装配式建筑结构设计中BIM技术的应用研究

王炜

摘要：BIM技术是运用建筑工程项目的相关数据信息创建三维立体空间模型。通过创建建筑信息模型，确保建筑工程设计与施工的协调性，提升工作效率与质量。装配式建筑具有简化施工流程，压缩投资成本等优势。但单纯依靠传统的建筑设计方法无法满足装配式建筑的设计需求。由此，将BIM技术应用到装配式建筑设计中具有重要意义

关键词：装配式;建筑结构设计;BIM技术

1 导言

BIM技术属于信息技术和装配式建筑相结合的产物。在实际的建筑工程运作中，BIM技术在装配式建筑设计中起着越来越重要的作用。它能够将建筑中的参数信息归纳起来，具有关联性和共享性等特点。在建筑工程的实际应用中，可以将建筑设计、施工和管理等环节贯穿起来，促使装配式建筑朝着智能化和数字化的方向发展。如今新技术、新材料、新施工工具的出现以及BIM的开发应用，给装配式建筑结构的发展带来了新的希望。

2 BIM技术

2.1 BIM技术的概念

BIM技术能够对建筑工程中维护、运营、施工和设计等多方面的知识内容进行整理，最终以数字化可视技术的形式进行体现，提高了材料收集和处理的效率。因此，在建筑工程中使用BIM技术能够在很大程度上提高建筑工程结构设计的品质和效率。

2.2 BIM技术的特点

2.2.1 可视化

传统的建筑设计是工作人员在图纸上对建筑项目进行描述，施工人员要通过抽象的线条和自己的想象进行描绘。而BIM技术的出现可以将设计人员脑海中的设计思路和数据变换为可视化的模型，以三维立体图像的形式来展示建筑工程的设计方案，这是一种更加清晰、直观的工程结构设计展现方式。

2.2.2 协调性

在实际的项目建设过程中，由于装配式建筑全专业设计的复杂性和整体性较高，以及装配式建筑设计、生产、运输、堆放、施工等一系列环节的协调沟通不顺利造成的建设效率低下。BIM技术的出现可以有效避免协调性差的现象发生，该技术能够对各部门之间可能存在的协调问题生成自动协调数据，消除专业问题。

3 BIM技术模型中的设计种类

3.1 构件类型

一般的建筑構件类型中，BIM技术所占比例较大，其中建筑材料、几何尺寸等都属于BIM包含的范围。建筑材料和几何尺寸等都能以直观清晰的方式呈现出来，易于工作人员的理解。尤其是结构节点等方面的设计，BIM技术的应用能够快速地分析构件的用处，而且对墙、板等内容进行解释。

3.2 BIM技术与装配式建筑的关系

在当代装配式建筑过程中，BIM技术是不可缺少的。简单来讲，装配式建筑核心是“集成”，而BIM技术是“集成”的主线。这条主线串联起设计、生产、施工、装修和管理的全过程，服务于设计、建设、运维、拆除的全生命周期。可以将装配式建筑进行数字化虚拟，以一种信息化的方式来描述系统的要素，从而实现信息化的协同设计，使装配式建筑的全过程可视化。

在信息交互及检验方面也采用全新的技术，在整合建筑全产业方面实现全方位的信息化集成。将BIM技术引入到装配式建筑中去，可以在BIM模型中对建筑设计的方案和安装进行集成，对装配式建筑在实际制造与安装中可能出现的问题进行充分的考虑，这样就可以及时的采取有效措施，将这些问题及时解决，在成本和实际的制造过程中，大大减少成本的浪费和施工压力。

4 BIM技术应用于建筑结构设计的实践

4.1 建筑整体结构设计

BIM技术突破了传统的建筑工程平面化设计方法，实现了建筑结构设计从二维图纸到三维模型的转变，并实现了传统的分布设计到多专业联合的协同设计，这对于建筑结构设计而言是巨大的进步。以最为常见的混凝土结构建筑整体结构设计为例，利用BIM技术中最常用的Revit软件可以有效实现建筑整体结构三维模型的建立，并可以在软件中输入预制构件的各项参数，形成完整的构件库，然后将这些构件组装起来完成建筑的整体结构设计，不但提高了设计效率，而且提升了建筑整体设计的空间合理性。于此同时，通过Revit软件的模型相关和模型匹配功能，可以建立两个模型之间的相关和对应关系，从而进行计算，省去了结构建模步骤。

4.2 房屋户型空间设计

在住宅户型设计BIM技术中的三维实体模型代替了点、线、面的二维绘制，三维模型在设计、分析和管理方面具有较好的可视化性能。在传统的设计中，CAD软件设计的图纸与后期制作的三维效果图无关，而BIM模型对应于它所生成的各种图纸中的每个元素，通过改变模型的一个部分对与该部分相关的部分进行更新，进而有效提高设计效率。例如，当进行建筑户型设计时，可以应用Revit软件创建三维户型模型，建筑师可以通过三维模型直接表达自己的设计思想，更加直观的详细展示户型的几何特征和空间布局，如图1所示。

4.3 建筑房屋结构水电管道的一体化设计

BIM设计技术打破了传统的建筑设计、结构设计和机电设计的模式，避免了各个部分没有交流的问题，实现建筑设计、结构设计和水电设计的一体化，将建筑模型、结构模型和机电模型集成为一个建筑模型，实现多专业协同设计，完善建筑模型信息。例如在水电设计中，设计师利用三维结构图来表达自己的设计意图，使设计图更加合理、完整、清晰，如图2所示。

4.4 施工图设计

在建筑设计建模过程中，首先按照建模步骤完成别墅所需的地基、梁、板、柱等构件，并通过参数共享和标注系列图平面施工图的方式完成相关制作，结构设计人员需要根据自己的习惯完成相关构件的施工。在制作构件时，需要根据平面法施工图标准的图集制作相应的文件，并创建一组共享的参数和标签或者组件的信息，这样当一条信息发生变化时，其余的信息也会发生变化，确保BIM中的参数是一致的。在编制了钢筋混凝土结构模型和系列文件后，利用钢筋混凝土结构模型软件进行了梁、板、柱及相关详图的平面施工图设计。BIM与和平的方法形式不同，BIM技术主要通过三维模型的创建，和平的规律是通过二维抽象符号、线条表示，但两种方法所显示的信息是相同的，它们之间没有根本的冲突，将两者结合起来可以更加清晰和全面地表达它们。将BIM技术应用于结构设计时，可利用BIM软件绘制结构平面施工图，通过共享参数和创建标签族文件，实现了BIM技术与平面法的结合。

5 结语

总而言之，从当前的装配式建筑设计工作中可以得出，BIM技术是具有比较高的实用价值的。通过BIM技术的有效利用，装配式建筑的整体工程质量以及效率也会大大提高，从而减少工程施工中的冗余部分，减少材料浪费，使工程管理、工程设计与调整等方面发挥出作用，将施工的整个过程协调起来，为建筑行业的快速发展提供了进一步的信息化保障。

参考文献：

[1]汪烈.BIM技术在装配式建筑设计中的应用探索[J].绿色环保建材，2018（12）：70-71.

[2]史艳伟.装配式建筑设计中BIM技术的应用分析[J].山西建筑，2018，44（35）：15-16.