基于BIM 技术的装配式结构设计方法

李奇

（菏泽市规划建筑设计研究院有限公司）

1 引言

在建筑技术体系快速更新的背景下，建筑工程的施工速度得到了大幅度提升。装配式结构是将建筑整体结构拆分成若干个待组装结构，然后由生产厂家直接完成生产，随后运送到作业现场进行组装的新型施工技术。BIM 技术作为多技术融合后的科技手段，将BIM 技术应用到装配式结构设计过程中，对于降低结构设计误差，提高工程施工质量有着积极地意义。

2 BIM 技术在装配式结构设计中的应用优势

2.1 提高了装配过程的精准度

BIM 技术的出现，在装配式建筑结构设计中的应用具有诸多的优势。BIM 技术的一个主要特点就是可视化，在装配式结构设计中，模拟构造形式的出现，大大提高了装配式结构设计的精准性和可靠性，并且结构精准度的提升，也会降低后续返工情况的发生几率，从而使设计人员的工作量明显减轻[1]。

2.2 提升了数据信息的完整度

在装配式建筑工程建设中，设计图纸发挥着非常重要的引导作用，对于一个建筑工程项目来说，设计图纸就是建设规范和标准。如果设计图纸存在问题，就需要施工方和施工客户双方针对存在的问题进行协调，问题得到解决后，才可以继续施工。BIM 技术在装配式结构设计中的应用，为对装配式结构设计图纸存在问题的解决提供了重要依据[2]。

2.3 优化装配式结构设计方案

BIM 技术具有强大的模拟功能，其不仅可以模拟装配式结构建筑，同时还可以模拟一些设计人员难以完成的结构试图。像装配式结构建筑的节能模拟、热传导模拟等。由此可见，BIM 技术在装配式结构设计中的应用，可以大大提高设计方案的科学性和合理性。而且在实际应用的过程中，还可以借助BIM 技术来搭建4D 应用模型，借助模型可以分析出目前设计方案中存在的不足，针对这些不足进行方案调整，从而起到优化装配式结构设计方案内容的作用。

3 BIM 技术在装配式结构设计中的应用方法

3.1 结构设计阶段

3.1.1 图纸设计阶段

施工技术体系的不断完善，加快了建筑工程的施工速度，与此同时，建筑工程的施工规模也在不断扩大[3]。这也意味着，利用装配式结构进行施工时，需要做好充分的准备工作，提高结构设计参数的合理性。BIM 技术在图纸设计阶段的主要工作是进行数据信息的快速采集，同时还对设计参数的准确性进行评价，内容包括结构强度、所使用材料种类、材料尺寸、钢筋结构的耐压情况等。借助BIM 技术还可以将设计图纸中的二维数据信息，直接生成三维立体图像，这也使得数据信息的直观性更强，加快了问题的发现速度。对于部分存在争议的数据信息，也可以借助云计算技术重新进行计算，以此提高图纸设计内容的合理性。

3.1.2 结构参数调整

在装配式结构设计方案完成之后，便需要进入到数据进一步校核的应用阶段。装配式结构涉及到的内容繁多，如钢筋结构、混凝土结构、钢制品结构等，这些材料的应用效果和当地气候条件、生产过程中的误差等因素有着直接关联，这也是后续校核过程中，需要重点关注的内容。BIM 技术在该阶段，主要的作用是依托于信息技术组建数据共享平台，同时借助BIM 技术对相关数据信息进行采集，在对参数合理性进行评价时，还会客观分析目前的施工管理制度，这也是进行参数评价的基础。根据评价结果，对方案中的相关参数进行调整，随后再次进行方案的评价，在多次循环之后，得出最优的设计方案，提高方案本身的实用性。

3.1.3 工程总量核算

施工企业承接建筑工程项目的主要目的是为了获取经济利益，在EPC 模式下，施工企业的经济利润空间也在不断压缩，并且由于工程总量的增加，工程的施工工期也在延长，如果前期没有制定合理的施工进度管理计划，那么也将增加超期施工情况的出现，从而影响到施工企业的经济效益。BIM 技术的应用，可以结合现有材料，对建筑工程作业总量进行科学性分析，从而得出准确的计算结果，为后续施工进度管理计划的制定提供科学性的数据支持。考虑到在实际施工过程中，还会存在施工变更情况的出现，因此在分析处理的过程中，还需要对计算结果的波动范围进行确定。一般情况下，工程量计算结果需要预留5%的波动空间，从而确保整个施工活动的顺利推进。

3.2 施工组织阶段

建筑工程的施工需要许多人力资源的参与，尤其是一些大型建设工程项目，在实际施工过程中，需要做好施工组织工作。在实际应用过程中，需要做好设计方案内容的落实工作，同时制定合理的施工管理计划，其内容包括施工各环节劳动力应用数量、不同岗位人员需求情况、施工人员操作能力要求等。BIM技术在该过程中，主要负责数据信息采集工作，将整个施工活动进行精细化管理，同时还会借助BIM 技术应用优势，搭建施工材料综合管理体系，明确施工材料采购的先后顺序和具体采集量，从而提高系统推进的有序性，提升工程项目的施工质量。

3.3 工程施工阶段

3.3.1 建筑构件制作

装配式建筑在施工过程中，需要应用到许多的装配结构，如混凝土构件、钢结构等，在制作过程中，需要将构件的误差控制在合理范围内，提高建筑构件本身的适用性。BIM 技术在应用中，融合了多项操作技术，如数字化技术、虚拟现实技术等，这些技术的应用，能够有效提高数据信息采集结果的准确性。而且借助技术应用精准度较高这一优势，在混凝土构件制作过程中，还可以结合作业区域温度和湿度情况，对拌和过程进行调整，而且依托于该技术，还可以对混合材料的添加量进行调整，从而提高材料拌和的应用效果。

3.3.2 装配式构件安装

装配式建筑在施工中，需要应用到许多的装配式构件，而且在正式安装过程中，还需要在工厂进行结构的预拼装，如果是钢结构，也可以在工厂提前完成钢结构的焊接工作，对焊接质量进行校验，确定满足要求之后，再将其装载到运输车辆上，由运输车辆将构件运输到作业现场中，严格遵守相应的安装要求，对装配式构件进行安装，尤其是构件相连的部分，需要按照要求做好连接工作。如混凝土结构在连接位置的处理过程中，需要先进行凿毛处理，随后再向连接处注入泥浆，从而提高结构的整体性。BIM 技术在该环节，承担了数据采集和三维立体图像的构建工作，进而提高整个结构的可靠性。

3.4 运行维护阶段

在上述工作内容完成之后，系统也进入到了运行维护阶段，在运行维护阶段，主要的工作是对潜在的安全隐患进行处理，使建筑工程可以达到既定的施工作用要求，从而提高整个工程的使用寿命。BIM 技术在该应用环节中，主要工作是搭建三维立体模型结构，并且模型中还存在着许多受力分析的应用情况。如果发现结构综合强度无法满足应用要求的情况，此时也需要及时制定辅助措施，构建辅助承重结构，从而提高整个结构的综合效果，延长结构使用寿命。

4 结语

综上所述，BIM 技术在装配式结构设计中的应用具有非常重要的价值，不仅可以提高装配式结构设计的精准性，而且借助BIM 技术可以实现数据信息的快速采集，为装配式结构设计方案的完善提供了重要的数据参考，从而提高了设计内容的科学性和合理性。通过将BIM 技术应用到建筑工程施工过程中，对于提高建筑工程施工质量，降低工程施工成本有着积极地意义。