BIM技术在全装配式混凝土剪力墙结构工程中的应用

BIM技术在全装配式混凝土剪力墙结构工程中的应用

郑华坤

身份证： 41270119851112**** 河南励丰建筑工程有限公司

摘要：相比于传统的现浇式混凝土结构预制装配建筑结构有建设周期短、施工效率高、构件尺寸精准受环境影响小等特点，目前已成为我国建筑业发展的趋势之一。基于BIM技术与装配式建筑深度融合，将促进装配式结构的发展。

关键词：BIM技术；剪力墙；全装配式；混凝土

引言

当前，建筑施工技术、建筑验收标准、建筑产业的布局等已基本达到较为成熟的状态，但是其中还是具有许多细节部分需要我们进行细化设计和优化改革，从而达到更加精确科学的进行建筑产业的设计，实现信息数据化、建筑产业化[1]。建筑产业化的核心要素就是针对于建筑的建造施工形式进行的优化改革，从而最大程度的保证更加高效科学的实现建筑产业化，这就是建筑管理信息化。在建筑信息化中，BIM技术是整个工程实现建筑信息化的重中之重。并且伴随着社会的不断进步与发展，对于建筑产业的需求和审美也在不断的提高，因为以往的建筑规模模式已经不能满足人们需求，同时较为低级的建筑信息化水平也在制约着建筑产业化的发展。目前，在建筑产业化中，BIM技术应用研究还处于起步阶段[3]。因而，本研究基于BIM技术，以重庆某公租房项目为对象，研究了BIM技术在在全装配式混凝土剪力墙结构工程中的应用。

1 BIM技术

技术以建设工程各阶段实体信息数据为基础，通过三维信息化技术建立3D可视化建筑信息模型，从而实现建筑工程设计、施工、运维等全生命周期的一体化。BIM技术可为项目的各参与方和利益方搭建了一个信息共享的交互式平台，实现项目各参与方之间的高效协同。

2全装配式剪力墙结构特点

装配式混凝土结构主要受力构件为预制构件，通过装配连接，从而形成混凝土结构[6]。但是就我国当前的情况而言，装配式住宅建筑的主要形式是以预制装配式剪力墙的结构类型，最主要的结构特征与建筑住宅产业的发展比较适应。全装配式剪力墙结构主要是指该建筑中的全部剪力墙结构都是使用了预制构件进行设计装载的结构类型，在预制剪力墙与墙之间的建筑浇筑模式主要是针对节点进行的，这需要对剪力墙的节点承载能力具有极大的要求、对于形变能力也需要相应的设计要求。在对整体装配式混凝土结构的整体结构计算分析的时候，需要考虑到节点浇筑的影响作用，因而需要较高的预制率，而构件的其他部位连接较为困难，难度过高，对高度为2~27层的商品房、保障房、别墅等比较适用。

3 BIM核心软件关键技术

3.1　正向设计

目前，国内BIM软件的应用主要有以下两种模式：1）后BIM模式：在设计院完成结构设计之后再形成BIM模型，主要用于碰撞检查和管线综合设计；2）前BIM模式：设计之初就建立BIM模型，完成结构设计和施工图生成，继而用于后续的碰撞检查和管线综合设计，一模多用，具体见图1。前者在结构设计中未用到BIM，后期再建立BIM模型，增加了工作量；后者则是把结构建模系统前置到Revit，结构设计人员初步设计时就进行三维模型的建立，在输入荷载后进行结构计算，添加钢筋信息后绘制施工图，建立的三维模型可直接用于钢筋碰撞检查。最后把模型给算量、施工和运营维护，这极大地发挥了BIM的作用，节约了人力物力。

