万泉

（广州市城市建设开发有限公司 广东广州 510000）

0 引言

随着经济的增长，建筑行业的发展也得到了很大的进步。由于城镇化以及工业化建设的推进，在无形中也就推动了建筑方面相关技术的发展。在装配式建筑结构设计中由于涉及到的内容多、周期短、建模软件缺乏，因此寻求一种能够有效解决以上问题的技术就显得十分紧迫。BIM技术的出现可以让设计人员以更加直观的方式对建筑模型进行设计，并且能够对模型中存在的一些问题进行有效的分析和整改，是实现装配式建筑全生命周期设计的必要条件，最终达到提高建筑结构设计质量的目的。

1 BIM技术

1.1 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[1]。

1.2 BIM技术的特点

1.2.1 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]。

1.2.2 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。

1.2.3 优化性

建筑工程开展的过程实际上就是对建筑工程进行不断优化的过程。BIM技术虽然不能直接对建筑工程进行优化，但是BIM模型能够提供建筑物实际存在的信息。除外，由于现在的建筑工程复杂程度较高，工作人员不可能对所有的信息都了如指掌，因此要借助一些科学手段，其中BIM技术的出现能够很好的帮助工作人员对复杂的工程进行优化[3]。

2 BIM技术模型中的设计种类

2.1 构件类型

一般的建筑构件类型中，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[4]。

2.2 整体和层次间的关系

在BIM未使用的时候，工作人员要明白就必须要进行模型构造。在模型的构件中很多复杂的数据材料工作人员无法轻易的掌握和理解，BIM技术的出现能够以模型的方式对结构实现改造，从而让工作人员以一种更直观的方式理解结构设计方案。同时BIM技术中的协调性能够很好的消除设计和施工中存在的问题，保障部门间的合作与分工，从而达成整体和层次之间的关系。

3 BIM技术在装配式建筑结构设计中应用的关键价值点

3.1 提高装配式建筑结构设计效率

传统预制建筑结构设计施工图的设计是在平面上，形成二维建筑图纸，单独的节点位置画一个三维的表达，建筑结构设计方法为一个特定的节点分离，更难以实现预制结构现浇构件预制分离，不能对一小部分进行整体设计和布局优化。预制建筑结构设计BIM软件可以实现建筑集成优化各专业图纸，BIM软件可以提供预制建筑基于数据的系统结构设计，2d设计转化为3d设计建筑图纸，运用可视化三维模型，可以直接发现问题和改进。与传统的结构设计方法相比，由BIM软件建立三维模型更准确，可以加快完成设计图纸，减少返工，确保施工进度。基于BIM的三维模型，其可视化能够方便修改，在施工前能够模拟实体建筑，减少设计的错误，使建筑模型符合建设项目的实际情况，最终提高了装配式建筑各专业的设计效率[5]，装配式结构布置如图1所示。

图1 装配式结构布置

3.2 精细化设计降低装配式建筑的设计误差

因为预制构件结构设计的复杂性，施工图经常遇到墙、管等情况，以往结构设计方法设计的图纸，即使是二维图纸，上面的问题是不容易找出来的。在施工的时候，问题就会暴露出来，结构碰撞发生后，建设单位不得不要调整施工方案，避开碰撞的地方，这样就会导致使用的建筑材料增多，拖慢了施工进度，最终导致项目不能按时完成。BIM软件就不会出现这个问题，有了三维模型后，模型会被软件自动检测、评审，模型设计中存在的问题归纳为一起，设计人员收到问题信息后对设计方案进行整改、修正。整改、修正完毕，BIM软件又重新检测、评审三维模型，并再次提示错误，如此反复多次，直到所有问题都得到解决。例如，在预制房屋的结构设计中，经常发生管线布置自身及与结构构件碰撞，这是因为建筑管线种类多，有给排水管、强弱电线等，装配式构件又具有预制性及模块性，管道与结构的协调是很难实现的，但BIM软件可以检测管道位置是否正确，如果软件检测到有碰撞等异常情况时，系统就会有出错的提示，在监理人员的充分参与下完成分析过程，能够促使管线更加优化、结构构件更加安全合理，降低装配式建筑的设计误差。

