基于BIM的裝配式結構設計與建造關鍵技術探討

陳譚

（山西五建集團有限公司，山西 太原 030013）

隨著我國科技水平與信息化技術的不斷發展，各行各業的工作人員都在不斷利用計算機技術提高自身的工作效率。建筑行業作為我國經濟水平飛速發展的重要支撐，如何在保證建筑質量的同時提高施工效率、降低對環境的不利影響就成為建筑企業需要優先考慮的關鍵因素。基于BIM的裝配式結構設計憑借其自身的獨特優勢在建筑行業中得到了廣泛的應用與快速的推廣。

因此，本文首先對BIM技術及裝配式建筑的概念進行了簡要概述，對BIM技術在裝配式結構設計中的應用優勢進行了淺要分析，探討了相應的結構設計與建造關鍵技術，并提出了加強BIM技術在建筑行業中應用的主要措施，以期為我國建筑行業的持續發展奠定良好的基礎。

1 BIM技術及裝配式建筑概述

1.1 BIM技術及裝配式建筑基本內涵

BIM技術又可被稱之為建筑信息模型技術，該技術的應用需在建筑真實信息的基礎上，相關技術人員根據所需進行的具體設計，在對建筑工程相關參數進行收集、整理、分析后利用數字化技術對工程項目進行建模，從而更好的幫助設計師將將建筑本體呈現出來。在建筑領域應用BIM技術不僅可以更為真實、直觀的體現建筑本體，還可以幫助項目負責人更好的對施工進度進行合理安排，推動建筑工程項目的順利完工。

傳統模式下，建筑工程的施工通常處于露天環境中，在一定程度上增加了突發性狀況發生的概率，從而不利于工程的順利實施。裝配式建筑的應用不僅很好的避免了這一問題的出現，還提高了施工效率。裝配式建筑作為現代化建筑發展的主要趨勢，通過將部分傳統模式下需要進行現場施工作業的施工環節提前在預制廠中進行構建的加工，之后再運輸到施工場所，在現場施工作業人員的安裝下完成工程整體內容。該建筑方式通常具有統一的設計標準、專業的生產放置、智能的管理系統，因此在建筑行業得到了較為廣泛的應用，具體應用如圖1所示。

圖1 BIM技術在裝配式建筑中的應用

裝配式建筑的應用顯著降低了施工成本以及對環境所造成的影響，BIM技術的應用大幅提高了施工效率以及設計的有效性，因此，在裝配式建筑中引入BIM技術具有十分重要的實用價值。

1.2 BIM技術的應用難點

近年來，我國為了推動城市化建設速度，大力推動了BIM技術在建筑行業的應用，也進一步加速了建筑企業在該技術方面的投入與推廣，在一定程度上對我國傳統的商業模式造成了一定的影響。然而，我國BIM技術起步較晚，對于其相關政策的研究尚處在發展階段，因此，還存在一些應用難點。

標準不完善。雖然我國城市化建設發展速度較快，但由于起步較晚，特別是在數字化技術的應用方面，因此，在BIM技術應用的標準及規范上，我國尚未出臺較為統一的標準，從而容易導致項目投資方與建筑企業在相關數據的應用方面存在矛盾。

習慣難改變，雖然傳統的結構設計方式與建筑施工模式存在一些列亟待完善的問題，但由于應用時間較長，因此對于很多建筑企業來說更習慣應用傳統模式。BIM技術作為新型現代化技術手段，若想達到較高的工作效率，就需要建筑設計師、項目負責人等愿意利用該技術并接受資源共享的工作方式。然而，現階段，很多建筑企業工作人員對于信息分享這一方式仍處于保留階段，從而在一定程度上阻礙了BIM技術的應用。

責任難落實。如上文所述，BIM技術的應用需要建筑企業各部門實現信息共享，然而，該方式的應用在一定程度上導致項目參與人員的責任分工界限變得更為模糊，從而容易導致項目投資方、工程設計單位、建筑企業、施工單位之間的責任無法落實的問題出現。與此同時，倘若由于軟件不一致所導致的數據建模出現差異或不同軟件之間數據兼容性出現問題，此時軟件開發商是否需要承擔相應的責任仍沒有統一的標準，且其與建筑企業、項目投資方等部門的責任分配方式尚未達成共識。

