模块化设计与BIM技术应用研究

模块化设计与BIM技术应用研究

发布时间：2022-01-05T06:30:20.522Z 来源：《工程建设标准化》2021年第19期作者：李永攀

[导读] 模块化设计既要考虑预制构件的内容，又要考虑后期现场施工

李永攀

中钢石家庄工程设计研究院有限公司河北石家庄 050020

摘要：模块化设计既要考虑预制构件的内容，又要考虑后期现场施工，因此，相关人员必须保证预制构件满足施工要求，同时也要保证预制构件的强度和质量性能均符合整体建筑施工标准。BIM是一种建筑信息化模型，主要是利用计算机技术，用数字化的形式表达建筑工程信息中的各种内容，以提高建筑设计的效率和准确性。采用该技术后，建筑工程的施工质量将进一步提高，为建筑企业增加一定的经济效益。

关键词：模块化建筑；结构；设计方法；BIM；应用

ＢＩＭ技术在建筑领域的应用优势是非常显著的，而模块化建筑也有其自身的特点应用规范，且从环保和效率这两个现阶段建筑行业普遍关汪的要点来看，这两种技木的融合应用，可以同步满足这两方面的要求。因此，只有结合实际利用好这两种和建技术筑模式，才能提高具体建筑项目质量和层次水平。

1设计方法

在模块化建筑结构中，相关的墙体结构、楼板以及楼梯等都是按要求提前批量生产的，它需要与混凝土相结合，才能构成建筑物整体。传统的施工模式在施工过程中，所有施工技术都是按照施工流程进行，这些技术都是发生在现场的。而模块化施工技术多发生在施工前期，这种技术往往需要有较高的前置条件。所以结构设计的相关人员，要使设计完成的产品达到相关规范的要求。这就要求结构设计必须与决策阶段相联系，设计人员必须与项目负责人建立良好的沟通，了解建筑工程的实际情况及施工要求、成本要求等，并了解预制构件厂的生产水平，使所设计的成品能满足预制构件厂的生产技术要求。总之，模块化建筑结构设计保证了结构的简洁，承载能力强，功能的多样性，布局的便利性。由于其在施工过程中还需要装配环节，所以应遵循“少规格，多组合”的设计原则，使设计的成品更加多样化和标准化。无论是总图设计阶段还是建筑单体设计阶段，为了保证设计水平，都应该采取一体化设计、模块化和通用化设计相结合的方法。另外，预制件模具的设计也需要相关人员减少其种类，增加其利用次数，使得模块化建筑结构的优势更加显著。

2总图设计阶段

总图设计需要相关人员以整体的眼光看待模块化建筑设计事项，在考虑事项上也要做到面面俱到，使设计对象与整体建筑、整个施工现场及周围的环境等相协调。因此，有关人员在设计模块化建筑结构的场地布置时，应充分考虑总平面布置图中模块化建筑的位置及施工安排，使模块化建筑与其它功能建筑保持安全距离，保证大型机械施工场地面积，使机械布置合理。此外，还要进行运输方式与道路的设计，使车辆的进出符合方便施工的要求。模块化施工场地与预制构件存放场地之间的距离应设计合理，使预制构件在施工流程中能够顺利实施。不同的预制构件对吊装机械的要求不同，相关人员还需要针对具体的模块结构，对塔吊、起重机进行合理的布置和使用。在确定使用的机械后，相关人员还应对其吊装重量进行设计，使其与预制件的吊装压力相匹配。由于吊车悬臂在运行过程中会出现旋转现象，因此作业场地的尺寸也必须满足吊车转动半径的要求。这些机器比较笨重，不容易移动，有关人员也必须事先设计好行进路线。运输预制构件的车辆在行驶和运输过程中，应与吊装机械保持安全距离，并应安排专人看管道路，保证物料等及时到位。相关的车道应设计成环形，整个场地应满足平整、密实的要求，为减少设施费用，相关人员还应做好排水设计与道路尺寸设计。

3BIM技术在装配式混凝土建筑结构设计中的应用研究

3.1设计单位对于BIM技术的核心应用

BIM技术应用在建筑工程项目设计阶段，主要是针对一些不合理的设计问题进行处理，并在施工过程中不断优化管道设计。一般来讲，建筑工程项目展开时，多由一些设计图纸的专业人员进行分工协作，但是这种情况很容易使图纸设计方式产生较大差异，从而影响到施工效果。利用BIM技术，可以减少各种问题，提高工作效率和质量。首先，要把BIM模型和不同专业结合起来，当专业BIM模型没有出现误差时，应对BIM模型进行整理、拼接，形成一个整体的BIM模型，然后再次进行检验。其次，对于BIM模型的构建，当设计中出现一些不合理之处时，将很快发现问题，并加以改进和完善。而CAD绘图技术下，使得这些问题很难被发现，这就会对建筑工程图纸设计产生影响。最后，对经研究无误的模型进行BIM模型的综合设计整理，并将各种较为详细的建筑物组成结构展示出来，为后期现场施工提供可靠依据。可采用CAD技术结合混凝土构件的截面尺寸及对这些构件的具体要求等进行深化处理。但是，在这种传统的加工方法下，绘图效率低、返修率高，这在给施工单位带来巨大成本的同时，也会影响这些材料的质量，无法保证施工质量和效率。通过BIM技术建立各种不同预制构件的三维带钢筋模型，并与图纸设计相结合，将其进行拼装，可以直接发现问题，从而提高解决问题的效率，为建筑工程前期图纸设计提供更准确的依据。

3.2施工方对于BIM技术的应用

建筑企业在BIM中的应用，主要是结合设计阶段的图纸内容，进行施工可行性研究。对设计阶段进行模块化建筑施工可行性展开研究，主要是包括部分吊装施工工作，以及模板方案具体实施内容。吊装作业中，主要构件的吊装顺序显得尤为重要。采用BIM技术时，施工方应研究设计阶段是否对吊装顺序进行了合理的安排，并充分考虑到这些构件的吊装是否给后期施工过程带来影响，尽量做好施工前的充分准备。BIM模型的建立，使建设单位能够模拟吊装，并根据构件的平面布置，合理安排吊装顺序，确保施工安全和施工质量。部分二次结构主要体现在施工图上，以文字描述为主，包括门框的设置、构造柱、过梁等多处结构的位置，建设者必须深化这些结构才能正式开始施工。部分二级结构构造复杂，用传统的CAD图无法更准确地表达。通过BIM软件，可以方便地将二次结构的精确定位转换成数字模型，并对其进行建模，从而更好地保证工程图的设计质量。通过这种方法，在实际施工过程中，便可有效减少更多的误差存在。

3.3建设方对BIM技术的使用

对建设单位而言，BIM技术的应用，主要是对建设项目的精细管理，对各种费用的预算与管理控制。当BIM技术最初被用于模型构建