基于BIM的装配式结构与建造关键技术研究

徐曾旭

摘要：由于缺乏信息、事先协调和一体化机制，在装配式结构建筑在我国的发展过程中，在方案的合理性方面只有在实践中才能得到检验，通常是在补偿了诸如严重损失等资源之后。最重要的和最明显的是在设计阶段、施工阶段的影响，所以需要提高这两方面的信息水平和预综合管理，这对装配结构的发展具有重要意义。使用BIM（BuildingInformationModeling）可以大大提高设计的质量和准确性，并满足项目参与者的通信需要。该模型是获取工程信息、加快设计速度和满足通信需求的先决条件，然而，在利用BIM技术设计装配式住宅项目时，在设计低效率结构模型和建模方面出现了重复问题，没有足够的深度模拟。本文对标准结构的参数化和模块化进行研究，为了解决装配式建筑设计中的快速建模和模拟问题。本文分析了装配式住宅结构和BIM技术的特点，结合了BIM技术和装配式结构，提出了新的方法来设计BIM基础上的装配式结构，重点是建立和管理一个基于BIM的预制作元素库，分析和优化的组合装配式结构的BIM模型，使用BIM技术在装配式建筑模型和建筑信息的获取。

关键词：装配式结构设计;装配式结构施工;BIM

绪论

目前，住房工业正在进行高技术革新，中国建筑业十分重视住宅产业的工业化。在一个资源日益稀缺的文明社会中，可持续发展的理念得到广泛承认，正是在这个基础上，住房产业化得到了广泛承认。以BIM技术为基础的住宅产业化在推动住房部门工业化方面发挥了重要作用。装配式建筑物是用钢筋、混凝土、部件和构成建筑构件的其他构件建造的，初步设计在工厂成型，由组装和制造的运输工具运到现场，因此英文的名称是PrecastConcrete，简称PC。正是在这个基础上建造了装配式住宅，这是住宅建设的创新和进步。根据我国关于减少能源节约和碳排放的呼吁，住房的工业化是一项紧迫的任务。随着现代建筑工业的迅速发展，装配式混凝土房屋已被广泛使用，但标准化和建模很难实现，建筑形式难以与装配式相结合，工业化似乎已成为发展的瓶颈。因此，建立该系统的标准至关重要。住房工业化有助于住房产品的有效和高质量的保障，是现代建筑业发展的必然趋势。产业化是住房工业化的主要手段。为了提高住房生产效率，可以根据模块化、规范化和自动化条件实现住房产品的产业化。住宅产品的形成包括设计，生产，建筑，更新，管理等阶段，每一个标准化阶段，自动化是住房工业化的一个突出特点。住房的产业化程度取决于设计的标准化水平，只有达到了高水平的标准化和设计，可以改善工厂生产，组装，施工，综合更新和信息管理。与传统住房产品相比，标准化设计系统的建立是装配式住房工业化的核心。

一、BIM技术基本理论

1、BIM技术的概念

BIM技术是在上个世纪的美国首先提出的，这一概念是由著名的美国学者ChukEastman提出的，最初还提出了基于计算机信息管理的建筑模型模拟。这一新的高科技技术在2002年左右进入工程行业，直到2012年BIM工程技术不断成为现代建筑技术的一个现代化的工程建设建筑所推崇。BIM技术是通过信息管理和建筑模型在施工的各个阶段实施的，它反映了在所有阶段的关键管理要素。BIM技术是一种现代技术，体现在一个建筑项目的数据和信息，可以在建筑设计的不同阶段使用3D显示关于不同次级项目、次级项目部分等信息的视觉信息技术，提高专业人员的交叉工作效率。

