的應用

在裝配式混凝土結構設計中，采用BIM 模型可以對構件進行模擬，進而對存在問題的構件進行修改，既提高設計效率，又能滿足施工質量提高需求。在方案設計的過程中，可以借助VR/AP/MR 等技術對施工過程進行模擬，同時還需要對構件實施碰撞測試，還要優化施工節點和三維可視化交底工作，進而提高安全性。安裝預制墻之前，需要在BIM 模型中輸入相關參數，以模擬的方式來確定預埋件的位置，以此方式來提高裝配效率。為有效避免現澆結構與預制構件鋼筋產生碰撞，需要對鋼筋相關節點連接處進行模擬，進而提高項目的安全性能。

3.4 裝配式建筑的生產安裝工藝流程

在開展裝配式結構安裝的過程中，構件需要保障精度，因此，出廠運輸環節尤為重要，需要結合構件的受力特點來優化運輸方式，不可在運輸環節中出現受損現象，且在運輸過程中，需要結合構件的主要類型，針對性采用專業的運輸架，借助相關設施對構件進行綁牢。開展運輸前，需要科學選擇平整路面，減緩行車速度，不可出現超車和急剎車等現象。對于構件放存而言，需要借助流水施工來保障有序性，而構件到達現場后，需要結合平面來有效放置，同時還需借助吊裝配套設施進行堆放。對于預制墻板而言，需要在專用堆放架上，但需要保障堆放架的強度、穩定性和剛度，且需要設置保護措施。此外，需要合理預判多構件的存放受力，進而有效設置支點，以此方式來預防構件產生損壞和彎曲，對于疊合板而言，需要放置方木，方木需要放置在疊合板吊點處，且在板兩端以及跨中都需要放置墊木，間距不能超過1.6m，疊合板堆放層數不得超過6 層。墊木的長、寬、高均不宜小于100mm。為了滿足構件吊裝需求，需要對安裝流程進行細化，根據施工圖紙，安裝前按吊裝流程核對構件編號，檢查預制疊合板類型，確定其安裝位置，并在施工現場相應位置標記出各預制疊合板的編號。預制疊合板與現澆交接部位的模板由主體隊木工支設，預制疊合板由PC 施工隊施工吊裝。

（3）通過服務名（service_name）和服務方法（service_method），查找已經注冊的rpc服務；

4 結語

建筑現代化、信息化以及工業化裝配式建筑具有極其重要的作用，但需借助BIM 技術。因此，本文借助案例分析來研究BIM 技術應用于裝配式建筑設計的流程，得出兩個結論：一是在裝配式建筑中應用BIM 技術，使其參與全過程壽命周期能夠提升標準化設計的水平，減少設計誤差的同時提升效率，滿足精準設計需求。在生產階段能夠實現工業化，采用BIM精準構件設計可以及加快生產，同時還能整合下游的產業鏈。而在施工階段中，這種方式能夠降低勞動強度，強化安全施工水平的提高。二是采用裝配式建筑需要高度重視全壽命周期的生產，而生產過程中對于構件的工藝生產和需要采用的協調工作量的要求都比較高，在項目實施時需要采用項目施工以及設計總承包模式，且關于技術類別方面需要借助復雜類工程開展招標工作。

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