基于BIM技术的装配式混凝土建筑结构设计研究

胡再猛

随着建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术不断进步，基于数字化应用的建设体系备受关注，将其应用在装配式混凝土建筑结构设计环节中，能够有效提高工程项目的节能水平和效率，创建信息模型的同时，保证施工作业、运维管理等工作有序开展，促进装配式施工项目的发展。

1 基于BIM 技术的装配式混凝土建筑结构设计优势

BIM 技术应用在装配式混凝土建筑结构设计中具有一定的技术优势，能够更好地提高整体结构设计水平，维持综合化管理的基本效率，在提升设计质量、建立预判机制的同时，最大程度优化设计内容的容错率，为设计人员提供方便，满足综合化管理的整体需求。

第一，应用BIM 技术能更好地提高工程设计优化质量。配合BIM 技术的数字化处理环节，能够形成线条和空间的多维形态，从而更加直观地完成设计环节；应用可视化处理模式，能够优化和管理初步设计方案，更好地建立多方互动参与的控制模式，提高结构参数计算和信息分析的时效性[1]。

第二，应用BIM 技术能建立精准的判定机制。配合BIM 技术模拟性特征开展相应工作，使用4D 或者5D 技术能够模拟装配式混凝土建筑结构的基本功能，包括节能模拟、紧急疏散模拟以及导热模拟等，更好地设定结构设计要素，建立精准的判定机制，从而提高工程项目的管理水平。

第三，应用BIM 技术能优化装配式混凝土建筑结构设计方案。借助BIM 技术的预设功能，能够不断优化相应的初步设计内容，结合设计条件、功能需求以及主客观因素等内容进行动态调节，更好地维持设计数据的管理水平，并强化成果的评价效果，最大程度满足建筑工程项目的建设需求，为装配式混凝土建筑结构的设计质量优化奠定基础[2]。

2 基于BIM 技术的装配式混凝土建筑结构设计方案

装配式混凝土建筑结构设计工作要明确建筑类型、构件标准等基础要求，并结合设计环节落实完整的标准体系，从施工的角度提高过程控制性，以便于维持整体设计水平，最大程度提高建筑结构的应用效果。将BIM 技术应用在装配式混凝土建筑结构施工作业中，要充分发挥BIM 技术的作用，整合相应的设计环节和应用方案，维持协同控制的合理性，从而更好地优化结构应用质量。

2.1 具体应用内容

为了更好地发挥BIM 技术的优势，应结合装配式混凝土建筑结构设计的基本规范，落实可控化技术处理工作，最大程度确保设计内容满足工程项目实际需求。从初步设计环节入手，逐步推进相关内容，完成预制构件生产、施工作业以及后期运营等一系列工作，打造全过程设计体系，维持综合应用管理工作的基本效果，实现多元管理共同进步的目标。

2.1.1 初步设计

相较于传统建筑工程项目，装配式混凝土建筑结构设计环节对预制构件预埋和预留工作有更高的要求。因此，在结构设计环节中，要结合其应用需求，落实更加科学且合理的技术方案，从而确保应用质量满足预期。在预制和预留过程中，要想维持其质量效果，就需要设计人员团结协作，形成良性的沟通，及时落实相关要求，从而维持相应预制结构件的精准性和规范性。在应用BIM技术时，要结合其应用管理要求构建标准化规划平台，以确保设计人员能及时沟通并汇总相关信息，建立更加高效的联动协作模式，维持规划设计方案的同步性和适配性[3]。

设计人员要借助BIM 技术和云计算将模型的信息直接汇总在设计平台中，配合碰撞测试与自动纠错模块，分析各个设计单元和学科之间的冲突，充分了解装配式混凝土建筑结构设计环节存在的问题，并结合相应的数据评估内容落实有效的决策。另外，基于BIM 技术的联合分析模式还能实现信息参数的同步共享，大大提高了数据处理的效率，确保设计方案调控工作顺利展开，更好地维持应用水平，为后续装配式混凝土建筑结构升级提供保障[4]。

