BIM技术在装配式建筑结构设计中的应用.pdf

第 22 卷 第 7 期2023 年 7 月中国建筑金属结构CHINA CONSTRUCTION METAL STRUCTUREVol22 No7Jul20231230 引言随着建筑行业的快速发展，传统的建筑施工模式已经不能满足现代建筑工程的需求，为此，将 BIM 技术应用到建筑工程中，能够有效提升工程项目建设质量。随着计算机技术的发展，BIM 技术也被广泛应用于各个行业。随着 BIM 技术应用到装配式建筑设计中，能够促进建筑行业的健康发展。装配式建筑是一种新型的建筑体系，其能够在工厂内进行预制构件的生产和组装，施工现场只需要进行吊装和连接即可。与传统的施工方式相比，装配式建筑设计具有施工周期短、质量高、施工安全等特点。目前，国内许多地区都在大力推广装配式建筑设计，其已经成为建筑业发展的主流趋势。装配式建筑设计需要在结构设计阶段就进行有效考虑和设计，能够将构件之间的连接关系考虑到设计中来。由于构件之间存在着较大的连接关系，因此构件之间会产生大量的缝隙。因此，在进行装配式建筑结构设计时必须保证设计模型足够精确和完整，能够满足装配式建筑工程需求。现阶段，BIM 技术在装配式建筑结构设计中的应用已经取得了显著成效。通过对 BIM 技术应用到装配式建筑结构设计中进行分析发现，目前 BIM 技术在装配式建筑结构设计中主要应用在了结构专业设计和施工方案模拟上。通过对 BIM技术应用到装配式建筑结构设计中进行分析发现，能够有效减少信息误差和信息滞后的问题出现，提高了装配式建筑结构设计质量和效率。近年来，关于 BIM 技术在装配式建筑结构设计中的应用，学者们从各个方面进行了研究，主要有：李嘉斌1提出在装配式建筑结构设计中应用 BIM 技术可以使其结构设计更加精确、高效。具体来说，可以通过建立三维模型，并且将模型导入到 BIM 技术中进行模拟分析，可以使得装配式建筑设计更加准确、高效。马碧璘2在研究中指出，在装配式建筑设计中应用 BIM 技术可以实现构件生产的信息化管理，并且提高构件生产效率和质量。具体来说，可以将 BIM 技术应用到构件生产和现场施工中。具体来说，可以通过建立模型、工程量计算和施工模拟等多种方式来提高设计精度和效率。另外，高帆3在研究中指出，在装配式建筑结构设计中应用 BIM 技术能够促进质量控制管理体系的形成。而且，还能促进施工进度的提高。1 BIM 技术在装配式建筑结构设计中的优势随着我国城市化进程的加快，装配式建筑在我国发展迅速，但是与发达国家相比，我国建筑工业化水平还比较低，施工技术和设备也不够先进。为了实现装配式建筑的工业化生产，就需要采用 BIM 技术，利用 BIM 技术将构件进行拆分，然后再进行组合，形成装配式建筑结构设计方案。传统的装配式建筑设计中，施工人员主要是依靠经验进行设计，但是这种方式的设计效果并不好，存在很大的问题。而将 BIM 技术应用于装配式建筑结构设计中后，不仅可以保证施工人员的专业性和规范性，而且能提高设计质量。具体来说有以下几点：1.1 有效提高装配式建筑结构设计效率在装配式建筑结构设计过程中，需对建筑结构的整体稳定性进行有效保障，以确保建筑结构安全性。通过将 BIM 技术在装配式建筑结构设计过程中应用，可有效地对装配式建筑结构设计数据进行统计分析，进而可以有效地对其整体稳定性进行分析和评价，同时可以有效对各种施工工艺和施工工序进行模拟，以此保障其施工质量。另外，BIM 技术在装配式建筑结构设计过程中的应用，可以对建筑工程的整体平面布置进行有效设计。通过利用 BIM 技术可以对平面布局进行优化和调整，以此来确保其各专业之间的协调配合，进而有效提高装配式建筑结构设计的效率。1.2 有助于实现实时反馈和信息共享BIM 技术能够有效提高装配式建筑结构设计质量，究其原因主要是 其能够实现信息共享，同时能够实现实时反馈，其对于提高设计人员的工作效率具有重要作用。