產權難保護。資源共享模式下，由于缺乏相應的產權知識保護規范與標準，因此，對于工程完工后的數據模型、信息使用的產權歸屬、等方面容易產生矛盾。除此之外，在數據及相關參數的導入上需要建筑企業相關技術人員予以配合，然而，如何保證數據不流出以及相關網絡安全保護措施仍存在一定風險。

2 BIM技術在裝配式結構設計中的應用優勢

BIM技術可應用的軟件有很多種，相應也為裝配式建筑提供了更多的選擇。相關技術人員可根據工程實際需求選擇合適的建模方式，最大程度的提高施工效率。隨著我國建筑工程施工要求的不斷增加，現階段，BIM技術在裝配式結構設計中的應用優勢主要包括以下幾個方面。

提高設計效率。建筑工程通常具有較長的施工周期且施工環節眾多，涉及范圍較廣，因此，相關技術人員在進行工程設計前需要對大量繁瑣的信息進行收集、整理、歸納與分析，且通常具有很高的重復性，相應降低了設計效率。BIM技術的應用則很好的避免了上述問題的發生，該技術的應用只需設計人員將設計所需參數及工程要求一并導入到相關軟件，就可以利用該技術實現滿足施工規范與標準的工程設計，并可利用較為直觀的方式體現出來，一方面幫助設計人員節約了大量的工作時間并提高了設計精準性，另一方面也可以幫助項目負責人、相關技術人員更好的發現其中可能存在的安全隱患，從而更好的保證施工的順利進行。

推動建模發展。建筑工程設計通常具有較強的專業性，因此，在為建筑企業管理人員、項目投資方進行講解時通常需要專業人員結合工程設計圖將專業的數據進行講解，從而更好的體現設計理念。BIM技術的應用則可以通過直觀的展示更好的幫助設計人員對工程設計進行展現，同時也增強了雙方的有效溝通。與此同時，隨著BIM技術在建筑行業中的不斷推廣與應用，在一定程度上也推動了相關技術的發展，為后續我國自主研發相關軟件奠定了一定基礎。

提升專業水平。BIM技術的應用不僅可以更為直觀的展現建筑工程的整體設計，還可更為規范的幫助施工企業了解每個施工環節所需的材料數量、施工周期等，從而更好的進行施工方案的編制以及建筑資源的合理調配。與此同時，對于裝配式建筑結構設計過程中可能出現的安全隱患，也可提出更為科學的解決方案，不僅提升了建筑設計的工作效率與專業水平，也更好的幫助建筑行業走向智能化與科學化道路。

實現標準施工。裝配式建筑的應用憑借其標準化的生產模式避免了不必要的資源浪費，BIM技術的應用通過對其設計進行優化，更好的幫助預制廠對相關元件的尺寸參數、樣式特點進行完善，助力建筑企業實現標準化施工。與此同時，該技術的應用通過不斷積累工程數據，從而幫助我國建筑行業建立標準化數據庫，對預制構件的詳細數據、施工要求、使用性能等進行收集與分析，從而更好的為我國裝配式建筑結構設計提供一定參考。

3 基于BIM的裝配式結構設計與建造關鍵技術

基于BIM的裝配式結構設計與建造關鍵技術流程如表1所示。

表1 BIM技術在裝配式建筑中的應用范圍

3.1 建筑規劃

良好的建筑規劃是施工企業保證工程項目得以順利實施的前提條件，也是建筑企業實現成本控制的有力保障。合理應用BIM技術，可以更好的幫助相關技術人員進行建筑規劃設計，主要包括以下三方面應用：一是場地環境分析。該技術的應用通過將場地信息與空間信息進行整體分享，更好的幫助項目投資方選擇施工地點。因此，通過BIM相關技術進行施工場地的選擇，可以最大程度的降低工程項目對環境所帶來的不利影響；二是施工設計圖的調整。利用BIM技術進行數學建模時，通常需要將實際建筑本體按照一定比例進行縮小，從而將模擬圖與實際數據形成一定的比例管線，從而保證在對某一個構件進行參數修改時，與其相關的其他數據也可隨之進行改變，為設計師提高工作效率提供參考依據，同時也可避免人為因素導致的誤差；三是利于部門的協調。BIM技術的應用可以更為直觀的展現設計師的設計理念以及施工過程中可能出現的安全隱患，因此，可以更好的幫助建筑企業各部門對于其中存在的問題進行溝通并提出相應的解決方案，從而更好的推動工程項目的順利進行。

