BIM技术在装配式建筑深化设计中的应用研究

BIM技术在装配式建筑深化设计中的应用研究

赖海洪

上海二十冶建设有限公司，上海201999

摘要：BIM技术、预制装配式建筑都是近年来新兴的一种施工技术，对提升建筑企业经济效益有着良好帮助。合理将BIM技术运用到装配式建筑施工中，可以起到优化设计方案、完善结构搭配，减少资源浪费的作用。本文主要探究BIM技术在装配式建筑设计、施工中的应用，结合预制装配式施工中存在的，如场地布置不合理、构件连接偏差、吊装顺序不合理等问题，通过应用BIM技术来优化设计方案，为后续现场施工提供必要的技术参考。

关键词：BIM技术；建筑工程；装配式设计

引言：

国内建筑行业近年来发展迅速，在信息化、机械化施工方面得到了加强。尤其是BIM技术在当代建筑工程中也得到了广泛应用，通过BIM技术可以优化建筑设计，完善施工管理，降低施工成本。通过BIM技术的深入应用，对建筑行业的可持续发展有着良好作用，下文就对装配式建筑设计中如何应用BIM技术进行探讨。

一、BIM技术在装配式建筑施工中的作用

信息技术的快速发展，也带动了大批行业的转型发展。BIM技术同样也是基于计算机、信息技术而逐步发展起来，目前已经被广泛应用到建筑行业之中。依托于BIM技术，建筑行业中原本复杂的专业内容、技术等被串联到一起，并改变了传统的设计、施工方式，促进了建筑行业的革新发展。

目前将BIM技术应用到装配式建筑中，极大完善了设计环节、预制件生产、施工管理等工作，这也是信息技术与建筑施工结合后所带来的进步。BIM技术的本质作用，就是借助计算机技术，将建筑数据录入到数据库中，并结合CAD等软件工具，进行虚拟化的建筑设计。通过计算机的模拟仿真，可以让各个建设单位都参与到设计施工过程中，全面统筹规划施工现场的人力、物力，及时研究建筑设计中的不足，及时改进相关流程、技术方法，达到全面掌控项目的目标。通过计算机对建筑整体效果进行模拟，可以有效降低成本费用，规避一些设计、施工风险，同时对优化、改进施工流程和技术方法有着重要帮助，以你为借助模拟仿真施工，不需要消耗现实中的材料，只需要通过提前录入相关的设计方案、建材数据，就可以提前掌握工程建设效果。在优化施工设计、提升建筑质量、降低造价成本等方面，都有着积极作用。

二、BIM技术在装配式建筑设计中的应用

（一）施工方案设计优化

在建筑项目正式施工之前，通过BIM技术来组织设计，根据项目工程的特点、要求、设计内容等条件来进行方案设计与优化。全面对资金、人力、设备、材料、建筑结构等进行筹划。模拟仿真施工，具体的实施理念就是先试验再建设，也就是正式施工之前，通过BIM技术以及Revit、CAD、Navisworks manage等软件进行模拟设计，比如Revit软件可以对建筑、结构、机电专业进行模型创建，然后通过模型来进行建筑质量、结构性能分析。

利用BIM技术，先由专业人员到施工现场进行勘察，具体收集场地数据，建材资料等。收集好需要的数据之后，就可以将这些数据上传到BIM模拟数据库当中进行模型搭建。通过连通CAD、Revit等三维建模软件来搭建建筑模型框架。再通过人工的方式来对建筑所需要的楼层结构、框架构件、管线等进行模拟设计，软件会逐步修正构件整栋楼层的模型，并且按照其中的内置清单来定额计算，评估其中的工程量大小。在建筑设计初期，也是可以用到BIM技术，将房屋建筑周边的环境通过数据化的方式上传到软件当中，就可以模拟具体的环境并且进行随时的设计修改[1]；BIM建筑模拟技术的可视化特点，可以很清楚地复现实际建筑中的隐蔽工程、复杂环节点位等，对于规划建筑设计有着良好的优势。同时借助于当前的网络共享传输，可以将数字化模拟出的建筑模型共享至施工单位、业主等，以便相关团队都能快速、准确地获取建筑的相关信息数据，方便进行协调管理。

