摘要：随着科学技术的发展，越来越多的新技术和新材料被应用到建筑领域，推动了建筑行业的智能化、自动化发展。BIM 技术通过三维数字发展理念的运用，可以将建筑工程当中相关的数据和信息以 BIM 数字模型的方式展现，提高了建筑工程的施工效率和施工质量。文章重点就预制装配式混凝土结构设计中BIM技术的应用进行分析。
关键词：BIM技术；预制装配式混凝土结构；设计方法
在建筑工程领域，应用 BIM 技术，可以利用计算机建立三维数据模型的方式，直观的展现建筑工程项目所需的所有信息和数据，帮助相关管理人员更清楚的掌握整个工程的设计要点、施工管理以及模拟分析施工周期，对促进建筑行业的现代化发展具有重要的现实意义。
一、预制装配式建筑
预制建筑物主要是指在工厂生产的各种维修构件，建筑构件和系统的施工，直接到施工现场进行合理装配。与传统的施工方法相比，可以更好地控制预制建筑的施工质量，对生态环境的污染相对较小，可以有效减少施工人员的工作量，确保项目在规定日期内完成。随着建筑形式的不断增加，预制建筑趋于更加规范化，各种建筑技术从粗放到精细，真正实现了生产目标。由于建筑材料不同，预制建筑主要分为三种类型，即木结构体系，钢结构体系和混凝土结构体系。这三种组装式建筑结构系统的性能和功能不同，建筑工人正在进行实际工作。有必要结合施工现场条件，选择合理的预制装配系统，进一步提高工程施工质量。与木结构体系和钢结构体系相比，预制混凝土结构体系具有广泛的应用范围，系统承载能力大，可以延长工程的使用时间。
二、BIM技术在装配式混凝土结构设计中应用要点
（一）设计的主要思路
首先结合预制装配式混凝土结构的实际情况，将相关的所有构件信息进行采集，并完成相关构件库的建设（例如预制外墙、预制楼板等），以便于设计人员在进行结构设计时，可以直接从构件库中挑选所需的构件，可以提升其设计效率。
（二）Autodesk Revit Structure 软件的应用
利用 Autodesk Revit Structure 软件的族功能，完成系统族、内建族和可载入族的建立。在此过程中，由于族文件本身具有一定的独立性，因此可以便于进行族文件的修改和重复使用，在进行不同工程项目设计过程中，可以通过加载族样板文件，来提高设计的效率。（1）族文件的建立：由于系统族一旦形成族文件，无法对其进行相对应的修改，所以只能用作内部加载使用。而系统族又涉及到屋顶、墙体以及楼板等要点。所以在进行楼板和外墙等构件设计时，应注意不能在预制板结构中直接进行族文件的建立。而在项目文件进行应用过程中，应严格按照标准规范的要求和流程，完成相对应构件族库的建立。（2）软件二次开发：由于系统族构件库在加载过程中，只能在特定的项目文件内完成，不能在其他项目中进行加载。因此，必须对软件进行二次开发，使其以族文件的形式存档，在确保预制装配式混凝土结构设计质量的基础上，提高了相关工作者的工作效率。
三、实例分析装配式混凝土结构设计中 BIM 技术的应用
某住宅工程项目，建筑总面积为7218m2，其中地上 18层，建筑层高为 3m，总建筑高度为 55.8m。本住宅建筑采用预制装配式剪力墙结构修筑。结合本工程建筑自身特点，并充分考虑人体的活动空间，在进行设计过程中，选择基本模式 600mm 作为开间进深尺寸、层高、立面设计以及其他构件尺寸的设计依据，同时在设计过程中，充分考虑经济和技能方面，尽可能的减少建筑平面的凹凸变化，采用规则的平面布置设计。
（一）户型设计
由于本工程为保障性住房，所以在建设过程中需要在确保建筑质量的基础上，尽可能的降低建造成本，实现预制装配构件的工业化生产。因此，在户型和设计过程中，为了满足通用性的要求，对厨房和卫生间从BIM 功能模块库中挑选出了符合工程要求的标准模型进行布置。同时还挑选了模数化的户型基本组成模块，包括客厅模块、卧室模块等，形成了三种基本户型模块。
（二）建筑平面设计
在进行本工程建筑平面设计时，主要包括走廊模块、交通核模块以及户型模块等住宅功能模块。因此，在已经确定户型模块的基础上，设计人员只需要从 BIM 模型库中挑选出其他的必要模块，并对模数和尺寸进行优化，以满足住宅平面的设计要求。由于本工程位于北方地区，冬季相对寒冷，在进行平面布局过程中，应尽可能的减少建筑的凹凸变化，主要采用点式或者内廊式设计。因此，利用 BIM 技术搭建了三种平面布局方案（如图1），其中方案一的保温效果最好，且最大化的提高了土地使用率，缺点是采光和通风不佳。方案二和方案三均属于内廊式设计，整体保温节能效果不错，但是部分户型可能存在采光和通风问题。综合考虑之下，最终选取了相对对称的方案二作为本工程的平面布局结构图。
图 1 本工程住宅平面布局方案示意图
（三）立面设计
BIM 软件本身提供了复制、镜像等功能，在对本项目进行立面设计过程中，可以将已经设定的平面标准化模型进行竖向组装，并添加其他装饰性的构建来完成整个建筑的整体组装。结合本项目的实际情况，采用600×3000的网格进行外立面的装饰，装饰采用灰白亮色交叉错动设计，即丰富了建筑立面的层次感，又与周围的建筑和绿化景观实现了有机的融合。
（四）设备专业的BIM组合式设计
在设备专业方面，主要是针对给排水和电气两部分进行模块化设计。（1）由于本工程的户型分为三种基本户型，因此在进行水暖模型设计时，也划分为三种。首先根据建筑户型，在 BIM 设备库中选择相匹配的设备模型，载入到对应的建筑户型当中，然后对其中的管线和设备位置进行优化，使两者相匹配。待所有户型内的设备模型优化完成后，对公共区域内的消火栓管道、入库管道以及立管位置等进行确定。然后通过BIM 软件平台，对位于各层的横管进行连接，并在相应位置绘制立管，将每层管道系统连接为建筑物内部的整体模型。最后利用 BIM 的模拟软件，对整个水暖模型的运行情况进行分析计算，查看是否存在异常情况，并及时进行相对应的设计调整。（2）在进行电气模型设计过程中，需要进行插孔插座、电箱、预留线孔等设计，为了满足用户的基本使用需求，必须精准的确定每一个预留部分的位置。结合本工程实际情况，采用软连接的方式进行电气预留线管的设计。
综上所述，随着科学技术的发展，BIM 技术日益完善和成熟，在预制装配式混凝土结构设计中的应用，不仅降低建筑资源的浪费，而且还提高了建筑施工的质量和效率。因此，相关工作者必须重视 BIM 技术的研究，建立标准的构件库，并对模型进行优化设计，以提高预制装配式混凝土结构设计的质量，优化各项资源，避免工期延误，推动建筑行业的现代化发展。
参考文献：
[1]张盼盼.浅析基于BIM技术的预制装配式混凝土结构设计[J].中国新技术新产品，2019(01)
[2]何云熙.预制装配式混凝土结构设计中BIM技术的应用[J].建材与装饰，2018(20)
[3]陈兴.基于BIM技术的预制装配式混凝土结构设计方法探讨[J].低碳世界，2017(17)
论文作者:边招远1,陈瑞来2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/14
标签：建筑论文; 构件论文; 过程中论文; 户型论文; 混凝土论文; 结构设计论文; 模型论文; 《基层建设》2019年第21期论文;