BIM 技术在装配式混凝土结构设计中的应用

0 引言

为满足BIM 技术的发展，我国住房和城乡建设部先后出台了《2016-2020 年建筑业信息化发展纲要》以及《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》等相关文件，在这些文件中明确建筑业需要采取措施促使建筑行业转型升级，在建筑发展过程中针对性适应互联网+以及BIM 技术，同时对物联网和BIM进行创新

。此外，为了有效推动BIM 技术不断和装配式建筑产业融合，不断满足建筑行业的发展需求和促进经济发展，降低生产和设计能耗，国务院办公厅在2013 年发布了《绿色建筑行动方案》（国办发〔2013〕1 号）文件，在该文件的十大重要任务中，有效促进建筑发展工业化便是其中之一。各地积极采取措施，比如，早在2016 年，上海便对装配式建设作出全面的发展规划，有效明确了在建筑项目装配式建设的过程中，需要全面使用BIM 技术。

1 装配式剪力墙结构体系中BIM 技术的应用

对于BIM 技术而言，该技术具有动态特征，属于三维数据模型，可以高效地呈现出协调性、可视化、一体化、模拟性、信息完备性、可出图性以及参数化等特征，对此，在装配式建筑生产建造的过程中针对性采用BIM 技术能够有效解决很多技术难题，主要涉及5 个阶段。一是装配式建筑规划阶段。此阶段将BIM 以及GIS 技术有效结合，在场地规划和建模的过程中有效将地图导入模型中，可以促进决策者科学规划

。二是装配式建筑设计阶段。在该环节中，需要高效利用BIM 的优势，以此方式来构建标准族库，同时，对于构件生产环节而言，需要加强与生产商的对接，进而满足智能生产以及拼装设计需求，而在后期采用人工处理的方式处理外立面即可，通过这种方式能够满足建筑工业化、标准化以及产业化的需求，环保和经济效益得以提高。三是装配式建筑生产建造阶段。在设计的过程中有效借助BIM 技术能够满足设计方借助条形码的方式将相关的设计数据转化为构件的加工参数，有效完成生产和设计信息对接工作，除了可以避免生产失误之外，还能满足构件的自动化生产需求，只要将相关信息向施工单位传递即可

。四是工程造价方面。建立比较精准的模型，借助这种模型可供造价查验、校核以及快速提取工程量，同时还能减少计算强度，满足精度和效率同步提高。五是运维阶段。在装配式建筑设计中应用BIM 技术能够对全生命周期进行跟踪和维护，和模型进行对接后对其进行自动监测，对全寿命周期管理具有重要作用

。

2 BIM 技术下PC 结构工艺流程再造和关键技术

装配式设计、生产和施工时对协同作业要求较高，采用单一线性生产容易出现质量问题，展现BIM 模型优势，生产单位需要和BIM 高度配合，设计中需采用共享模型

。需在五个阶段中借助BIM 技术工艺再造，如图1 所示，减少专业差错，满足施工进度，在设计中需采用逆向思维精细化分析造价成本以及模数化等因素的影响，进而打破传统方案的限制，采用技术策划→初步设计→建筑施工图设计→结构施工图设计→水电施工图设计→深化施工图等线性设计形式来满足设计施工一体化的衔接需求。

式中:δH为行星架转过的角度,此时,δH=2π/nb,nb行星机构均布行星轮的组数;δR为齿圈转过的角度,此时,δR=0;δS为太阳轮转过的角度,该角度只要满足整数个齿的约束条件δS=2Nπ/ZS,其中N为整数.