（二）场地布置规划

装配式建筑中，预制件是主要是建设材料，为了保证施工场地布置可以满足施工实际需要，就需要提前合理规划空间，满足施工建设需要。装配式建筑主要是依靠吊装为主，只有在现浇叠合层、建筑节点位置需要进行混凝土浇筑，所以施工现场重点管理工作是预制件的摆放位置，防止后续在吊装过程中出现二次搬运、构件碰撞等问题[2]。这就可以使用Revti软件先模拟创建场地的模型。然后设计人员、管理人员再基于场地模型，对施工现场进行合理规划，比如车辆运输道路、机械设备布置、预制件摆放区域等，通过场地模型构建就可以提前布置施工现场，减少用地挤占情况、运输道路堵塞等问题，可以加强施工现场的人员、设备、材料管理，降低事故风险。

（三）预制构件吊装模拟施工

在预制构件吊装施工中，主要涉及外墙挂板、夹心保温预制墙板等环节的施工吊装。利用BIM技术来对施工难点环节进行模拟分析，首先就是预制构件的创建，因为这类构件比较复杂，模型创建难度增大；第二，就是要合理规划吊装路线，需要先模拟设计施工动画，然后结合实际施工情况，来分析构件的吊装路线是否合理，是否会影响到后续的吊装作业

[3]；第三，模拟构件之间的对接工作。施工模拟中要考虑施工要求，模拟施工也需要考虑到真实情况，然后仔细设计模拟外墙与预制板之间的连接，这也是施工中的技术难点，会影响到施工质量。

实际预制墙板吊装工作中，容易出现的质量和技术问题，比如：预留插件位置有较大偏差，墙板的吊装轴线不准，预留插筋遗漏等。而导致这些问题出现的原因，一方面是现场构件吊装的顺序安排不合理，同时因为构件发生碰撞，导致墙板的位置发生变形；另一方面可能是由于施工人员专业技术不到位，操作失误。因此，可以提前借助模型来进行吊装模拟，规划墙板构件的吊装顺序，然后借助施工模型来进行技术交底，将其中重要施工点位内容，直接通过软件动画展示给施工人员，可以保证施工质量。吊装模拟，可以使用Revit软件先拼装好模型，导出dwf文件到Navisworks中，然后就可以制作施工动画，作为实际施工中的参考依据。

（四）预制件结构碰撞模拟检测

借助BIM技术，同时结合建筑模型、VR技术，对优化建筑结构有着重要作用。通过建筑模型碰撞测试，可以事先解决很多设计上的缺陷和问题，尤其是在建筑管线、预制件装配方面。通过三维模拟视图进行碰撞检测，可以提升方案的可靠性，对连续施工，提高施工质量有着良好帮助。目前可以借助Revit、CAD等软件来进行碰撞检测。碰撞检测的依据是计算机模拟物理规则来实现，可以通过建立三维模型，在三维空间中通过程序自动检测相交的物理模型，设计人员通过计算机辅助，来对交叉碰撞的模型、构件进行重新调整，可以保证方案的合理性。当前应用较多的碰撞检测算法，主要是空间分解检测法、层次包围盒检测法。前者是通过将模拟一个完整空间，然后将其空间分成体积相等的多个单元格，然后通过程序快速检测是否有几何模型相交；后者则是借助集合包围盒来模拟构件，获得构件的完整几何特征之后，通过检测包围盒相交的部分就可以检测是否有结构碰撞。碰撞检测可以应用到外墙构件，预制叠合梁、叠合板、楼梯等环节，甚至还可以用于检测建筑内部的管线交叉问题。这样就可以提前了解施工方案中的结构问题并及时调整，有效减少后期设计变更的问题，节约施工成本。

结语：

随着信息技术、工业科技的发展，未来建筑行业必然会朝向智能化、信息化方向发展。建筑行业内部也必须要积极转变观念和管理方式，通过优化技术设备，借助BIM等信息技术，来不断优化工程设计、施工管理等工作。全面优化建筑施工模式、流程，强化施工技术模拟，保证预制装配式建筑的施工效率与质量。

参考文献：

[1]郭广厚.基于BIM与物联网的装配式建筑设计与施工管理[J].砖瓦，2023(02):53-55.

[2]罗海平，张天赐，朱春晖，曾楠，王笑.基于BIM技术的二次结构预制构造柱施工工艺研究[J].重庆建筑，2023,22(01):35-37.

[3]隋意.基于BIM的装配式建筑施工精细化管理的研究[J].智能建筑与智慧城市，2022(12):115-117.