传统装配式建筑结构设计中，设计人员仅能在图纸上进行修改，但是由于修改图纸工作量大、且多，因此在修改过程中会浪费大量时间。而将 BIM 技术应用于装配式建筑结构设计中后，在三维模型中可以对各个构件的尺寸进行准确的测量，通过尺寸数据和实际尺寸的对比可以及时发现存在的问题，进而调整设计方案。此外，BIM 技术还能够实现信息共享，例如各个专业之间以及各专业作者简介：葛宏亮（1981-），男，硕士研究生，高级工程师，结构设计师，研究方向：结构工程。BIM 技术在装配式建筑结构设计中的应用葛宏亮（重庆市设计院有限公司，重庆 400000）摘 要：随着我国社会经济的不断发展，建筑行业也得到了迅猛的发展，为了更好地推动我国建筑行业的发展，需要对装配式建筑进行研究和探索。本文分析了 BIM 技术在装配式建筑结构设计中的优势，提出了装配式建筑结构设计中 BIM 技术的应用策略，旨在为我国建筑行业的发展提供参考。关键词：装配式建筑；BIM 技术；协同设计中图分类号：TU201.4 文献标识码：ADOI：10.20080/ki.ISSN1671-3362.2023.07.042124中国建筑金属结构2023 年与其他部门之间都能实现信息共享，其有利于提高设计人员工作效率。1.3 有助于装配式建筑的设计和施工在建筑行业中，装配式建筑具有诸多优点，比如施工周期短、节能环保等，这是因为其对建筑质量和工期要求较低，进而能够提高工作效率。目前，我国装配式建筑项目中仍存在一些问题，比如质量控制体系不够完善、信息化管理水平有待提高等。为了解决这些问题，可将 BIM 技术应用到装配式建筑项目的设计和施工过程中，从而能够有效提高施工质量。首先，BIM 技术能够帮助项目的设计人员对装配式建筑的结构设计进行模拟，并在此基础上对各个构件的连接方式进行设计。其次，BIM 技术可对装配式建筑施工过程中所需要的各种信息进行管理。在施工过程中，需要注意的问题非常多，比如吊装时间、运输方式等。通过将 BIM 技术应用到装配式建筑施工中可以有效提高工作效率，并提高信息数据的准确性和可靠性。1.4 可有效减少设计中存在的误差传统装配式建筑结构设计中，由于建筑模型不够精准，在设计过程中会出现一定误差。而将 BIM 技术在装配式建筑结构设计中应用后，可通过信息技术来实现模型优化，如此不仅有助于减少设计过程中出现的误差，还能保证工程质量。此外，利用 BIM 技术有助于根据各构件之间尺寸关系对其进行拆分与组合，从而减少设计中误差。例如，在进行楼梯设计时即可根据其尺寸关系分成三部分，再根据各部分间的尺寸关系进行组合。如此不仅能保证设计的科学性和准确性，还能提高工作效率。此外，在装配式建筑结构设计中采用 BIM 技术后，也助于有效保证施工质量和安全。例如在对装配式建筑进行结构设计时，工作人员可以通过 BIM 技术模拟预制构件在施工过程中的受力情况与方式。如此不仅可以减少施工中出现的问题，还能保证工程质量和安全性。1.5 可以实现建筑构件的位置和尺寸调整在传统的装配式建筑结构设计中，由于缺乏三维数据信息，所以工程人员不能对建筑构件进行精确的位置和尺寸调整。但是在 BIM 技术应用后，工程人员可以利用 BIM 技术对建筑物进行模拟和分析，然后对建筑物的设计方案进行优化。而利用BIM 技术后就可以实现计算机辅助设计，让施工人员根据 BIM模型来完成建筑物构件的布置工作，然后再进行加工生产4。例如在对某小区进行装配式建筑结构设计时，就可以利用 BIM技术对其进行三维模拟和分析。首先，通过 BIM 技术将设计方案在三维模型中进行展示，然后再对其进行优化和调整。这样不仅可以保证装配式建筑结构设计的准确性和科学性，还能提高建筑结构设计效率和质量。