基于BIM技术的混凝土装配式建筑施工模拟研究

任泽强

摘 要：本文以某校办公楼为例，对基于BIM技术的混凝土装配式建筑施工模拟中的关键技术进行研究，解决了预制构件的合理拆分和装配式建筑节点的连接问题，在此基础上应用BIM软件进行施工模拟。本文的研究成果为指导混凝土装配式建筑施工模拟提供了理论基础。

关键词：BIM技术；装配式建筑；节点；施工模拟

中图分类号：TU17；TU375 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）08-0094-02

Research on Constrnction Simulation of Concrete Assemble

Building Based on BIM Technology

REN Zeqiang

（School of Civil Engineering， Henan University of Science and Technology，Luoyang Henan 471000）

Abstract：Taking the office building of a school as an example， this paper studied the key technology of the construction simulation of the concrete assembly building based on BIM technology， and solved the problem of the rational disassembly of the prefabricated components and the connection of the assembly type building nodes. On this basis， the construction simulation was carried out by using the BIM software. The research results in this paper provided a theoretical basis for guiding the construction simulation of concrete fabricated buildings.

Keywords： BIM technology；assemble building；nodes；constrnction simulation

1 研究背景

近年来，人口红利消失，劳动力成本不断攀升，建筑业、制造业等劳动密集型产业面临较大挑战，急需转型。同时，随着人们环保意识的提高，对现场施工的要求也不断提升，要求安全施工，减少噪声和扬尘污染。装配式建筑因具有建筑质量高、节省劳动力和能实现节能减排等众多优点，日渐成为建筑行业的热门。我国政府尤为重视装配式建筑行业的发展，相继出台了众多政策鼓励、支持和引导其发展，装配式建筑市场逐年扩大。虽然我国仍处于建筑产业化的初级阶段，但我们有理由相信，装配式建筑代表新一轮建筑业科技革命和产业变革方向，既是传统建筑业转型与建造方式的重大变革，也是推进供给侧结构性改革的重要举措，更是新型城镇化建设的有力支撑。

而以BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技术为代表的信息化技术，通过数字信息仿真模拟技术，在图纸设计方面极具可视化效果，这样的视觉直观化能对各专业碰撞问题（如综合线路图、各种预留洞口和预埋件等）进行协调，优化前期工程设计。同时，BIM技术在建筑施工模拟、进度控制、工期优化与管理方面也有着不可替代的作用。由此可以预见，BIM技术在未来建筑市场也将占据举足轻重的地位。

在装配式建筑中，要引入信息化技术，采用BIM技术进行全产业链整合。目前，国内外学者关于BIM技術在装配式建筑中的应用研究主要集中在以下几方面：设计阶段，利用BIM技术进行模块化设计，逐步建立构件库；构件生产阶段，利用BIM技术进行追踪管理；施工阶段，利用BIM技术进行场地布置，优化工期、进度，并模拟指导现场施工[1]。

2 关键技术研究

考虑到目前装配整体式框架结构体系技术较为成熟，施工效率高，查阅规范可知，装配整体式框架结构房屋最大适用高度为50m（7度抗震设防烈度）。

按照既有的原则和规范，将一幢50m以下的混凝土框架结构改为装配式整体式框架结构体系，即使全部或部分框架梁、柱采用叠合梁、预制柱，其他构件（外围护墙板、叠合楼板、阳台和楼梯等）酌情选择预制构件组成装配整体式结构体系，并应用BIM技术建立三维模型后进行施工吊装模拟。

2.1 项目案例

某工程为框架结构，无地下室，地上三层，抗震设防烈度7度，主体建筑高度11.7m，采用现浇施工方式，在对其进行平面设计时遵循“少规格、多组合”的原则，尽量减少结构平面凹凸，使拆分构件尽量标准化、模数化，便于构件生产、运输和吊装。拆分结果见图1。

2.2 装配式建筑节点连接

2.2.1 梁柱框架节点连接。通过比较干连接和湿连接方式，笔者认为，湿连接方式，虽然稳定性好，但需要采用混凝土和水泥砂浆；干连接方式相对较为简单，工业化程度更高，未使用混凝土等连接材料，能使施工现场更加规整、干净。但两种方式都要保证建筑物达到“强柱弱梁”“强剪弱弯”“强节点，弱杆件”的要求，使建筑物具有良好的整体性和耗能能力[2]。该幢建筑层数不高，受力简单，因而，采取工业化程度较高、节省人工的干连接方式。经过对比筛选，选择新型的干式刚性企口连接方式。

研究表明，干式刚性企口连接节点的延性与梁柱现浇节点的延性相当，其承载能力与现浇梁柱节点相近或高于现浇节点[3]。

2.2.2 柱连接节点。每层预制柱在柱底部设置连接钢筋接头，在主筋位置埋设钢筋套筒（见图2），套筒灌浆料采用超高强无收缩钢筋连接用微膨胀的灌浆料，24h内竖向膨胀率不小于0.02%。灌浆套筒采用球墨铸铁制造，抗拉强度不小于550MPa；在采用灌浆连接方式之前，应进行连接接头的抗拉强度实验。

2.2.3 墙板节点连接。墙板节点之间的连接在各种资料中提到的较少，许景秘等在《浅析装配式建筑节点连接技术》[2]一文提及，外墙和主体结构一般采用焊接、混凝土连接和螺栓连接。墙板与墙板之间的连接采用浇筑钢筋网片方式。

3 施工模拟

利用Luban Plan（鲁班进度计划）软件进行吊装任务的配工配料及机具进场过程模拟，合理地对工程项目进行进度把控、成本控制。

首先，将设计好的revit工程模型通过Luban Trans -Revit导出为pds（鲁班BIM应用平台）格式，但revit模型中楼梯、扶手、坡道、场地、体量和内建模型都会变成几何构件，暗柱和框架柱导入也会出现构件错位和模型凌乱的现象，需要手动修改回来。

其次，将pds格式文件上传到Luban Plan中，在进度计划模块中编制工程项目，定义每一个构件的主要任务参数，如施工吊装的开始时间、结束时间和前置任务等。明确各个构件的主次关系，将每一个构件和时间相关联，相关任务发生时间发生联动。保存任务数据后生成并联动流水施工甘特图。

最后，在MC驾驶舱模块中，根据设置好的时间轴动态展示整个施工过程，从中可以看到，随着时间的推移，模型构件按照“柱—梁—板—楼梯、阳台—外墙板—节点、叠合梁板”的顺序在不断生长，从而达到精确模拟每一层吊装施工的目的。

4 结论

通过各个软件之间的协调和配合，我们最终实现了预期的目标。可见，将BIM技术融入到装配式建筑的产品设计、管理优化、信息控制和资源整合中，在信息模型中处理问题，规避了大规模实验条件下人力物力资源浪费，能使建筑行业进一步走向工业化、装配化和标准化，具有良好的经济效益和综合效益。所以，两者的结合，必将是现代化生产方式发展的必然趋勢。但是，如何进一步将两者协调起来，健全BIM技术在各部门之间运转机制，如何改进装配式建筑节点连接技术，还有待于进一步研究。

参考文献：

[1]王淑嫱，周启慧，田东方.工程总承包背景下BIM技术在装配式建筑工程中的应用研究[J].工程管理学报，2017（6）：39-44.

[2]许景秘，白蓉，马海彬.浅析装配式建筑节点连接技术[J].四川建筑，2017（5）：177-178.

[3]吴念.新型全预制装配式混凝土框架试验研究[D].南京：东南大学，2009.