BIM技術(shù)下裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法探析

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【摘要】bim技術(shù)運(yùn)用到裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，能夠?yàn)檠b配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供新的思路和方向，促進(jìn)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新發(fā)展。為此，文章主要從意義、現(xiàn)狀和實(shí)現(xiàn)途徑等方面對(duì)BIM技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，指出目前在裝配式建筑設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，并對(duì)設(shè)計(jì)思路固化、設(shè)計(jì)局限性和設(shè)計(jì)信息復(fù)雜性，提出了BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；方法

1引言

隨著我國(guó)建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑技術(shù)體系和建筑施工速度都得到了提升，傳統(tǒng)建筑施工技術(shù)難以滿足建筑行業(yè)的發(fā)展需求。裝配式結(jié)構(gòu)建筑在這樣的背景下出現(xiàn)，是一種將建筑整體結(jié)構(gòu)拆分成多個(gè)待組裝的結(jié)構(gòu)，然后交由生產(chǎn)廠家對(duì)構(gòu)件進(jìn)行生產(chǎn)，最后將構(gòu)件運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝的新型施工技術(shù)。作為一種新技術(shù)，其在設(shè)計(jì)和施工中仍存在一些不足。BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路和方法的優(yōu)化，降低設(shè)計(jì)中的誤差，保證工程施工的質(zhì)量。就這一方面而言，加強(qiáng)對(duì)BIM技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的研究是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的。

2BIM技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性

BIM技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最為顯著的優(yōu)勢(shì)在于可視化，隨著模式化結(jié)構(gòu)形式在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，極大提升了設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性和可靠性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度的提升能夠有效減少后續(xù)施工中的返工率，降低施工成本，保證施工質(zhì)量，有效減輕設(shè)計(jì)人員的工作量。

2.2提升數(shù)據(jù)信息的完整度在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一旦設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員則需要和施工方以及客戶等多方進(jìn)行協(xié)商，然后再對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，待問(wèn)題解決后才能繼續(xù)施工。因此，設(shè)計(jì)圖紙的各項(xiàng)數(shù)據(jù)必須要具備準(zhǔn)確性和完整性，但傳統(tǒng)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法卻難以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。設(shè)計(jì)人員可以借助BIM技術(shù)中的模擬功能，將設(shè)計(jì)圖紙中的各項(xiàng)參數(shù)輸入到系統(tǒng)中，完成模擬測(cè)試，其中存在的問(wèn)題也會(huì)隨之暴露出來(lái)，以便設(shè)計(jì)人員對(duì)圖紙參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，保證設(shè)計(jì)圖紙數(shù)據(jù)信息的完整性[1]（見圖1）。

2.3優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員可以借助BIM技術(shù)強(qiáng)大的模擬功能，對(duì)裝配式建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，完成一些高難度的結(jié)構(gòu)試圖，如裝配式結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)模擬、節(jié)能模擬等，極大提升了裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還可以借助BIM技術(shù)的4D建模技術(shù)完成建模，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的調(diào)整和優(yōu)化，保證裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的合理性[2]。

3裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題

3.1設(shè)計(jì)思路固化

在裝配式結(jié)構(gòu)中，多以現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)為主，即對(duì)建筑整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)行拆分，然后將構(gòu)件交由生產(chǎn)廠家進(jìn)行預(yù)制加工，最后只需運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。但這種傳統(tǒng)的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路過(guò)于落后，且在具體實(shí)施過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)闃?gòu)件通用性較差，不斷調(diào)整和修改設(shè)計(jì)方案，影響到施工進(jìn)度，增加建筑施工成本[3]。

3.2構(gòu)件設(shè)計(jì)局限性

在傳統(tǒng)的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中，構(gòu)件都是由建筑整體結(jié)構(gòu)拆分而來(lái)，如此一來(lái)，構(gòu)件的種類和尺寸難以統(tǒng)一，給構(gòu)件加工工作的開展帶來(lái)難度。另外，在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)構(gòu)件和生產(chǎn)構(gòu)件存在較大誤差的現(xiàn)象。

3.3成果信息復(fù)雜性

在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，工作過(guò)程往往以二維圖進(jìn)行呈現(xiàn)，在這一過(guò)程中，裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力在圖紙的繪制和處理上，對(duì)一些具有較大復(fù)雜性的構(gòu)件，還會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)標(biāo)注不明或信息不明的現(xiàn)象，影響到構(gòu)件的正常生產(chǎn)。另外，在結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)中，基本都建立于讀圖與識(shí)圖基礎(chǔ)上，如果信息不明，將引發(fā)設(shè)計(jì)失誤，導(dǎo)致后期返工，耗費(fèi)大量資源，還會(huì)影響工期[4]。

