BIM技术在大体量PC结构深化设计和施工中的应用.docx

该【BIM技术在大体量PC结构深化设计和施工中的应用 】是由【科技星球】上传分享，文档一共【17】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【BIM技术在大体量PC结构深化设计和施工中的应用 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。BIM技术在大体量PC结构深化设计和施工中的应用
 
 
Summary：以上海金鼎10-01地块住宅新建项目为例，本文阐述了BIM技术在PC结构深化设计和施工阶段的具体应用。在深化设计阶段，BIM技术被用于结构体系选择、构件拆分和节点设计等关键环节，有效提高了设计效率和质量。在施工阶段，BIM模型的应用帮助项目团队实现了施工过程的精细化管理，通过碰撞检测和施工模拟，成功避免了235处潜在冲突，节省了约150,000元返工成本和3周时间，同时优化了施工顺序和资源需求，提出了7项优化提案，实现了12%的资源节约率，并成功规避了约80000元的成本风险。
Keys：BIM技术；大体量PC结构；深化设计
引言：在施工技术方面，预制装配式建筑的施工技术包括但不限于吊装、支撑固定等环节。这些技术的实施需要精细的操作和严谨的管理，以确保整个工程项目的施工质量。预制装配式建筑的发展仍面临技术和经济层面的挑战。举例来说，超高性能混凝土（UHPC）的应用能够针对性地解决预制混凝土装配式建筑所面临的问题，包括其轻盈、高强度、高韧性、耐久性强以及美观易维护等
优势。然而，UHPC的研发与应用初期阶段可能面临成本较高的问题，需要通过技术创新和政策支持来解决。为了推进PC建筑的发展，本文以大体量PC结构深化设计和施工为由，探讨BIM在其中的技术应用，促进技术创新，改善项目的施工质量。
1 BIM技术概述
  BIM技术基本概念
BIM的英文全名也被称为（Building Information Modeling），即建设信息的模块化。在设计阶段，利用BIM技术可以更加精确地进行建筑设计，为这个模型提供全面的、与现实环境相符的建筑信息库[1]。
  BIM技术的发展历程
随着时间的流逝，建筑信息模型（BIM）技术不断演进，逐渐确立了自身的标准和应用范围。1995年，IAI协会决定引入IFC（工业基金会合作组织）标准，这一举措被认为是BIM技术在全球范围内迎来重要转折点的标志性事件。BIM技术的关键在于利用数字化建模和管理来记录建筑对象的几何形状、结构和材料等信息，从而实现对建筑项目全过程的综合管理和协作。
  BIM技术在建筑行业中的应用
“上海金鼎10-01地块住宅新建项目”作为上海市的一项重要住宅建设工程，㎡，㎡，涵盖了地上与地下的大量建筑空间。为确保项目的高质量、高效率完成，并满足各项严格的设计要求（如耐火等级、防水等级、抗震设防烈度等），工程团队决策采纳BIM技术实施全
面的监控与提升。本工程的结构设计预期使用期限为50年，其结构安全等级设定为二级。在抗震方面，结构按照丙类设防标准进行设计。
2 大体量PC结构深化设计
  PC结构深化设计的基本流程
PC结构深化设计是装配式建筑中的关键环节，需根据项目需求，确定合适的结构体系，如框架结构、剪力墙结构等[2]。在结构体系确定后，进行构件的拆分设计。对拆分后的构件进行细节优化，如节点设计、钢筋配置、预留孔洞等。这一阶段需要注重细节处理，确保构件的连接可靠性。
  BIM技术在PC结构深化设计中的应用
本工程包含1#~11#高层住宅建筑，其中2层以上运用装配式技术，各单体整体预制率超过40%。这些楼宇的内外墙采用间隔嵌浇构造柱设计，叠合板厚度为60，上浇70厚的现浇楼板，预制楼梯为嵌入式结构。预制剪力墙在竖向采用全灌浆套筒连接，而预制填充墙和预制飘窗则通过50盲孔与钢筋灌浆锚固连接。利用BIM技术，如PKPM软件，可以快速将建筑及机电专业图纸内的有效信息转化为装配式模型所需的信息，从而助力装配式结构的三维设计，提高设计效率。
此外，60mm厚的预制叠合楼板与70mm的后浇混凝土实现嵌固连接。灌浆施工主要位于竖向预制内外墙、填充墙和凸窗下方，其中预制剪力墙使用灌浆套筒连接，间距控制在200~400mm，而预制填充墙和凸窗则通过螺纹盲孔连接，配合高强度灌浆料，封堵和分仓则使用专用C45砂浆。为了进行深化设计工作，利用BIM工具对预制构件的复杂节点及细部结构进行精确拆分和深化设计，确
保构件之间的精确配合。协助制定预制构件的深化设计方案，绘制详细的施工图纸，确保深化设计模型与其他专业的BIM模型保持协调，避免施工中的冲突与误差，并绘制详细的施工图纸，确保深化设计模型与其他专业的BIM模型保持协调。严格按照JGJ1-2014《装配式混凝土结构技术规程》进行设计，力求结构平面形状简单、规则且对称，质量和刚度分布均匀，提升结构的整体性能。利用BIM技术，如PKPM软件，可以快速将建筑及机电专业图纸内的有效信息转化为装配式模型所需的信息，从而助力装配式结构的三维设计，深化设计完成后，可以输出施工图纸，这些图纸用于PC构件的生产及现场施工。这一步骤是BIM技术在PC结构深化设计中应用的重要环节，有效提高了施工的准确性和效率。
