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1、三維設計在裝配式結構設計中應用
摘要：傳統(tǒng)的現(xiàn)澆結構由于效率低，不環(huán)保，不符合當前建筑工業(yè)化生產(chǎn)的特點，裝配式建筑逐漸凸顯其優(yōu)勢，文章將裝配式結構設計與BIM三維正向設計相結合，介紹其概念、優(yōu)勢和方法，并與傳統(tǒng)裝配式結構設計及BIM"逆向設計";進行比較，為BIM三維正向設計的應用起到參考作用。
關鍵詞：三維正向設計；裝配式結構；BIM
1概述
裝配式結構是建筑構件進行設計后實行模塊化劃分，在工廠中提前進行機械化生產(chǎn)然后運輸?shù)浆F(xiàn)場進行拼裝的模式。BIM技術因其具有可視化、效率高、碰撞分析、施工模擬等優(yōu)勢被行業(yè)廣泛認可，本文以裝配式結構設計為例，運用
2、BIM三維正向設計方法，將BIM技術的優(yōu)勢與裝配式結構設計相結合，可以進一步提升裝配式的精確度，優(yōu)化設計信息，完成信息的互動和傳遞。
2相關概念
2.1基于BIM的裝配式結構設計。傳統(tǒng)的裝配式設計流程是以設計的二維圖紙為主要導向，大體流程是建設單位協(xié)同設計單位進行方案遴選、初步設計、施工圖設計、預制構件設計及生產(chǎn)、現(xiàn)場裝配施工。預制構件是根據(jù)設計師的拆分為主要依據(jù)，這種情況往往導致設計出來的構件種類過多，不利于建筑模塊化的生產(chǎn)，且裝配式結構構件拆分復雜，現(xiàn)場拼裝具有一定的難度，急需一種新的方法來完善裝配式，因此，就產(chǎn)生了基于BIM的裝配式結構設計。與傳統(tǒng)裝配式設計流程不
3、同，基于BIM的裝配式結構設計是以"預制構件庫";為導向，就是根據(jù)構件的類型、荷載大下、層高等條件將構件提前進行劃分，劃分要協(xié)同廠商的生產(chǎn)條件和設計要求，盡可能的減少劃分類型數(shù)量，并進行結構的安全分析，將構件統(tǒng)計好后放入構件庫，預制構件庫完成之后，進行BIM模型的創(chuàng)建與分析，完成裝配式的結構設計。
2.2三維正向設計。目前的BIM流程主要是基于二維圖紙進行三維建模，也就是常說的"翻模";，這種方法是二維與三維的一個"轉(zhuǎn)化階段";，其實是一種"逆向思維";，而"三維正向設計";是先建好三維模型，根據(jù)三維模型導出二維圖紙，再進行后期的施工運營。
3正向設計方法
4、（1）建立預制構件庫：預制構件庫是運用BIM進行裝配式管理的核心，后期裝配式結構BIM模型的設計都以此為基礎，這樣設計出來的構件符合工業(yè)化生產(chǎn)的要求，提高生產(chǎn)和設計效率，預制構件庫的關鍵是實現(xiàn)預制構件的標準化與通用化，標準化便于預制構件廠的流水線施工，通用化則可滿足各類建筑的功能需求[1]，預制構件庫的構件需要進行鋼筋實配與承載力、接縫和吊點的驗算，通過BIM技術可以直觀的查看構件的三維鋼筋配置。（2）結構設計：三維正向設計方法包括梁布置、板布置、柱布置、剪力墻布置、基礎布置等，結構設計結束，BIM結構模型也隨之出現(xiàn)。（3）結構分析：輸入結構的各種荷載條件，進行BIM結構模型的整體分析，確保結
5、構設計的合理性和安全性。（4）裝配式BIM深化設計：裝配式深化設計包括2大部分，第一部分是裝配式構件的拆分設計，形成裝配式BIM模型。第二部分是裝配式構件施工圖的深化設計。裝配式構件的拆分設計是裝配式構件的重點，在預制構件庫創(chuàng)建完成后，根據(jù)需要直接調(diào)用預制構件庫的種類進行拆分設計。裝配式構件施工圖的深化設計包括節(jié)點設計、吊裝圖設計、模板圖設計、組裝圖設計等，需要滿足結構的吊裝、運輸、施工荷載以及結構的整體安全性因素。深化設計人員需要根據(jù)要求進行設計，如吊裝需要驗算吊裝荷載，裝配式構件大多選用平吊方法，因此吊點的位置就極其重要，除此之外，吊具的承載力、吊裝點負彎矩等也需要設計驗算等，如遇調(diào)整過大