因此 BIM 技术在装配式建筑结构设计中应用后，不仅能有效提高装配式建筑的工作效率和质量，还能节省时间和人力成本。2 BIM 技术在装配式建筑中的应用2.1 建模BIM 技术在装配式建筑结构设计中应用，主要是通过三维建模的方式，对装配式建筑结构中的构件进行建模。在这个过程中，主要是利用 BIM 软件对装配式建筑结构中的构件进行建模5。BIM 软件为构件建模提供了非常多的工具，可以为设计人员提供有效的帮助，从而使设计人员可以更加高效地完成装配式建筑结构设计工作。在该阶段，BIM 技术主要是通过对建筑工程图纸信息的综合处理来实现对装配式建筑结构的可视化设计。通过 BIM 技术将设计方案与施工图纸进行对比，可以有效避免因设计方案不合理导致的浪费和资源浪费等问题，从而减少工程项目成本支出。例如，在进行某栋建筑结构设计时，首先需要利用 Revit软件对其进行建模，并根据装配式建筑结构的相关要求，对其中的钢筋、墙体等相关构件进行相应的设置。在 BIM 技术应用过程中，如果要对装配式建筑结构中的重要构件进行设计的话，就需要利用 BIM 软件对其进行建模。通过运用 BIM 软件对其进行建模，可以使设计人员更加快速地完成相关的工作任务。此外，在整个 BIM 模型建立过程中，设计人员还需要结合装配式建筑结构的实际情况来制定相关的图纸。在整个图纸创建过程中，设计人员需要对其相关参数进行合理的设置，并确保各个参数之间具有较好的协调性。2.2 碰撞检查碰撞检查主要是通过三维模型来完成的，因此需要对模型反复进行检查。在装配式建筑结构设计中，需要将不同专业之间的模型进行碰撞检查，然后进行分析处理，这样可以避免由于各个专业之间的碰撞而影响到建筑结构整体的设计质量。例如：在某项目中，对于预制梁的位置进行了确定，但是在进行预制梁施工的过程中，发现预制梁与钢筋、混凝土预埋件等之间存在一定的位置冲突6。因此就需要对此问题进行分析处理。通过 BIM 技术可以对构件之间的位置关系进行准确的检查，从而避免因构件位置发生变化而引起相关构件与设计模型之间发生碰撞。另外，在 BIM 技术的支持下还可以对各专业之间的施工流程进行分析处理，从而避免因施工顺序出现问题而引起冲突。2.3 优化设计装配式建筑结构设计中 BIM 技术的应用，能够实现对建筑施工方案的优化。在项目施工中，建筑施工方案的优化直接关系到装配式建筑结构设计的效果。所以，为了实现对装配式建筑结构设计方案的优化，需要在工程施工之前，充分发挥出BIM 技术在其中的作用。通过 BIM 技术的应用，能够对工程的三维模型进行建立，并对其进行有效的分析。同时，还可以根据模型数据对施工过程中可能出现的问题进行预判，从而使工程施工过程中能够顺利地进行。通过 BIM 技术在装配式建筑结构设计中的应用，可以使设计方案更加完善，同时也能够提高装配式建筑结构设计效率与质量。在优化设计时，需要注意以下几点内容。2.4 可视化设计传统建筑结构设计是通过图纸进行可视化，但是在实际施工中，由于设计图纸并不能够满足施工实际的需求，因此无法进行可视化设计。在 BIM 技术的应用下，可以通过三维可视化的方式进行设计7。在建筑工程施工过程中，可以通过 BIM 技术来模拟实际的施工过程，并将实际施工情况通过三维模型进行展现，以此来保证建筑工程建设工作能够顺利地进行。利用BIM 技术对建筑工程的结构设计进行可视化模拟，能够有效地降低施工难度，减少了因为失误而造成的损失。同时，在 BIM技术的应用下，建筑工程也可以更加直观地进行展示，这样一来可以有效地减少人员与材料的浪费问题，进而可以保证工程的整体质量。125第 7 期中国建筑金属结构2.5 数字化施工建筑工程在进行施工的时候，由于施工单位对 BIM 技术了解不够，从而导致施工过程中存在着很多问题。因此，为了解决这些问题，要将 BIM 技术应用到建筑工程的施工阶段。