2.1.2 预制构件生产

装配式混凝土建筑结构中要完成阶段性预制构件的生产工作，而其生产质量直接影响结构的应用效能。因此，相关部门要给予充分重视，全面发挥BIM技术的作用，构建更加科学的管理模式，维持良好的生产水平。

首先，预制构件生产流程要涵盖建造环节和设计环节，确保相应的设计模式和设计规范都能落实到位，更好地提高构件生产信息的合理性和规范性。在实际应用过程中，建筑工程项目制造商要借助BIM 模型完成详细尺寸信息的汇总，结合相应信息完成制造规划工作，并按照规划内容落实制作流程。需要注意的是，制造过程的状态信息也会同步到施工单位，通过配合射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）芯 片就能完成设计处理，及时进行存储尺寸、材料类型以及安装位置信息的管理工作，保证了施工控制的科学性和便捷性。

其次，BIM 技术还能有效维持测试过程和生产过程的优化水平，在装配式混凝土建筑结构规划设计结束之后，规划部门需要与制造厂商进行BIM 模型预制构件的信息共享，便于迅速开展生产活动，不仅能提高工程项目的实际效率，还能减少资源损耗和成本浪费。例如，在信息处理环节，要借助条形码进行标注，从而确保数据信息和零部件成品系统的对接结果满足要求，实现生产过程自动化。

最后，BIM 技术还支持对预制构件的实时性跟踪。配合使用RFID 技术，对相关预制构件二维码进行汇总，就能及时了解相应构件的应用状态，有效建立统一化管理的控制模式。同时，工作人员能展开阶段性的检查和工序校对，最大程度保证工作内容的规范性。

2.1.3 施工作业

对于装配式混凝土建筑结构施工环节而言，BIM 技术的应用能大幅提升工作效率。要根据全过程应用原则，确保监管各个环节，维持各环节应用效能的同时，保证结构施工质量满足预期。

第一，库存管理。借助BIM 技术和RFID 技术能够有效落实预制件的检验分析工作，及时进行电子化评估和自动检验处理，有效开展质量校对管理工作，避免不合格的预制构件对装配式混凝土建筑结构施工作业产生影响，从而维持整体施工管控工作的规范性。同时，工作人员能随时查询预制构件的参数信息，并选取最优的安装处理模式，维持整体施工管控工作的质量水平[5]。

第二，现场管理。主要借助BIM 技术进行仿真装配式混凝土建筑结构的施工作业，利用相应的功能进一步掌握部件装配过程的技术要求，并结合实际设计方案和施工规范监管关键部位的装配过程，借助定向训练的方式提高工作人员的实际操作水平，最大程度优化装配式混凝土建筑结构的施工质量。

第三，道路规划。BIM 技术还支持工地智能规划道路作业，优化运输效能。由于装配式混凝土建筑结构施工作业中要完成大量的预制件运输工作，因此需要结合参数设计分析内容更好地规划运输路径，减少资源损耗的同时提高工作效率。

第四，施工工艺。BIM 技术实现了3D 模型向5D 模型的转型升级，建筑单位可结合模型优化施工流程和工艺内容，建构完善的施工管理模式，高效完成资源消耗建模工作，并制定动态的施工管理规范体系。在全面掌控施工内容的同时，确保装配式混凝土建筑结构施工的综合效益满足预期。

2.1.4 后期运营

第一，BIM 技术能够实现综合化设备管理。配合BIM 综合数据管理系统以及应急管理功能，可以对现场的异常情况做出预警，及时落实相应的管控措施，确保设备维护管理工作满足要求。例如，BIM 模型中能实时检索组件设备信息，并及时关联相应组件的制造商，一旦出现组件应用异常，就能及时联系厂家进行维护或者更换[6]。

第二，BIM 技术支持信息化监管和运维控制。配合RFID 技术不仅能实现成品保护处理，还能及时检索相应组件的位置，更好地开展精细化数据对比和运维管理，确保装配式混凝土建筑结构质量符合要求。另外，RFID 技术还支持生产商信息、运输信息以及安装人员信息等基础内容的查询，一旦出现问题，利用责任落实到个人的机制就能优化管控。

