孟秀青
摘要:裝配式建筑作為新型節(jié)能建筑形式,實際應用范圍不斷擴大,有效提高施工質量與效率。裝配式建筑結構設計過程中要綜合考慮各方面因素,保證各部分的有效銜接,合理引用BIM技術,可以改善傳統(tǒng)結構設計的不足,保證建筑整體質量。本文通過分析BIM技術的優(yōu)勢,闡述其在裝配式建筑結構設計中的應用。
關鍵詞:BIM軟件;裝配式建筑;結構設計
隨著我國房地產行業(yè)發(fā)展迅速,相應的建筑行業(yè)也在高速發(fā)展?,F(xiàn)在的建筑以塔式住宅為主,而塔式住宅則以鋼結構技術為主。鋼結構裝配式建筑的模塊化設計需要以BIM技術為前提,通過BIM技術,可以根據(jù)建筑的三維構建效果來檢驗建筑設計的合理性,通過數(shù)據(jù)的變更,及時矯正模型,形成符合建設方需要的方案,以保證建筑的工作周期和建筑質量。
1 BIM技術分析
BIM技術是一種現(xiàn)代化信息技術,全稱是建筑信息模型,這是一種基于計算機、CAD等信息技術而成的信息管理技術。 BIM技術作為全新的信息技術,具有顯著的計算機網(wǎng)絡特點,體現(xiàn)在兩方面內容:(1)完整模型。借助BIM技術將建筑信息全部呈現(xiàn)出來,同時全面描述工程項目的信息,包括對象、設計書等內容。此外,依據(jù)模型情況反饋工程造價、材料信息等內容;(2)構建的模型之間存在關聯(lián)性,通過信息模型可以彼此識別與聯(lián)系,構建完整的圖形與文件。出現(xiàn)工程變更時,通過將變更數(shù)據(jù)輸入到模型上,及時矯正模型,滿足建設方對建設方案的要求。
2 BIM技術與裝配式建筑結構設計
2.1如何提高裝配式建筑設計效率
在裝配式建筑的設計中,需要對各種預制構件進行預設計,需要各個專業(yè)的設計師緊密配合。利用BIM技術構建的設計平臺,裝配建筑專業(yè)設計師可以快速傳遞專業(yè)設計信息,對設計方案進行“同步”修改。借助BIM技術和“云端”技術,專業(yè)設計師可以將包含自己專業(yè)設計信息的BIM模型上傳到BIM設計平臺。通過BIM技術的“協(xié)同”設計功能,專業(yè)設計師修改的裝配式建筑預制件設計參數(shù)可以被其他專業(yè)設計師同步并正確調用,支持專業(yè)設計。并保存設計方案,促進設計方案的調整。節(jié)省各專業(yè)設計人員由于設計方案調整所耗費的時間和精力。
2.2如何降低裝配式建筑的設計誤差
設計人員可以利用BIM技術改進裝配結構和預制構件的設計,減少施工過程中的裝配偏差。借助BIM技術,可以精確地設計和定位預制構件的幾何尺寸、鋼保護層的直徑、間距和厚度。BIM模型在三維視圖中,設計師可以直接觀察到預制組件進行組裝之間的擬合程度,并能使用BIM技術的碰撞檢測功能來分析預制組件連接節(jié)點的可靠性,排除預制構件之間的裝配沖突,避免粗加工影響了設計安裝和預制組件的位置,減少設計誤差,拖延和浪費物質資源。
2.3建筑設計階段BIM技術應用
未使用BIM技術之前,設計人員需要搜集與工程相關的信息數(shù)據(jù),并對研究方向與目標進行對比分析研究,綜合管線布置也是項目設計研究的重點,通過BIM技術可以實現(xiàn)管線碰撞檢查、管線優(yōu)化、設備間深化等內容,建設工程項目部成立針對性的BIM工作室。同時,考慮到現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)安全性問題,確保場地電力的安全性,每周保存一次數(shù)據(jù),確保數(shù)據(jù)的真實合理性。
2.4 BIM技術在裝配式建筑結構設計中的應用