在装配式建筑结构设计中，数字化施工是当前阶段需要重点关注的内容，它可以为施工建设人员提供更多的便利。在这个过程中，BIM 技术可以为数字化施工提供帮助。对于项目来说，建筑构件的数量很多，为了使施工建设工作得以顺利进行，就要对每个构件进行准确定位，并进行合理安装。在此过程中，BIM 技术可以帮助建筑构件进行精确定位。同时，在对建筑构件进行安装时，也可以通过 BIM 技术进行模拟，从而对建筑构件的安装精度进行有效控制。BIM 技术的应用还能够使施工建设人员快速掌握工程内容和施工流程，使其对工程有更深层次的了解。同时，BIM 技术还能为施工人员提供更多的参考资料和建议。在这一过程中，相关人员需要不断地对 BIM 技术进行分析和研究，从而使其能够得到有效应用，为建筑行业的发展提供助力。2.6 信息传递信息传递是 BIM 技术的重要功能之一，在装配式建筑结构设计中应用 BIM 技术，能够将各种数据信息进行整合，并在此基础上建立模型，以此来对各种数据信息进行分析。在应用BIM 技术时，相关人员需要在模型中对项目施工各个阶段的信息进行收集、整理和分析，并根据具体的施工要求进行合理的处理。比如在装配式建筑结构设计过程中，需要将一些预制构件与预制混凝土梁进行合理的组合，而预制混凝土梁之间的连接则需要根据装配式建筑结构设计中的具体要求来确定，这些数据信息都可以在 BIM 模型中得到体现。但是在 BIM 模型建立过程中需要注意的是，装配式建筑结构设计过程中涉及很多专业内容，这些专业内容之间存在较大的差异性。所以为了提高BIM 技术应用效果，需要相关人员对装配式建筑结构设计过程中各专业内容进行合理的设置。2.7 运维阶段BIM 技术能够实现对建筑工程项目的可视化管理。BIM 技术的应用能够使建筑工程项目在建造过程中的信息更加全面、真实，并通过对装配式建筑结构设计中各个阶段信息的整合，可以实现对建筑工程项目建设质量和效率的全面提高。此外，通过对建筑工程项目各阶段信息的整合，还能够有效解决建筑工程项目设计阶段、竣工验收阶段存在的问题。在装配式建筑结构设计过程中，需要将各个专业之间相互协调配合，以实现装配式建筑结构设计方案最优化。如果装配式建筑结构设计中各个专业之间不能有效协同工作，那么将会对装配式建筑结构设计效果造成不利影响。同时还能为各专业之间协同工作创造良好的条件。3 结论建筑行业的发展对人们的生活产生了较大的影响，但其对城市整体规划发展产生了一定的阻碍。尤其是在我国建筑行业在过去的发展中，传统施工技术受到了限制，导致建筑行业难以适应社会发展的需求。因此，人们开始研究新的施工技术，希望通过新的施工技术来推动建筑行业的健康、持续发展。在此背景下，装配式建筑因其良好的性能而被人们所关注。然而，随着装配式建筑在我国的不断推广和应用，相关技术人员逐渐发现其在设计阶段中存在一些问题，需要从多个方面入手对其进行改善。因此，文章针对装配式建筑结构设计中 BIM 技术的应用进行了分析和探究，旨在为相关人士提供一些参考和帮助。参考文献1 李嘉斌.基于 BIM 技术的 EPC 项目装配式建筑成本控制及应用研究 D.青岛理工大学,2022.2 马碧璘.基于 BIM 技术的装配式现代木结构微建筑设计及应用研究 D.吉林建筑大学,2022.3 高帆.BIM 技术在装配式建筑施工中的应用研究 D.内蒙古科技大学,2022.4 杨艳茹.BIM 技术对装配式建筑项目管理绩效的影响研究 D.西安建筑科技大学,20225 李乙.BIM 技术在装配式建筑设计中的应用分析 J.工程与建设,2022,36(05):1295-1297.6 耿君.BIM 技术在装配式建筑深化设计中的应用 J.佛山陶瓷,2022,32(10):54-56.7 宁俊.BIM 技术在装配式建筑结构设计中的应用策略研究 J.大陆桥视野,2022(08):128-129.