3 装配式混凝土结构设计中应用BIM 技术的案例分析

为了有效满足装配式混凝土结构的设计需求，进而在结构设计、生产和施工中有效应用BIM 技术，本文针对性选取中铁房地产兴泰（天津）置业有限公司金钟河大街南侧地块项目作为案例进行研究，通过分析发现该项目的建设工程投资为100 000 万元，主要的建筑面积高达121 646.5m

，其中地上建筑面积86 683.15m

，地下建筑面积34 946.45m

，最高高度约为93.2m，最深深度约10.3m。

对比装配式构件和传统现浇结构，发现装配式构件的生产质量标准较高，尤其是竖向构件关于钢筋连接工艺方面比较突出，如设计的位置不准确容易出现现场无法安装的现象，进而造成了工期被延误的可能，甚至还会导致成本出现浪费现象。为了有效提高构件在工厂生产的准确性，深化BIM 技术的构建设计，需要对表2 中所涉及的16 种规格构件实施BIM 标准深化施工图。

3.1 标准单元组合户型设计

3.3.2 预埋件设计中BIM 技术的应用

3.3.3 预制构件生产中BIM 技术的应用

3.2 基于BIM 的标准化立面设计

在施工过程中要考虑生产施工因素，有效满足立面简洁以及美观的需求，通过这种方式来满足构件标准化需要，因此，需要借助BIM 的三维技术，通过该技术来有效拆分YJll5.9（18F/17F）户型单元，这种方式可以使外墙板、空调板、阳台以及窗户等相关构件满足标准化的需求。因此，完成拆分后，对于高层建筑而言，所采用的外墙以及叠合板预制率需要保持在35%。

构件设计需要在未知预制叠合板中设计好管道预留孔洞工作，目的是规避对管道穿越楼板进行开凿，在设计的过程中，需要结合施工图和排水模型，并将管道管径和位置有效考虑进去，同时，三维模型的构建需要借助Revit 软件，在BIM 技术的基础上对模型创作进行优化。此外，需要借助3D 开洞技术来确定位置，同时导出图表信息，满足工作人员了解预制构件的实际情况需求。

3.3 基于BIM 技术的构件深化设计

我国经济的高速发展推进了城市现代化发展的进程，但城市污染也随之而来。在人类的生产和生活中，一些向自然界排放的污染物破坏了生态平衡，最终给人类的身体、生产和生活带来危害。主要表现在大气污染、水体污染、土壤污染、雾霾污染、噪声污染等。这些污染降低了人们生活的质量，给城市居民的健康带来不利影响。

3.3.1 管道预留孔洞中BIM 技术的应用

应用BIM 数字化生产预制件，可以从模型中调取尺寸，进而保障加工信息准确性，且在生产构件的过程中需要将信息传递到生产单位。此外，在生产的过程中，可以采用全过程以及即时的物料统计，主要涉及了构件数量、钢筋重量和规格、预埋件数量等，通过这种方式来估算和控制成本。同时，有效联合使用BIM 和RFID 技术，能够满足相关人员构件信息读取需求，进而减少尺寸以及验收数量偏差，满足全生命周期精细化管理。

通过对拆分构件数进行统计，其数量达到4 708 件，重量高达54.78t，体积能够高达21.91m

，通过对这些构件进行分析，发现外墙板的类型出现4 种型号，此外，分别有2 种规格的预制叠合板以及预制阳台，通过分类发现，数量比较多的当属预制凸窗，共计型号涉及了6 种，所列出的构件图主要以表2 中的为代表。

本案所采用的装配式建筑设计为有效借助BIM 技术设计，所采用的设计以图1 所反馈的工作流程为主，需要考虑生产、施工成本，同时还要分析制造产品因素，完成上述工作后建立标准单元，进而为户型组合过程中有效开展标准化设计奠定基础，所采用的户型统计情况如表1 所示，而在设计建筑分布中，住宅采用的装配式设计供地面积需要大于50%，而在装配式设计施工中选择高层经济性比较优异，可以满足装配式建筑设计的经济性需求。

由于预制件自身截面存在限制，导致对预埋件的设计精确度要求比较高，完成加工制作之后，就需要确定预埋件。因此，需要合理控制预埋件的位置，不可使预制层和线盒进出口产生重合。在深化设计的过程中，预埋件的位置需要集合装修和机电设计图纸确定。需要在预制墙中预埋斜撑套筒，斜撑埋件需要设置在水平面中，但施工环节需要借助布置图，完成斜撑埋件预埋后在吊装预制墙。斜撑和预埋连接情况观察中，若发现平面设计图和预制墙中的斜撑埋件和套筒位置有差距，二者无法连接，借助三维模型能够检查二者的位置关系，能够满足解决偏差需求。