3.2 數學建模

建筑設計師通過將建筑工程的實際數據導入到相關軟件，即可利用BIM技術進行裝配式建筑結構設計的數學模型，從而幫助設計師、項目負責人、相關技術人員等更為直觀的了解設計師的設計理念。與此同時，構件預制廠的相關技術人員也可利用BIM技術詳細的了解構件的尺寸參數等，從而對建筑工程的使用性能、裝配式建筑各構件的精準度進行檢驗，為后續施工奠定良好的基礎。對于施工企業的項目負責人來說，該技術的應用也為其分析工程設計的合理性與科學性提供了有力支撐，從而幫助其更好的對施工進度、施工方案進行控制。

3.3 數據庫建立

現階段，隨著BIM技術在我國建筑行業中的不斷應用，很多建筑企業都將已有工程數據進行了上傳，從而不斷完善了我國BIM設計數據庫。通常情況下，該數據庫包括多種建筑的數學模型、裝配式建筑的結構設計圖、預制構件的具體參數等，建筑設計人員可以根據工程實際情況選擇合適的參考資料作為設計依據，提高自身綜合實力的同時優化設計方案，更好的保證工程質量。

3.4 制造構件

對于裝配式建筑來說，制造構件尺寸的精準性及良好的質量是建筑工程質量的有力保障。因此，在進行相關構件的生產時，需施工企業相關負責人與預制廠相關技術人員進行詳細溝通，避免出現預制構件無法應用的問題。在這個階段應用BIM技術可以很好的對構件尺寸、材質等進行標準化說明，預制廠可以根據相關數據進行構件的生產，提高生產效率的同時確保構件質量符合工程要求，避免了不必要資源的浪費。

3.5 布置埋件

在具體的施工過程中，埋件的布置方式通常具有數量多且復雜程度高的特點，因此需要相關人員對埋件的具體分布情況進行合理分析。在該階段應用BIM技術可以通過數學模型的方式更為直觀的展現其分布情況，并結合工程實際情況對其合理性進行分析，為建筑企業選擇埋件的內嵌組和吊鉤形狀提供參考依據。與此同時，通過對梁結構與建筑預留洞口的適配性進行分析可以最大程度的避免后期出現復工的現象，從而幫助施工企業節約施工周期。

3.6 拆分設計

BIM技術的應用需要建筑設計人員將工程實際參數導入到相關軟件中，通過建立相應的數學模型更為直觀的展現建筑的相關設計參數。設計師在對其進行展示的過程中，工程相關技術人員會結合工程實際情況對設計圖進行修正，此時就需對構件進行拆分設計。這就要求相關設計人員確保每個構件均是可拆分的，且每個拆分之后的構件均可詳細展現其具體安裝方法，得到統一的結論后再對相關設計進行整合。

3.7 碰撞檢測

裝配式建筑憑借其較高的施工效率得到了較為廣泛的應用，然而，該建筑方式也存在一些較為不利的影響因素，其中較為突出的一點就是設計方案的管線經常與實際施工過程中的建筑本體產生碰撞，且該碰撞通常會對建筑物的安全性造成影響。因此，需要相關技術人員充分利用BIM技術對其碰撞情況進行檢測與標注，從而更好的幫助相關技術人員對其進行修正，確保建筑本體的使用安全。

3.8 用量設計

合理且科學的鋼筋用量是確保建筑質量及穩定性的前提條件，因此，需要施工企業對其分布情況及數量進行清晰的判斷。在安裝過程中應用BIM技術可以通過建模的方式，對鋼筋的具體分布情況進行直觀展現，從而更好的為相關技術人員對其分布的合理性進行分析，一旦發現問題，可以及時與設計人員進行溝通并直接在模型上進行修改，更為高效的判斷修改的合理性，從而更好的保證工程質量，避免后期出現倒坍等重大安全事故的發生。

4 結語

綜上所述，BIM技術在裝配式建筑結構設計與建造中的應用不僅可以推動工程項目的順利實施，還可以提高施工效率，更好的保證工程質量。因此，該技術的應用與裝配式建筑的結合起到相輔相成的作用，建筑企業應不斷對其進行完善，從而更好的推動我國建筑行業實現可持續發展。