相比于傳統(tǒng)的CAD制圖軟件,BIM技術可以使得平面設計方案和立體方案之間進行匹配,從而提升結構設計的效率。另外,BIM技術,只需要在完成模型建立后,輸入相應的數(shù)據(jù)就可以自動生成設計方案,并且形成立體模型,可以幫助各個環(huán)節(jié)設計更加細化,提升建筑物造型的效果。這是傳統(tǒng)的人工繪圖或者CAD制圖所不具備的優(yōu)勢。使用BIM技術完成的立體圖紙,相比與傳統(tǒng)的二維結構施工圖紙,更利于基層施工人員對設計內容的理解,從而正確按照指引進行施工,提高整體工作效率。
4.1受力結構三維模型建立
用BIM技術,以二維圖紙的模型信息,建立BIM模型,在建模過程中,需要對建筑中的鋼結構連接細節(jié)和施工紙的局部詳圖進行細化,并對大件異型結構進行模塊化處理,將工作做到極致,以提高建筑模型的可信度。
4.2對鋼結構碰撞進行檢查
BIM設計需要對鋼結構進行深化設計,其三維信息具有指導施工的功能,所以需要在施工圖的基礎上來完善整個施工圖紙,深化圖紙的設計,另外,BIM設計還需要深入檢查建筑鋼結構內部的各元素,如有發(fā)現(xiàn)缺少連接,應及時反饋,并進行修改變更。
4.3鋼結構施工進程模擬
在BIM設計中,可以通過輸入相關的數(shù)據(jù),來模擬施工,從而增強對現(xiàn)場施工進度的控制。在BIM系統(tǒng)中,可以根據(jù)鋼結構的施工順序,輸入詳細的施工步驟,制定相應的施工進程模擬,就可以通過模擬軟件觀看鋼結構施工工程的預期進度。
5 BIM 在施工設計階段的應用
5.1 施工模擬仿真
隨著科技的迅速發(fā)展,裝配式建筑施工的機械化程度越來越高,且各類施工工藝十分復雜,管理難度較高。利用 BIM技術,可以對裝配式建筑工程進行事先的施工模擬和仿真,實現(xiàn)施工流程和施工方案的優(yōu)化,從而準確定位構件并實現(xiàn)高質量安裝。除此之外,BIM 技術的虛擬模擬仿真,有利于實現(xiàn)施工現(xiàn)場的場地布置。
首先,BIM 技術能夠對施工的全過程進行正序或倒序模擬,對施工現(xiàn)場各功能區(qū)的配置和安全進行分析,通過合理分布垂直機械、臨時設施、構配件等設備和物料的位置,實現(xiàn)臨時道路、車輛運輸路線的優(yōu)化,從而減少施工現(xiàn)場二次搬運造成的成本浪費,并且有效加快施工的裝配進度。其次,BIM 技術還能夠利用可視化技術實現(xiàn)施工現(xiàn)場的安全性能評估及動力學分析計算,完善施工現(xiàn)場安全應急預案,從而保證建筑施工的安全實施。
5.2 施工質量、進度和成本控制
BIM 技術具有可視化、模擬性、協(xié)調性、優(yōu)化性及可出圖性的特點,能夠在裝配式建筑施工過程實現(xiàn)施工對象同施工進度的數(shù)據(jù)對接,從而實現(xiàn) 2D 圖紙轉化成“3D-BIM”模型,凸顯其立體型管理;隨后進行“4D-BIM”可視化模型的轉換,有利于對施工進度進行實時跟蹤與監(jiān)控;在此基礎上再引入資源維度,形成“5D-BIM”模型,施工方可通過此模型模擬裝配施工過程及資源投入情況,建立裝配式建筑“動態(tài)施工規(guī)劃”,對質量、進度、成本實現(xiàn)動態(tài)管理。
3結語
總之,在施工過程中應用BIM技術,可以很大程度上改進和創(chuàng)新傳統(tǒng)工作模式和設計理念,在提高設計效率的同時,還能進一步提升建筑的美觀性和實用性,除此之外,BIM系統(tǒng)還可以幫助控制整個施工工程的周期。目前,裝配式建筑已經發(fā)展成為我國主要的建筑結構形式之一,BIM設計軟件與裝配式建筑結構相互相成。
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(作者單位:青島武曉集團股份有限公司)