3.3 实现装配式预制构件的标准化设计

标准化的原则是：简化、统一、系列、通用、组合、模块。统一化、通用化其实概念差不多，在装配式建筑设计中为了使预制构件能够共用模具，节约成本，通常使构件做到形式统一。复制、旋转、可以认为是相同构件的，而镜像却是不同构件，在传统项目总体规划的时候通常见到互为镜像的楼栋相拼，而在装配式项目中比较多的是平移关系。组合化、模块化则将单一的构件赋予变化，通过一种构件甚至多种构件的排列组合形成不同的变化形式，这在建筑的户型、立面以及使用功能上都有反映。

3.4 在建筑结构协同中的应用

BIM模型将各个专业整合成一个三维模型，不仅可以准确直观地观察各类构件的布局和布置，还可以观察各类构件之间的相关位置关系。此外，在BIM三维协同环境下，与设计、施工、机电安装等协调准确高效，同时还可以对装配件和管线进行进一步的布置，提高合理性和利用率。

在建筑结构设计的过程中使用BIM技术，能够保证设计人员共同完成设计，并且对各项信息数据进行汇总，从而增强建筑结构设计的协调性。运用BIM技术能够实现建筑结构设计数据之间的联系。首先，中间的数据文件能够作为连接因素，使用不同的软件进行设计也可以将信息等进行合理的整合。除此之外，建立中性数据库，将所得到的信息都集合到一个处理平台上，再通过处理平台对得到的数据进行处理，最终实现信息之间的共享。

3.5 应用于建筑结构的可视化设计

BIM模型不仅可以被各个学科共同审查，而且可以在三维可视化环境中准确地发现各个学科的问题，同时解决多学科之间的协作难题。在土建施工过程中，相关施工人员在输入各构件的材料、几何尺寸、图中标识、机电信息等信息后，即可准确地进行施工浇筑和安装。同时BIM技术具有可视化的优势，因此能够保证项目参与者很好的理解建筑的设计布局和其中的一些细节。除此之外，BIM技术还能够让设计者对建筑结构设计中存在的问题做到及时发现和解决，包括装配式构件、管线和楼梯的设计等，最终得到各方都满意的设计，建筑结构可视化设计如图2所示。

图2 建筑结构可视化设计

3.6 确保建筑数据准确无误

预制构件房屋竣工验收的时候，要对房屋资料进行复核，确保房屋质量过关，安全可靠，住在里面没有危险发生。使用以往的建筑结构设计方法建造预制构件房屋，到竣工验收时往往很费时间，这主要是由于预制建筑结构设计复杂，包含的数据信息非常多，人手计算繁杂，容易出错，需要多次计算，计算的过程中，工作人员会发生分歧，引起验收阶段不容易和验收花费时间太长。

装配式建筑全生命周期设计应用BIM软件能够解决竣工验收阶段的数据核算问题，预制建筑结构设计的所有数据资料都在BIM系统里面，每个项目各自创建一个数据库，工作人员可以通过BIM系统审查数据库的资料的正确性，这个可以作为施工项目验收的理论凭证。

4 结语

由上可知，BIM技术的应用能够极大的促进我国建筑行业的发展。在装配式建筑设计当中，结构学科与其他各学科之间的协调与沟通是非常重要的。甲方、设计、施工等人员可以通过BIM进行沟通，BIM系统实现了信息的共享。甚至可以通过四维模型来模拟施工，使设计中的问题得以马上解决。但当前BIM装配式建筑全生命周期中的应用还不是很成熟，如在预制构件生产、建筑运维阶段，这需要建筑工程各个专业共同的配合与努力，对BIM进一步加以探究和分析，使其在建筑工程中得到更好的应用。因此，在建筑行业的发展过程中，要不断深入对BIM技术的研究与运用，将BIM技术与装配式建筑很好的结合起来，保证BIM技术能够在建筑行业中的成熟运用。除此之外，我国应加强对BIM建模软件对装配式建筑各专业及各阶段适配的研发力度，才能保障BIM技术在建筑行业中的广泛应用。