4BIM技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段

①在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中，一定要保證裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性。BIM技術(shù)在這一環(huán)節(jié)主要采集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)參數(shù)的準(zhǔn)確性。通過(guò)BIM技術(shù)，可以將設(shè)計(jì)圖紙的數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)方式由二維平面圖形轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體圖形，提升數(shù)據(jù)信息的直觀性，及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。②調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)。在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案確定之后，要進(jìn)行數(shù)據(jù)校核。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)涉及鋼筋結(jié)構(gòu)、鋼制品結(jié)構(gòu)，而這些材料的應(yīng)用效果容易受到外界因素的影響，這是后期校核工作中必須關(guān)注的內(nèi)容。在該環(huán)節(jié)引入BIM技術(shù)，主要目的是依托數(shù)據(jù)共享平臺(tái)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，并對(duì)這些參數(shù)的合理性進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)合評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)調(diào)整方案中的相關(guān)參數(shù)，再次進(jìn)行評(píng)價(jià)，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)，能有效提升方案的合理性。③核算工程總量。建筑施工企業(yè)承接建筑工程項(xiàng)目的最終目的是獲利，對(duì)總工程量進(jìn)行正確核算是提升建筑工程施工經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。但在EPC模式下，施工企業(yè)的利潤(rùn)空間被不斷壓縮。合理應(yīng)用BIM技術(shù)能解決這一問(wèn)題，綜合性分析建筑工程作業(yè)重量，獲得準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，為后期順利施工做好鋪墊[5]。

4.2施工組織階段

對(duì)建筑工程的施工而言，需要人力、物力等資源的參與，尤其是在一些大型建筑工程項(xiàng)目中，做好施工組織工作是建筑工程施工的重要前提和基礎(chǔ)。在實(shí)際施工過(guò)程中，要想將設(shè)計(jì)方案有效落實(shí)，施工單位就必須制定好合適的施工管理計(jì)劃。內(nèi)容主要有施工人員操作能力要求、各個(gè)崗位和環(huán)節(jié)所需勞動(dòng)力的數(shù)量等。就BIM技術(shù)應(yīng)用而言，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集工作，精細(xì)化管理整個(gè)施工活動(dòng)。與此同時(shí)，還會(huì)借助該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)搭建完善的施工材料管理體系，明確施工材料采購(gòu)量、采購(gòu)順序等，使整體工作穩(wěn)定有序開展，切實(shí)提升施工質(zhì)量[6]。

4.3工程施工階段

①在裝配式建筑構(gòu)件制作過(guò)程中，會(huì)涉及很多裝配結(jié)構(gòu)，這就要求在具體制作中，嚴(yán)格把控構(gòu)件誤差。合理應(yīng)用BIM技術(shù)，有助于解決誤差問(wèn)題。②裝配式構(gòu)件安裝。在構(gòu)建具體安裝中，一定要在工廠進(jìn)行預(yù)拼裝，如果是鋼結(jié)構(gòu)，則需要在工廠內(nèi)完成焊接工作，校驗(yàn)焊接質(zhì)量之后，再運(yùn)輸至作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。在此過(guò)程中，需要處理好構(gòu)件相連部分，如混凝土結(jié)構(gòu)，要先進(jìn)行連接位置的鑿毛處理，之后在其中注入泥漿，這樣有助于提升結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)定性。對(duì)BIM技術(shù)而言，在此環(huán)節(jié)主要負(fù)責(zé)構(gòu)件三維立體圖像和數(shù)據(jù)采集等工作[7]。

4.4運(yùn)行維護(hù)階段

當(dāng)上述工作完成后，則進(jìn)入最后一個(gè)環(huán)節(jié)，即系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)。這一階段的主要工作內(nèi)容為發(fā)現(xiàn)和處理建筑工程中的潛在安全隱患，使項(xiàng)目能夠滿足既定要求，延長(zhǎng)工程應(yīng)用壽命。在這一環(huán)節(jié)中，BIM技術(shù)的主要職責(zé)就是搭建三維立體模型結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)模型模擬各種受力情況，確保工程結(jié)構(gòu)綜合強(qiáng)度與具體要求相符。如果發(fā)現(xiàn)不相符的情況，需及時(shí)制定解決措施，如搭建輔助承重結(jié)構(gòu)等，這樣便能促進(jìn)整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的提高，使用壽命自然也能進(jìn)一步延長(zhǎng)。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中合理運(yùn)用BIM技術(shù)可以有效提升設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性和數(shù)據(jù)的完整度，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。因此，相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)這一方面的重視和研究，并針對(duì)目前裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行具體分析，合理運(yùn)用BIM技術(shù)，優(yōu)化裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，提高建筑工程施工質(zhì)量，推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)健康發(fā)展。

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作者:周光禹 單位:沈陽(yáng)城市學(xué)院