林孝尤

（上海君道住宅工業(yè)有限公司，上海 202012）

0 引言

BIM具有可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性及可出圖性五大特點。BIM的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，模型中包含整個項目完整信息。BIM技術為裝配式建筑項目提供一個協(xié)調工作平臺，可提高工作效率，減少設計錯誤，避免返工作業(yè)，降低工程成本，成為推動建筑工業(yè)化可持續(xù)發(fā)展的必然要求。為響應相關政策號召，上海市裝配式建筑技術得到廣泛應用，主要有裝配式剪力墻結構和裝配式框架結構及鋼結構，隨著BIM技術的興起及信息化技術的不斷提高，可與裝配式結構相輔相成。本文主要闡述BIM技術在裝配式框架結構中的應用。

1 方案階段應用

上海裝配式建筑因當?shù)?0%預制率或60%裝配率的要求，其中裝配式框架結構常規(guī)預制方案的構件類型有預制柱、預制疊合梁、預制疊合板、預制樓梯、預制外墻等。預制方案組合也有多樣性，所以項目前期可借助BIM技術建立初步方案模型，分析方案可實施性，并從模型中直接導出構件尺寸清單，通過對比得到本項目的構件尺寸是否符合模數(shù)化及標準化要求，從而進行初步結構布置。結合設計經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，裝配式框架建筑標準化設計的關鍵在于模數(shù)化，標準化柱網(wǎng)基本決定預制疊合梁和疊合板的布置方式、種類及數(shù)量。平面布局采用縱橫向軸網(wǎng)對齊的標準柱網(wǎng)尺寸，同軸線的柱截面采用相同截面，奠定裝配式建筑設計的基本模數(shù)。標準化柱網(wǎng)使樓板跨度和開間盡量相同，使預制柱、梁、板的種類大大減少。預制構件截面尺寸標準化有利于提高預制構件模具的通用性，提升經(jīng)濟效率，同時可減少圖紙出圖量；相同截面尺寸的預制構件盡量采用相同配筋，鋼筋歸并通常遵循大直徑、少根數(shù)的原則，方便模具加工，有利于提高鋼筋加工精度，減少累積誤差，有利于整體PC化快速建造。

在確認項目軸網(wǎng)布置及初步結構尺寸的基礎上，通過采用BIM技術創(chuàng)建的項目初步模型，如使用設計軟件建立框架結構模型，根據(jù)預制率要求，在模型中指定需預制的梁柱為預制梁柱屬性，同時還有預制板屬性，按照計算方法中的原則進行模型拆分，當BIM模型中的信息完成后，可通過該軟件直接生成成本、預制率計算表和方案拆分圖。這樣可大大提高預制方案效率，同時可利用BIM模型可視化特點，通過三維視覺表達，分析拆分方案利弊，進一步完善拆分方案。

2 結構優(yōu)化階段應用

項目初步方案確立后需進一步完善BIM模型，確定預制柱與現(xiàn)澆柱、預制梁與預制柱及預制柱與預制柱等預制構件之間和預制構件與現(xiàn)澆構件之間的連接節(jié)點，補充預制柱、預制梁等預制構件中的配筋信息，并創(chuàng)建實體鋼筋模型，這步可在PC模塊中完成，這時在瀏覽整個項目模型時會發(fā)現(xiàn)，裝配式框架結構設計難點在于預制柱及預制梁的鋼筋節(jié)點處，特別是中柱節(jié)點梁柱鋼筋最密集也最難處理。因此采用BIM技術的可視化及可模擬性特點，可對預制梁中的鋼筋進行BIM碰撞檢查，可設置鋼筋碰撞范圍。通過多次模擬發(fā)現(xiàn)，當x方向與y方向的梁尺寸有≥50mm的高差，梁的鋼筋就可實現(xiàn)高低錯開，可解決不同方向梁筋的避讓問題。大多數(shù)項目中，外圈梁因建筑要求等原因大多有需要與柱外平的情況，此時建議采用將梁內移50mm并采用50mm梁外包的形式，這樣既能保證建筑的墻體要求，也可避免預制梁縱筋與預制柱角部鋼筋碰撞的問題，此時再返回上一步完優(yōu)化結構布置及拆分方案，以此保證后期生產(chǎn)及施工的便利性及可操作性。

3 深化設計階段應用

裝配式建筑對項目精度要求高，即在滿足結構計算的同時，思考鋼筋排布更有利于預制構件的后期生產(chǎn)及吊裝。其中預制梁柱節(jié)點對構件的鋼筋排布要求最嚴格。結合項目經(jīng)驗，并通過BIM技術模擬，在各尺寸梁柱中放置多個規(guī)格的鋼筋，同時滿足相關圖集間距要求的情況下多次模擬鋼筋排布，對預制柱的尺寸及鋼筋排布做出如下建議。

對預制梁的尺寸及鋼筋排布做出如下建議（如果2排不伸入主梁內，2排鋼筋間距按正?，F(xiàn)澆間距控制）。

采用上述鋼筋布置原則，可有效解決裝配式框架結構中大部分鋼筋避讓問題，同時劃定預制構件鋼筋排布的大原則，這樣可保證模具的重復利用率，如預制梁的兩端出筋保持統(tǒng)一原則，則預制梁的側邊模具可通用，若整個項目鋼筋避讓方式相同，構件廠家生產(chǎn)及現(xiàn)場安裝時將十分便利。

在完成整個項目主體結構部分設計后，需在BIM模型中完善機電點位布置，通過走訪這些項目的設計單位，了解到大部分深化設計流程存在滯后的情況，即構件深化圖紙完成后再進行點位預埋件的添加，會導致預制構件上缺少點位預埋件或出現(xiàn)點位預埋錯誤的情況。故當采用BIM技術時，可直接在BIM模型中進行點位預埋的布置設計，然后利用可視化及可模擬特性運行碰撞檢查，這樣可有效避免出現(xiàn)機電點位與其他專業(yè)的碰撞問題，也可避免本專業(yè)內的點位碰撞問題，最后再補充預制構件上的吊裝埋件及脫模埋件，然后在模型中計算脫模及吊裝埋件的布置是否可滿足相關計算要求，可避免手算出現(xiàn)的人為錯誤。

BIM模型是一個各專業(yè)整合的平臺，各設計專業(yè)的信息均匯聚到這個大平臺中，然后利用BIM技術的可出圖性特點，導出各專業(yè)施工圖和預制構件深化圖紙。而且這個階段的BIM模型已包含全部設計信息，可直接生成預制率方案計算表、混凝土工程量、鋼筋工程量等供項目進行成本核算等工作，同時提高預制方案設計效率，做到主體設計完成時，深化設計也同時完成，也可將項目模型與造價清單掛鉤的方式，計算出本項目所需的綜合成本等指標，確保決策者前期清晰了解項目數(shù)據(jù)，進行合理決策。

4 結語

綜上所述，BIM技術在設計階段就開始介入，從預制構件模塊化入手，結合BIM技術五大特點，統(tǒng)籌各設計專業(yè)可有效解決二維圖紙難以體現(xiàn)的問題，為后期預制構件的生產(chǎn)和施工提供有效解決途徑和方法，還可有效節(jié)約項目成本，提高項目質量。設計階段的BIM模型不僅局限于此，可同樣運用于后期生產(chǎn)、施工及運維等方面，讓建造更簡單，讓建筑更精彩。