BIM技術(shù)在裝配式建筑的應(yīng)用實(shí)踐分析獲獎科研報(bào)告

BIM技術(shù)在裝配式建筑的應(yīng)用實(shí)踐分析獲獎科研報(bào)告【摘

要】裝配式建筑是我國建筑業(yè)發(fā)展的新產(chǎn)品。它的出現(xiàn)是我國建筑業(yè)不斷創(chuàng)新的重要體現(xiàn)，是建筑業(yè)實(shí)施國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要要求。建筑信息模型（簡稱BIM技術(shù)）在行業(yè)中的應(yīng)用以及BIM技術(shù)在預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用，有利于連接各個環(huán)節(jié)，降低設(shè)計(jì)失誤的概率，提高設(shè)計(jì)工作的效率和質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);裝配式建筑;建筑設(shè)計(jì)

近年來，裝配式建筑設(shè)計(jì)逐漸取代了傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)方法，在裝配式建筑設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)逐漸成為其新興的應(yīng)用技術(shù)，積極解決了裝配式建筑設(shè)計(jì)中存在的問題，促進(jìn)了裝飾建筑技術(shù)的進(jìn)步和優(yōu)化。

一、BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)是指對建筑物的功能特性和物理實(shí)體進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)的技術(shù)。數(shù)字模型的建立將實(shí)現(xiàn)建筑數(shù)據(jù)的傳輸和共享。在使用BIM技術(shù)的過程中，它具有以下應(yīng)用特點(diǎn)。首先，它具有可視化的特點(diǎn)。在可視化特性上，利用BIM技術(shù)構(gòu)建的建筑模型是透明的，能夠全面顯示建筑的具體數(shù)據(jù)信息。第二，BIM技術(shù)具有協(xié)同性的特點(diǎn)。這一特點(diǎn)主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)師和管理者可以通過BIM技術(shù)對設(shè)計(jì)過程或施工過程中的各種工作進(jìn)行調(diào)整。在目前BIM技術(shù)的應(yīng)用中，BIM技術(shù)主要應(yīng)用于建筑數(shù)據(jù)模型的建立，而這個數(shù)據(jù)模型是用來明確解決和及時調(diào)整建筑中的具體問題的，從而避免在具體的設(shè)計(jì)過程和施工過程中出現(xiàn)安全問題。BIM技術(shù)在預(yù)制構(gòu)件體系中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在為預(yù)制構(gòu)件體系建立專業(yè)設(shè)計(jì)平臺，利用專業(yè)設(shè)計(jì)平臺構(gòu)建和改變具體的建筑信息，從而保證設(shè)計(jì)人員能夠及時解決和改變建筑中存在的矛盾和問題，從而保證裝配式建筑的安全穩(wěn)定。

二、裝配式建筑的發(fā)展趨勢

裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為一種新型的建筑施工方法，在當(dāng)前建筑行業(yè)有著廣闊的市場。在其未來的發(fā)展過程中，由于其諸多應(yīng)用優(yōu)勢，將逐步占領(lǐng)中國建筑市場，取代傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)，成為現(xiàn)代建筑業(yè)的主流建筑施工方法。同時，在裝配式建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程中，它將朝著更環(huán)保、更方便、更舒適的方向發(fā)展。

三、BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的重要作用

1、設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量的提升

由于裝配式建筑設(shè)計(jì)過程中對設(shè)計(jì)人員的要求很高，往往需要相互配合，提高設(shè)計(jì)效率。依托BIM技術(shù)，可以建立專業(yè)的設(shè)計(jì)平臺，讓設(shè)計(jì)師隨時了解設(shè)計(jì)信息。如果設(shè)計(jì)方案有問題，可以在平臺上及時修改。BIM技術(shù)的應(yīng)用對設(shè)計(jì)人員來說是設(shè)計(jì)信息的碰撞，因?yàn)橥ㄟ^不同的設(shè)計(jì)人員提供不同的設(shè)計(jì)信息，可以發(fā)現(xiàn)信息中的矛盾和沖突，確認(rèn)是否存在問題，從而減少工程的安全隱患。最重要的是，由于預(yù)制構(gòu)件在預(yù)制構(gòu)件建筑中使用的種類繁多，往往需要提供大量的設(shè)計(jì)圖紙，以保證預(yù)制構(gòu)件的順利施工。通過BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員的協(xié)同設(shè)計(jì)，不僅可以提高設(shè)計(jì)效率，加快設(shè)計(jì)方案的形成，而且可以保證設(shè)計(jì)方案的高質(zhì)量[1]。

2、預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)的專業(yè)化水平提升

如上所述，通過BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息的公開和共享。因此，設(shè)計(jì)人員可以直接在服務(wù)器上上傳設(shè)計(jì)方案，將預(yù)制構(gòu)件的尺寸和樣式整合到方案中，然后參照不同的設(shè)計(jì)方案，逐步形成預(yù)制構(gòu)件形狀和尺寸的一定標(biāo)準(zhǔn)。通過借鑒不同的裝配式建筑設(shè)計(jì)方案，不斷豐富裝配式建筑的戶型，幫助設(shè)計(jì)師把握當(dāng)前流行的設(shè)計(jì)理念，提高設(shè)計(jì)水平，最終創(chuàng)造出更多滿足客戶需求的設(shè)計(jì)戶型。

3、減少設(shè)計(jì)誤差

一旦將BIM技術(shù)合理地應(yīng)用到裝配式建筑的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員就可以對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行更詳細(xì)的設(shè)計(jì)，更加重視裝配式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過更詳細(xì)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，施工階段出現(xiàn)偏差的概率將大大降低。特別是BIM技術(shù)可以具有強(qiáng)大的三維視圖功能，直接了解預(yù)制構(gòu)件的尺寸、間距、直徑等具體參數(shù)，并對其裝配過程中的沖突進(jìn)行檢測和分析，保證構(gòu)件裝配的協(xié)調(diào)性。