3.2工作协同

一个建筑施工工程项目的设计需要从多个建筑领域专业出发进行设计和分析，包含了建筑的结构、相关施工技术、施工设备仪器等等，而对于同一个专业领域中的设计问题难点，也需要多名设计师进行共同设计作业，从而最大程度的保障了设计方案的可靠科学合理。而传统工艺的设计环节中，许多专业领域之间的设计是相互分开的，并没有一个信息交流和传递的作用，从而不能得到很好地共同合作，因而体现在建筑工程设计上面就常出现漏、错、缺、碰。采用BIM技术可避免发生此问题，BIM核心软件提供有模型链接、工作集两种协同方案。基于BIM的设计要求各专业间配合好、协调、精确、同步。通过协同化设计，使的建筑工程设计之间的各个专业可以实现信息的共享和传递，合作更加和谐和紧密，提升设计效率。

3.3制定预制构件

指定叠合板属性时注意叠合底板的布置参数，同时定义编号DBD为单向板，DBS为双向板。叠合板的底板的厚度至少为60mm，并且做到“多组合，少规格”。叠合梁分两次进行混凝土的浇捣，第一次在PC构件厂进行预制；第二次在施工现场进行吊装安放后，再浇捣梁上部的混凝土，使其与预制部分连成整体，一般键槽截面面积占预制面面积比例的40%。

3.4施工安装模拟

首先，运用BIM软件建立三维场地模型，表达现场施工活动的工序和空间的需求。动态的展示了对于现场临时堆放的场地、施工机械设备、出入口、道路等。其次，运用BIM碰撞检查试验，实现钢筋与管线直接的节点碰撞检查，然后进行下一步优化。将优化后的模型放置在场地中进行施工模拟。施工单位还可以把施工进度与模型相关联，把空间和时间的信息整合在4D模型中，并设置真实的施工环境和施工的过程，在4D模型中对整个构建在吊装过程中的碰撞模拟、设备空间的调试等可以进一步的优化，通过施工模拟极大的减少了返工及返工带来的材料浪费，进一步均衡安排了施工现场的布置，及时的协调其他各单位进行调整，提升了管理便捷又确保了过程质量。

3.5构件库的建立

传统的装配式结构设计思路是先整体后拆分，这种设计方式会使构件种类较多，不利于工厂化大批量的生产。因此，如何利用较少种类的预制构件设计满足多样化的建筑产品成为了解决问题的关键。预制构件是BIM模型基本组成部分，其建筑载体、图纸、材料构件等都是通过预制构件实现。采用BIM建立模型时，需保证构件系统和构件库的完整性，从而保证设计、生产、施工的准确和高效。通过对装配式结构的标准化构件拆分，可将不同楼层和位置处的梁柱构件统一归类，并形成许多独立的构件库。基于建立和完善预制构件库，是装配式结构设计的基础。其中预制构件标准化、模数化的研究和应用是预制构件库建立的核心。在进行装配式结构设计时，不同结构体系下的预制构件存在使用功能上的差异。以构件为最小单元，在满足标准化的同时，对构件进行承载力设计。

3.6满足设备安装需求的构件深化设计

在本研究的公租房工程项目中，使用预制三明治外墙对于电气专业中各个电路管线的线孔预留位置进行设计，对于电气模型进行深化设计。基于BIM可视化电气深化设计，主要是对电箱、电气管线、电盒预留预埋进行设计，在进行电气管线预埋设计时，要满足业主装修需求，也就是已确定好电气管线位置，因房间布局不同，处于不同位置的预制墙体对于电气电路管道的线孔预留位置都会产生影响。

结束语

BIM技术在装配式剪力墙结构中的应用能够提升审图效率，节约施工成本，与方案策划同步能起到很好的指导作用。但BIM技术应用的落地和BIM专业人才的积累以及管理人员应用BIM技术的意识分不开。BIM技术对建筑行业的推动和发展能够起到积极的促进作用。但在应用过程中还存在很多问题，还需要在工程实践中进一步完善。

参考文献

[1]黄亚江,董颖,张子晨,商如斌.基于BIM技术的装配式建筑结构深化设计研究[J].施工技术,2018,47(S4):892-897.

[2]盛伟健.BIM技术在装配式墙体中的应用[J].绿色科技,2018(24):229-230+236.

[3]涂劲松,李瑞霞.基于BIM技术的装配式剪力墙结构施工关键技术流程[J].廊坊师范学院学报(自然科学版),2018,18(03):91-95.