2、BIM技术的特点

传统的cad设计是由两个维度元素组成的建筑物显示，包括建筑，結构和设备，但重要的非几何信息和某些几何联系的建筑物，很难在二维图上找到，例如材料，流程和信息要素的成本。此外，使用二维图形元素表示建筑物，一些数据，如直径，钢筋长度等，并输入计算机软件来计算工作范围，进展和成本，在信息传输过程中，其内容和形式可能会发生变化，这增加了误差概率和管理工作量。传统的三维模型的设计只是为了根据规划设计增加高程信息，只是增加了建筑项目的视觉功能，既不实际，也难以将信息与模型联系起来。以BIM为基础的架构不再是二维点的线性连接，而是直接建立在组件上并随附相关信息。例如，以墙为中心的模型包括墙的几何尺寸，BIM技术提供了参数设计，以减少技术人员的实时和动态工作量。（1）在建筑设计阶段，建筑行业可以直接利用三维设计模型，不需要与业主沟通的二维计划;（2）设计的参数信息模型不仅提供关于建筑的物理信息，而且提供关于实时动态的所有信息。（3）在BIM模型中，设计了一个实际的模型，在该模型中，建筑，结构和设备的结合和协调，结合不同的专业模式，以发现专业内和专业人员之间的碰撞，有效地避免“错误，遗漏，接触，空白。”（4）关于实时信息在BIM模型可以更容易地适应项目的变化，传统的设计面对变化需要很长的时间，努力容易出错。BIM模型有一个小的变化，可以反映在实时的BIM模型和自动更新的水平，垂直，剖面和三维图纸信息。

二、BIM可视化技术与装配式结构设计、施工结合分析

1、BIM可视化技术在装配式结构设计中的应用构思

利用BIM的视觉技术在设计阶段：快速准确地构建三维装配结构模型，增加模型的整体性能，钢筋分布等，充分表达设计意图和提供一个良好的平台的设计标准化。因此，从理论上讲：利用BIM视觉平台在装配式住宅项目中，设计师可以及时插入、取出、更新和修改信息;它包含在BIM模型中。在此基础上，如图1所示，介绍了在设计装配式结构时使用BIM视觉技术的概念。

2、BIM可视化技术在装配式结构施工中的应用构思

与其他建筑模式相比，可以发现对传统装配式建筑的分析，相对固定和简单的装配式结构施工阶段，以及构件的数量和顺序可以预测，这是一个很好的机会，提供数字访问信息的机会，因此，如图2所示，这是一个在装配式建筑中使用BIM视觉观察技术的概念。在装配式建筑施工阶段采用BIM技术，可以预先建立阶段模型：一方面可以模拟关键的施工过程，预先查明问题或优化选择，另一方面，合理的现场布置可提高装配式建筑工作的效率。

比如在进行碰撞测试时，可以将BIM技术的应用分为单专业和多专业方面碰撞，其中包括建筑、结构之间的碰撞、和在设计和电气机械专业领域的碰撞，多个专业的碰撞是由于构件管道过多引起的，需要分开进行碰撞分析。除了可在装配式住宅结构中使用的多专业途碰撞外，与现浇结构一样，预制构件间的撞击测试在测试BIM模型方面发挥了重要作用。预制构件必须由工厂预制结构制成，然后运到工地组装和安装。如果在施工过程中发现构件之间发生碰撞，则必须切开预制构件，在它们形成后不能自由开洞开槽，必须将预制构件运到施工现场，这造成了延误和经济损失。预制构件的碰撞主要发生在预制构件和预制构件与现浇结构之间。碰撞的结果可以在BIM模型中调整，体现出其极大的作用。通过碰撞检查可以使装配式住宅工程项目的BIM模型趋于优化。

结论

本文涉及的问题包括BIM技术规格和设计要求、规范标准还有特点等。然后，利用Revit软件完成了关于设计参数和模块设计的研究，其结果是建立了一个关于墙壁、板材、柱子和梁参数化的结构模块库，最后到建立了工程试验基地，以检验参数和模块化的性能。在设计和应用装配式住宅项目的模块中，采用BIM技术后，工程信息的设计和检索效率确实有所提高，与各专业的参与人员之间的沟通有了很大的改善。

参考文献：

[1]张超.基于BIM的装配式结构设计与建造关键技术研究[D].东南大学，2016.

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