2.4.1 HPLC指纹图谱的生成 分别取10批药材样品粉末0.2 g，按“2.2.2”项下方法制备供试品溶液，再按“2.1”项下色谱条件进样测定，采用《中药色谱指纹图谱相似度评价系统（2012版）》对10批药材样品的HPLC图谱进行分析，得HPLC指纹图谱，详见图1、图2。

我的身体恢复很快，不到半个月就出院了。小白说，其实你还可以再观察几天。我明白小白的意思。我说，人家救了咱，那就是咱的恩人，咱可不能再给人家铺张浪费。

3.3.4 构件施工节点模拟中BIM 技术的应用

在装配式混凝土结构设计中，采用BIM 模型可以对构件进行模拟，进而对存在问题的构件进行修改，既提高设计效率，又能满足施工质量提高需求。在方案设计的过程中，可以借助VR/AP/MR 等技术对施工过程进行模拟，同时还需要对构件实施碰撞测试，还要优化施工节点和三维可视化交底工作，进而提高安全性。安装预制墙之前，需要在BIM 模型中输入相关参数，以模拟的方式来确定预埋件的位置，以此方式来提高装配效率。为有效避免现浇结构与预制构件钢筋产生碰撞，需要对钢筋相关节点连接处进行模拟，进而提高项目的安全性能。

3.4 装配式建筑的生产安装工艺流程

在开展装配式结构安装的过程中，构件需要保障精度，因此，出厂运输环节尤为重要，需要结合构件的受力特点来优化运输方式，不可在运输环节中出现受损现象，且在运输过程中，需要结合构件的主要类型，针对性采用专业的运输架，借助相关设施对构件进行绑牢。开展运输前，需要科学选择平整路面，减缓行车速度，不可出现超车和急刹车等现象。对于构件放存而言，需要借助流水施工来保障有序性，而构件到达现场后，需要结合平面来有效放置，同时还需借助吊装配套设施进行堆放。对于预制墙板而言，需要在专用堆放架上，但需要保障堆放架的强度、稳定性和刚度，且需要设置保护措施。此外，需要合理预判多构件的存放受力，进而有效设置支点，以此方式来预防构件产生损坏和弯曲，对于叠合板而言，需要放置方木，方木需要放置在叠合板吊点处，且在板两端以及跨中都需要放置垫木，间距不能超过1.6m，叠合板堆放层数不得超过6 层。垫木的长、宽、高均不宜小于100mm。为了满足构件吊装需求，需要对安装流程进行细化，根据施工图纸，安装前按吊装流程核对构件编号，检查预制叠合板类型，确定其安装位置，并在施工现场相应位置标记出各预制叠合板的编号。预制叠合板与现浇交接部位的模板由主体队木工支设，预制叠合板由PC 施工队施工吊装。

（3）通过服务名（service_name）和服务方法（service_method），查找已经注册的rpc服务；

4 结语

建筑现代化、信息化以及工业化装配式建筑具有极其重要的作用，但需借助BIM 技术。因此，本文借助案例分析来研究BIM 技术应用于装配式建筑设计的流程，得出两个结论：一是在装配式建筑中应用BIM 技术，使其参与全过程寿命周期能够提升标准化设计的水平，减少设计误差的同时提升效率，满足精准设计需求。在生产阶段能够实现工业化，采用BIM精准构件设计可以及加快生产，同时还能整合下游的产业链。而在施工阶段中，这种方式能够降低劳动强度，强化安全施工水平的提高。二是采用装配式建筑需要高度重视全寿命周期的生产，而生产过程中对于构件的工艺生产和需要采用的协调工作量的要求都比较高，在项目实施时需要采用项目施工以及设计总承包模式，且关于技术类别方面需要借助复杂类工程开展招标工作。

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