6、的情況，還需要對拆分設計進行適當?shù)恼{(diào)整，以便后期施工。（5）BIM模型分析與優(yōu)化：裝配式BIM模型及深化設計結束后，需要驗證結構模型是否滿足設計規(guī)范、裝配式結構要求等，通過BIM碰撞分析，綠色分析，結構復核等功能對結構進行進一步優(yōu)化，直至構件合理滿足要求。（6）出施工圖：BIM分析與優(yōu)化結束后，基于BIM的可視化，可形成一套完成的二維及三維施工圖，任意點的構件外部與內(nèi)部都可以隨意切換，直觀觀察。（7）BIM施工模擬：基于BIM技術的優(yōu)勢，進行建筑的施工模擬，交底，將裝配式BIM模型中的數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)協(xié)同，對現(xiàn)場施工進行指導，建立整體協(xié)同平臺，打通設計、生產(chǎn)和施工的壁壘。（8）裝配施工：根據(jù)BI
7、M施工模擬的指導，安排預制構件的生產(chǎn)、運輸和堆放，之后進行現(xiàn)場的裝配施工。基于BIM的三維正向裝配式結構設計的流程如圖1所示。
4應用
關于裝配式結構設計在BIM的應用主要有預制構件庫的建立、BIM模型的分析與復核、復雜節(jié)點的施工模擬、一體化協(xié)同平臺、現(xiàn)場施工信息的共享。前三條的內(nèi)容在正向設計方法里有過解釋，本節(jié)重點介紹BIM裝配式一體化協(xié)同平臺及施工現(xiàn)場信息的共享與傳遞。
4.1BIM裝配式一體化協(xié)同平臺裝配式建筑一體化協(xié)同平臺主要是基于BIM平臺，完成預制構件的設計、土建設計、安裝設計、裝修設計、節(jié)點設計、細部設計、運輸與吊裝設計進行協(xié)同，完成全過程，全
8、階段可視化、透明化、信息共享化的協(xié)同設計，一個專業(yè)修改數(shù)據(jù)信息，各專業(yè)及時共享，無縫銜接，一鍵生成計算書與施工圖，效率大大提升，可實現(xiàn)模塊化、參數(shù)化、標準化施工[2]。
4.2施工現(xiàn)場信息的傳遞與共享裝配式BIM模型可以指導裝配式現(xiàn)場施工，但是現(xiàn)場施工的另一個內(nèi)容就是實現(xiàn)施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)的及時傳遞與共享，做到裝配式BIM模型與現(xiàn)場施工裝配數(shù)據(jù)的互通與實時反饋，這里就需要運用到RFID技術，RFID簡稱無線射頻技術，是一種非接觸式的智能識別技術，BIM模型中的每一個構件都有唯一的ID和RFID編碼，RFID編碼對應施工現(xiàn)場的預制構件，即預制構件也有一個相對應的識別碼，包含生產(chǎn)商信息、構件
9、類別、尺寸、位置信息、運輸單位等其他信息，通過閱讀器識別，運用中間媒介軟件搜集信息至BIM平臺，即可實時反饋現(xiàn)場狀態(tài)。裝配式與傳統(tǒng)現(xiàn)澆的區(qū)別就在于構件預制，因此構件的質(zhì)量保證非常重要，通過BIM技術與RFID技術的結合，可以實現(xiàn)全過程監(jiān)控，能隨時追溯構件的質(zhì)量與安全問題，實現(xiàn)全壽命周期管理[3]。
參考文獻：
[1]葉軒.基于BIM的裝配式構件深化設計方法研究[D].廣西科技大學，2019.
[2]盧睿.基于BIM的裝配式建筑一體化協(xié)同設計[J].安徽建筑，2020，27（05）：159-160.
[3]張超.基于BIM的裝配式結構設計與建造關鍵技術研究[D].東南大學，2016.
三維設計在裝配式結構設計中應用