  PC结构深化设计中存在的问题及解决方案
在PC结构深化设计过程中，成本问题是一大难题。当前，PC建筑行业正面临着成本偏高的主要挑战。PC结构深化设计中存在的问题及解决方案可以从多个角度进行分析。PC构件结构的质量问题是主要关注点之一，这些问题可能影响到结构的安全性，属于重要的质量缺陷。例如，装配式PC建筑在提高建筑构件质量的同时，往往难以保证现浇节点的质量。加强对预制构件出池强度、运输强度和安装强度的控制，确保最终结构的强度满足要求。
由于PC建筑与传统现浇结构在造价构成上存在显著差异，其工艺也与传统现浇工艺存在根本区别。第一，在PC结构深化设计的初期，需要根据项目的具体情况选择合适的结构体系。然而，由于设计人员对项目的理解不足或经验欠缺，有时会导致结构体系选择不当，如盲目追求高预制率而忽视结构的安全性和稳定性；第二，构件拆分是PC结构深化设计的关键环节，需要根据装配式建筑的
施工特点进行合理拆分。但在实际操作中，由于拆分原则不明确或设计人员经验不足，往往会出现拆分尺寸过大、形状复杂、重量超标等问题，给生产和运输带来困难；第三，节点是PC结构中的关键部位，其设计的合理性直接关系到构件的连接可靠性和整体结构的稳定性。但在实际设计中，由于节点种类繁多、受力情况复杂，设计人员往往难以做到精细化设计，导致节点连接不牢固、易损坏等问题。
在PC结构深化设计之前，应加强与业主、施工单位等相关方的沟通，充分了解项目的需求和特点，确保结构体系的选择符合项目实际情况[3]。同时，应制定详细的前期策划方案，明确设计目标、拆分原则、节点设计要点等关键内容，为后续深化设计提供指导。再者，设计人员是PC结构深化设计的核心力量，其素质和技能水平直接关系到设计质量的高低。应鼓励设计人员积极参与实际工程实践，积累经验，提高解决实际问题的能力。针对构件拆分和节点设计中的问题，应制定合理的拆分原则和节点设计标准。拆分原则应明确拆分尺寸、重量限制等关键参数，确保拆分后的构件满足生产和运输要求。
3 施工阶段应用
  施工阶段BIM模型的构建
在施工阶段，BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）的构建是项目成功的关键。通过BIM模型，项目团队可以更有效地协同工作，减少错误，优化施工流程。BIM模型的构建始于详细的数据收集，包括施工图纸、设计文件、施工规范等。这些数据被导入到BIM软件中，如Autodesk的Revit，进行模型的初步建立[5]。项目团队可以利用BIM模型进行多种分析和优化工作。例如，可以进行碰撞检测，识别不同专业之间的潜在冲突；进行空间优化，以
提高建筑的使用效率；进行施工模拟，以预测施工进度和资源需求。结合BIM技术，设计了一种建筑施工阶段质量管理方法，使用Revit、3DMax等软件创建施工项目的三维可视化模型，然后利用人工智能技术来检查建筑施工构件是否符合标准，从而实现建筑施工阶段的质量管理和控制。三维可视化模型管道施工模拟见图1。
图1 三维可视化模型管道施工模拟
在这一阶段，主要通过施工图纸来传达建筑项目的设计理念和最终成果，同时作为现场施工的指导依据。
另外，必须满足管道的安装、调试和维护空间要求。进行管线排布原则的人员在充分理解原设计意图的基础上，参照各专业的设计规范和施工规范，制定统一的排布原则，对于特殊的区域制定特殊的排布原则。同时，结合项目的特点，制定有针对性的排布方案，并确定管道高程和位置的关键和难点部位。排布的原则制定后，进行机电系统管线的综合排布并制定完成时间，及时向业
主、设计方汇报各阶段情况并作出相应调整。基于统一排布原则的管道安装分布见图2。
图2 基于统一排布原则的管道安装分布
  BIM技术在施工阶段的应用
随着工程项目的不断增多，BIM技术得到广泛应用。该技术利用数字化方法集成建筑物的物理和功能特性，为项目各方提供协同工作的平台[6]。在施工前，BIM技术能进行碰撞检测，提早识别专业间的冲突，减少返工和浪费。同时，通过优化设计方案，BIM技术可以模拟施工过程，帮助项目经理更清晰地了解施工顺序、资源需求和潜在风险。BIM技术在碰撞检测和施工模拟方面的成效见表4。
表4 BIM技术在碰撞检测和施工模拟方面的成效
项目阶段
应用BIM技术的内容
成效指标
数值
施工前碰撞检测
对建筑、结构、机电等各
发现的冲突数量
235处
项目阶段
应用BIM技术的内容
成效指标
数值
专业模型进行碰撞检测
避免的返
约150
工成本
000元
节省的时间
3周
项目阶段
应用BIM技术的内容
成效指标
数值
施工模拟
模拟施工过程，包括施工顺序和资源需求
优化施工顺序提案数量
7项