張杰杰 田 磊

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裝配式建筑設計因具有效率高、技術(shù)含量高、多樣化等優(yōu)勢在建筑領域中占據(jù)了一席之地。同時,裝配式建筑作為新型建筑設計模式之一有不完善之處,需要深入研究,但是裝配式建筑在建筑領域中的應用越發(fā)廣泛,也越來越符合現(xiàn)代化的建筑設計需求。隨著BIM技術(shù)與裝配式建筑設計的深度融合,裝配式建筑地位得到提高,越來越多人開始接受這種建筑模式。

一、BIM技術(shù)和裝配式建筑概述

(一)BIM技術(shù)。BIM技術(shù)指的是建筑物信息管理技術(shù),該技術(shù)是通過數(shù)字仿真虛擬系統(tǒng)建立建筑三維模型,通過手機加工、合成工程信息獲得三維模型,高度還原實物[1]。該技術(shù)在裝配式建筑設計中的運用可以使建筑專業(yè)設計信息以及相關標準結(jié)合起來,進而構(gòu)成三維模型,并能夠為建筑設計提供信息共享渠道。BIM技術(shù)在應用時,利用系統(tǒng)可以篩選各種設計,為設計人員提供糾錯服務,同時可以將設計好的方案傳輸?shù)较到y(tǒng)內(nèi),系統(tǒng)會自行識別分析各項參數(shù),精準控制構(gòu)建誤差,提高預制結(jié)構(gòu)精確度。

(二)裝配式建筑。裝配式建筑是由建筑各部分匹配形成的一種建筑,該建筑模式不同于傳統(tǒng)建筑模式,它只需要在工廠預制墻體、柱子、門窗等部件,后續(xù)直接將這些部件裝配起來即可形成完整建筑。在正式安裝這些預制件時,用特定方式將這些部件運輸?shù)绞┕さ攸c,并按照要求組裝這些部件,最終形成建筑物。

相對于傳統(tǒng)建筑,裝配式建筑精確度更高,所有部件都是應用BIM技術(shù)精準分析、測量、處理制作而成的,生產(chǎn)尺寸統(tǒng)一,準確度較高。組裝部件時,采用專用設備組裝,誤差小,組成的建筑更精致、安全、穩(wěn)定。同時,裝配式建筑生產(chǎn)效率更高,這時由于裝配式建筑只需要組裝部件即可,無需人力,只需要采用特定機器就能夠安裝完成,形成最終建筑,整個建筑工期自由,基本不受外界環(huán)境影響[2]。

二、裝配式建筑中BIM技術(shù)的運用

(一)圖紙設計。裝配式建筑設計時,采用BIM技術(shù)可以優(yōu)化預制部件的設計圖紙,提高建筑構(gòu)件的設計精度。與CAD軟件所繪制的二維圖紙不同,BIM技術(shù)制作而成的模型更加立體,該模型是基于數(shù)據(jù)動態(tài)關聯(lián)建立起來的,若是改動某一構(gòu)件參數(shù),整個模型的參數(shù)也會隨之更改,圖紙修改工作十分便利。采用三維虛擬仿真系統(tǒng)建立建筑物結(jié)構(gòu)模型時,需要對工程進行全面勘察,在對建筑側(cè)柜、地質(zhì)勘測時,該系統(tǒng)可以獲得建筑設計相關參數(shù),并將所得設計參數(shù)信息上傳至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi),數(shù)據(jù)庫能夠?qū)ㄖ?gòu)件尺寸進行分析,提高預制構(gòu)件設計的合理性和科學性[3]。采用結(jié)構(gòu)分析模型能夠拆分構(gòu)件,所得構(gòu)件的界面、材質(zhì)、輪廓等信息可以為圖紙科學設計提供參考。就圖紙管理而言,為了使構(gòu)件尺寸符合工程設計需求,需要建立數(shù)據(jù)模型,并優(yōu)化操作方案,深入分析設計圖紙,對于其中的不合理之處要及時調(diào)整。

(二)鋼筋設計。利用BIM技術(shù)可以得到建筑物信息圖紙,例如建筑剖面圖、平面圖等,同時也能夠得到建筑鋼筋、材料等規(guī)格信息,根據(jù)這些信息設計裝配式建筑鋼筋。在設計鋼筋時,采用BIM技術(shù)可以準確分析鋼筋數(shù)量和位置信息,使鋼筋布置能夠更加科學。在設計預制梁鋼筋時,需要斷開梁跨中后澆段縱筋,合理設計澆段能夠為套管安裝提供保障。通過對梁段最大值進行分析來加密設計箍筋,明確箍筋的數(shù)量以及間距。在模擬分析箍筋以及縱筋時,利用BIM技術(shù)可以獲得與實際模型接近的數(shù)據(jù)參數(shù),確保鋼筋設計科學,進而為其他工作進行提供保障[4]。實際工作過程中,利用BIM技術(shù)可以實現(xiàn)構(gòu)件可視化分析,系統(tǒng)可以直接將制作而成的預制構(gòu)件加工圖以及連接構(gòu)造圖上傳到預制構(gòu)件加工廠,加工廠會根據(jù)預制構(gòu)件要求分配給不同部門生產(chǎn)加工,加工時也會對這些構(gòu)件進行優(yōu)化設計,修改內(nèi)部細節(jié),確保整個設計能夠滿足建筑和施工要求。

(三)埋件布置。在裝配式建筑設計過程中,埋件布置作為主要部分之一要遵循拆分細則布置結(jié)構(gòu)。為了保證埋件布置水平和現(xiàn)場作業(yè)效率,需要選擇好預制埋件內(nèi)嵌組,對此,在設計時調(diào)節(jié)預制強柱和鋼板等相關參數(shù)可以提高整體參數(shù)的合理性。利用BIM所得最佳參數(shù)能夠為布置埋件提供參考。例如,設計裝配式墻體時,通過Revit能夠創(chuàng)建共享參數(shù)組,匯總分析加氣塊材料尺寸。對于砌塊被剪切部分可以自動計算砌筑砂漿用量,確定過梁數(shù)量、位置等,科學分析預埋件數(shù)量以及位置。在存儲完相關埋件布置參數(shù)后,需要對其進行分類合并、分析處理,以便為建筑設計、建筑施工以及檢測等工作提供參考。

(四)拼裝模擬。建筑施工時需要開始拼裝預制構(gòu)件,但是各部分拼裝的順利性和完整度由工程設計合理科學性所決定。要想提高建筑施工作業(yè)效率,有效控制成本與進度,設計時需要模擬拼裝構(gòu)件,明確其中的問題,提前解決這些問題[5]。實際工作過程中,利用BIM技術(shù)來檢查預拼裝、碰撞工作,并拼裝梁、柱等復雜結(jié)構(gòu),優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點,防止施工時出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象。利用BIM技術(shù)可視化分析功能對梁端錨入節(jié)點進行模擬,提高節(jié)點性能。同時,通過項目模型進行碰撞檢查,檢測鋼筋沖突節(jié)點,避免施工時出現(xiàn)問題。碰撞檢查中,利用BIM技術(shù)可以模擬構(gòu)件和機械運行軌跡,實現(xiàn)動態(tài)碰撞檢查,查找碰撞點,優(yōu)化施工項目,增加建筑效益。

結(jié)束語

綜上,隨著BIM技術(shù)的運用,裝配式建筑設計環(huán)節(jié)得到了細化,各結(jié)構(gòu)部件的設計也得到了優(yōu)化,進一步提高了建筑設計精確、建筑設計水平和質(zhì)量。