试析基于BIM软件下的装配式建筑结构设计

孟秀青

摘要：装配式建筑作为新型节能建筑形式，实际应用范围不断扩大，有效提高施工质量与效率。装配式建筑结构设计过程中要综合考虑各方面因素，保证各部分的有效衔接，合理引用BIM技术，可以改善传统结构设计的不足，保证建筑整体质量。本文通过分析BIM技术的优势，阐述其在装配式建筑结构设计中的应用。

关键词：BIM软件；装配式建筑；结构设计

随着我国房地产行业发展迅速，相应的建筑行业也在高速发展。现在的建筑以塔式住宅为主，而塔式住宅则以钢结构技术为主。钢结构装配式建筑的模块化设计需要以BIM技术为前提，通过BIM技术，可以根据建筑的三维构建效果来检验建筑设计的合理性，通过数据的变更，及时矫正模型，形成符合建设方需要的方案，以保证建筑的工作周期和建筑质量。

1 BIM技术分析

BIM技术是一种现代化信息技术，全称是建筑信息模型，这是一种基于计算机、CAD等信息技术而成的信息管理技术。 BIM技术作为全新的信息技术，具有显著的计算机网络特点，体现在两方面内容：（1）完整模型。借助BIM技术将建筑信息全部呈现出来，同时全面描述工程项目的信息，包括对象、设计书等内容。此外，依据模型情況反馈工程造价、材料信息等内容；（2）构建的模型之间存在关联性，通过信息模型可以彼此识别与联系，构建完整的图形与文件。出现工程变更时，通过将变更数据输入到模型上，及时矫正模型，满足建设方对建设方案的要求。

2 BIM技术与装配式建筑结构设计

2.1如何提高装配式建筑设计效率

在装配式建筑的设计中，需要对各种预制构件进行预设计，需要各个专业的设计师紧密配合。利用BIM技术构建的设计平台，装配建筑专业设计师可以快速传递专业设计信息，对设计方案进行“同步”修改。借助BIM技术和“云端”技术，专业设计师可以将包含自己专业设计信息的BIM模型上传到BIM设计平台。通过BIM技术的“协同”设计功能，专业设计师修改的装配式建筑预制件设计参数可以被其他专业设计师同步并正确调用，支持专业设计。并保存设计方案，促进设计方案的调整。节省各专业设计人员由于设计方案调整所耗费的时间和精力。

2.2如何降低装配式建筑的设计误差

设计人员可以利用BIM技术改进装配结构和预制构件的设计，减少施工过程中的装配偏差。借助BIM技术，可以精确地设计和定位预制构件的几何尺寸、钢保护层的直径、间距和厚度。BIM模型在三维视图中，设计师可以直接观察到预制组件进行组装之间的拟合程度，并能使用BIM技术的碰撞检测功能来分析预制组件连接节点的可靠性，排除预制构件之间的装配冲突，避免粗加工影响了设计安装和预制组件的位置，减少设计误差，拖延和浪费物质资源。

2.3建筑设计阶段BIM技术应用

未使用BIM技术之前，设计人员需要搜集与工程相关的信息数据，并对研究方向与目标进行对比分析研究，综合管线布置也是项目设计研究的重点，通过BIM技术可以实现管线碰撞检查、管线优化、设备间深化等内容，建设工程项目部成立针对性的BIM工作室。同时，考虑到现场施工数据安全性问题，确保场地电力的安全性，每周保存一次数据，确保数据的真实合理性。

2.4 BIM技术在装配式建筑结构设计中的应用

相比于传统的CAD制图软件，BIM技术可以使得平面设计方案和立体方案之间进行匹配，从而提升结构设计的效率。另外，BIM技术，只需要在完成模型建立后，输入相应的数据就可以自动生成设计方案，并且形成立体模型，可以帮助各个环节设计更加细化，提升建筑物造型的效果。这是传统的人工绘图或者CAD制图所不具备的优势。使用BIM技术完成的立体图纸，相比与传统的二维结构施工图纸，更利于基层施工人员对设计内容的理解，从而正确按照指引进行施工，提高整体工作效率。

4.1受力结构三维模型建立

用BIM技术，以二维图纸的模型信息，建立BIM模型，在建模过程中，需要对建筑中的钢结构连接细节和施工纸的局部详图进行细化，并对大件异型结构进行模块化处理，将工作做到极致，以提高建筑模型的可信度。

4.2对钢结构碰撞进行检查

BIM设计需要对钢结构进行深化设计，其三维信息具有指导施工的功能，所以需要在施工图的基础上来完善整个施工图纸，深化图纸的设计，另外，BIM设计还需要深入检查建筑钢结构内部的各元素，如有发现缺少连接，应及时反馈，并进行修改变更。

4.3钢结构施工进程模拟

在BIM设计中，可以通过输入相关的数据，来模拟施工，从而增强对现场施工进度的控制。在BIM系统中，可以根据钢结构的施工顺序，输入详细的施工步骤，制定相应的施工进程模拟，就可以通过模拟软件观看钢结构施工工程的预期进度。

5 BIM 在施工设计阶段的应用

5.1 施工模拟仿真

随着科技的迅速发展，装配式建筑施工的机械化程度越来越高，且各类施工工艺十分复杂，管理难度较高。利用 BIM技术，可以对装配式建筑工程进行事先的施工模拟和仿真，实现施工流程和施工方案的优化，从而准确定位构件并实现高质量安装。除此之外，BIM 技术的虚拟模拟仿真，有利于实现施工现场的场地布置。

首先，BIM 技术能够对施工的全过程进行正序或倒序模拟，对施工现场各功能区的配置和安全进行分析，通过合理分布垂直机械、临时设施、构配件等设备和物料的位置，实现临时道路、车辆运输路线的优化，从而减少施工现场二次搬运造成的成本浪费，并且有效加快施工的装配进度。其次，BIM 技术还能够利用可视化技术实现施工现场的安全性能评估及动力学分析计算，完善施工现场安全应急预案，从而保证建筑施工的安全实施。

5.2 施工质量、进度和成本控制

BIM 技术具有可视化、模拟性、协调性、优化性及可出图性的特点，能够在装配式建筑施工过程实现施工对象同施工进度的数据对接，从而实现 2D 图纸转化成“3D-BIM”模型，凸显其立体型管理；随后进行“4D-BIM”可视化模型的转换，有利于对施工进度进行实时跟踪与监控；在此基础上再引入资源维度，形成“5D-BIM”模型，施工方可通过此模型模拟装配施工过程及资源投入情况，建立装配式建筑“动态施工规划”，对质量、进度、成本实现动态管理。

3结语

总之，在施工过程中应用BIM技术，可以很大程度上改进和创新传统工作模式和设计理念，在提高设计效率的同时，还能进一步提升建筑的美观性和实用性，除此之外，BIM系统还可以帮助控制整个施工工程的周期。目前，装配式建筑已经发展成为我国主要的建筑结构形式之一，BIM设计软件与装配式建筑结构相互相成。

参考文献：

[1]史筱红.基于BIM软件下的装配式建筑结构设计分析[J].居舍，2018（30）：103+163.

[2]张启志.基于BIM软件下的装配式建筑结构设计[J].钢结构，2018，33（02）：114-117.

（作者单位：青岛武晓集团股份有限公司）