2.2 案例分析

本文以SY 南科大厦项目为例，工程项目共有24 层，地下1 层，地上23 层。其中，地下1 层到地上3 层为现浇混凝土结构，地上3 ～23 层为预制装配式混凝土结构，建筑工程项目主要为办公大楼。由于工程项目构件类型复杂，因此施工部门决定使用BIM 技术完成项目处理工作。

第一，完成BIM 建模。应用Revit和Tekla 软件开展相关工作，前者进行结构建模，后者则主要应用在装配式结构深化设计方面[7]。

第二，碰撞检测。由于本工程项目较为复杂，施工部门借助BIM 技术进行系统化的碰撞测试分析，充分提升了设计内容和施工内容的精细化水平，减少了施工中构件对接不到位或节点碰撞造成的影响。根据碰撞结果能够落实更加可控且完整的追溯过程，确保设计内容和设计效果最大程度满足工程项目的实际需求，为提高工程项目综合质量提供支持。

综上所述，结合BIM 技术完成施工项目作业，在提升作业水平的同时，节省了施工项目资源，为一系列设计效果的优化创设了良好的技术支持，满足装配式混凝土建筑结构施工规范，整体效果较好[8]。

3 基于BIM 技术的装配式混凝土建筑结构优化建议

在应用BIM 技术的过程中，要充分关注技术要点，结合装配式混凝土建筑结构施工方案开展综合优化处理工作，提高协同管理的实效性，从而充分满足建筑结构的质量需求，提高建筑的经济效益和环保效益。

3.1 强化优势互补

在装配式混凝土建筑结构设计管理环节中，要充分发挥BIM 技术的作用，有效实现信息集成化管理，不仅要明确应用范围，还要全面评估项目管理工作，在设计和规划操作并行的基础上，发挥BIM 技术优化结构设计和完善沟通处理等方面的作用，更好地实现结构设计流程和BIM 技术处理流程的优势互补。同时，要建立实时性综合管理控制模式，保证规划设计工作能够满足整体性要求，将装配式混凝土建筑结构设计方案作为整体，配合BIM 技术进行各个部门的协同管理，从而及时汇总反馈信息和沟通内容，提高数据共享的实效性价值，优化设计水平。

3.2 基于问题导向

虽然BIM 技术具有非常突出的应用优势，但是在装配式混凝土建筑结构施工管理工作中，还要充分关注技术的配合模式，建立基于问题导向的作业机制，保证规划和设计工作都能更加有序。一方面，要对关键作业环节进行质量管理，将质量控制作为基础问题，配合BIM 技术进行实时性质量分析和数据汇总，针对可能存在的问题给出预警。例如，钢筋搭接出现问题，BIM 技术的可视化功能可以有效完成节点质量评估，从而辅助操作人员及时进行调整[9]。另一方面，应用BIM 技术就是要打造灵活的装配式混凝土建筑结构作业环境，结合现场的实际需求、特点以及作业规律等多元因素，发挥BIM 技术的优势，有效纠正施工中存在的问题，从而深化设计方案，为关键节点施工作业安全合理推进提供保障。

3.3 优化人员素质

为了更好地推广BIM 技术，要积极组织施工作业人员、设计人员以及项目管理人员等进行相关技术培训。多数设计人员已经对BIM 技术设计环节较为熟悉，而部分现场施工人员，由于受到教育程度、工作经验等多方面因素的影响，对BIM 技术内容的了解程度还不足。这就需要施工部门在开展装配式混凝土建筑结构作业时，着重完成施工规范指导，确保作业人员能够严格按照BIM 技术规范要求落实作业内容[10]。

4 结语

在装配式混凝土建筑结构施工作业中，应用BIM 技术具有重要的实践意义，能在提升作业质量水平的同时构建更加科学的作业模式，优化整体效率。将BIM技术应用在预制构件生产、设计、后期运维以及施工作业中，构建可控化、全过程施工作业管理体系，能够满足节能环保的工程项目要求，为装配式混凝土建筑可持续健康发展奠定坚实的基础。