四、在裝配式建筑設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

1、埋件布置

在預(yù)制構(gòu)件建筑設(shè)計(jì)過程中，預(yù)制構(gòu)件的預(yù)埋件通常是按照分體規(guī)則進(jìn)行編輯的。在此過程中，可以選擇包含埋件的埋件族，提高埋件布局的效率。但對于梁板中的鋼筋鉤環(huán)，需要按要求進(jìn)行鉤形設(shè)計(jì)。預(yù)制柱上的預(yù)埋件一般可以根據(jù)需要建立有針對性的預(yù)制柱族布局，調(diào)整預(yù)制柱的鋼板高度和墻柱連接處作為實(shí)例參數(shù)，然后進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。在此過程中，可以將參數(shù)關(guān)聯(lián)設(shè)置為全局參數(shù)，預(yù)制墻板連接件的高度是在全局參數(shù)的條件下設(shè)置的，因此可以相應(yīng)地調(diào)整連接件在柱上的高度。梁上的吊鉤可以調(diào)用和移動發(fā)電機(jī)中的點(diǎn)來構(gòu)造吊鉤形狀的折線，從而得到吊鉤的配筋，明確吊鉤在梁上的相關(guān)位置參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)吊鉤在梁上的布置[2]。

2、鋼筋的創(chuàng)建

在預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)階段，可以根據(jù)構(gòu)件中鋼筋的劈裂原理和結(jié)構(gòu)要求，改進(jìn)預(yù)制構(gòu)件中鋼筋布置的基本流程，然后通過二次開發(fā)的程序調(diào)用，準(zhǔn)確獲取鋼筋的相關(guān)參數(shù)信息，根據(jù)鋼筋布置規(guī)則將鋼筋布置在預(yù)制構(gòu)件上。本文將以預(yù)制梁為例，分析鋼筋的布置規(guī)律：①根據(jù)要求斷開梁跨中部的后縱筋，并適當(dāng)?shù)赝断乱欢ㄩL度的后澆段，使其更好地滿足套筒安裝尺寸的要求;②在梁端取最大值500和1.5h劃定箍筋加密區(qū)范圍，其余為非加密區(qū)。這樣就可以確定箍筋間距、數(shù)量、縱筋斷開位置等參數(shù)，然后調(diào)用BIM技術(shù)中的相關(guān)程序完成梁縱筋和箍筋的生成。

3、BIM構(gòu)件的拆分設(shè)計(jì)

在預(yù)制式建筑設(shè)計(jì)階段，利用BIM技術(shù)創(chuàng)建的數(shù)字模型可以將墻體、樓板等模型構(gòu)件進(jìn)行集成，然后根據(jù)需求進(jìn)行深入設(shè)計(jì)，并對整體模型進(jìn)行拆分，形成多個獨(dú)立的構(gòu)件設(shè)計(jì)，作為工廠生產(chǎn)的重要依據(jù)。在具體操作中，通過BIM技術(shù)進(jìn)行構(gòu)件拆分，需要根據(jù)工廠的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)要求，嚴(yán)格控制預(yù)制構(gòu)件的種類，從而降低構(gòu)件的加工難度，提高構(gòu)件的生產(chǎn)效率。同時進(jìn)行構(gòu)件的連接施工，通過BIM技術(shù)及時完成預(yù)制構(gòu)件的加固設(shè)計(jì)。通過BIM技術(shù)構(gòu)件的三維模型，可以直觀地顯示各個構(gòu)件的連接情況，從而驗(yàn)證構(gòu)件拆分的準(zhǔn)確性，從而使構(gòu)件的拆分設(shè)計(jì)更加合理和完善。與二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)相比，BIM技術(shù)構(gòu)件的三維模型可以有效地消除設(shè)計(jì)盲點(diǎn)，從而減少設(shè)計(jì)中的誤差，提高構(gòu)件拆卸的設(shè)計(jì)質(zhì)量。此外，采用BIM技術(shù)進(jìn)行構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)還有一個明顯的優(yōu)點(diǎn)，即設(shè)計(jì)模型的安全性高，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失。

五、BIM技術(shù)在裝配式建筑工程施工中實(shí)踐模擬

通過三維視景仿真進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，明確施工方案的優(yōu)缺點(diǎn)，然后通過VR模型和3D等相關(guān)軟件制作具體的動畫。在裝配式建筑的施工中，通過對BIM軟件模型的優(yōu)化，可以在建筑界面上創(chuàng)建三維動畫，然后將VR技術(shù)與計(jì)算機(jī)虛擬模型相結(jié)合，建立真實(shí)場景的設(shè)計(jì)。這樣可以有效地解決設(shè)計(jì)過程中遇到的經(jīng)驗(yàn)阻力問題。通過BIM技術(shù)，我們可以直接將繪制的圖形轉(zhuǎn)換成特定的模型動畫，方便我們的觀察。此外，我們還可以比較真實(shí)的對象，然后修改模型圖。BIM模型可以在平臺上形成可視化的動畫效果模型，可以更好的準(zhǔn)確的演示施工現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備的施工情況，并且這種技術(shù)還可以提高相關(guān)的動畫效果，進(jìn)一步提高虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)用價值和真實(shí)性。通過虛擬現(xiàn)實(shí)軟件，可以更好地直觀地了解設(shè)計(jì)方案、施工全過程、驗(yàn)收交底等全過程。此外，通過BIM軟件，可以對建筑可視化的仿真功能進(jìn)行虛擬渲染，并與三維動畫技術(shù)相結(jié)合，提高可視化效果。我們可以根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的準(zhǔn)備、施工和拆