模块化建筑的结构设计与BIM技术应用研究

作者：老浩寅 姬 爽

来源：《中国住宅设施》 2019年第3期

老浩寅 姬 爽/ 天津市建筑设计院 天津 300074

摘 要：BIM 技术与实际的建筑工程项目的融合，有利于建筑工程项目工程实施的各个环节都能得到科学的管理和控制。而且，这种管理和控制还具有一定范围内的灵活性。而模块化的建筑结构，标志着建筑行业的发展朝着工业化的方向发展，其主要的适用范围是高层建筑。其与BIM 技术的共同点在于其在具体的应用中具备较高的灵活性，本文主要针对模块化技术和BIM 技术在建筑结构设计方面如何发挥其重要作用。

关键词：模块化技术；建筑结构设计；BIM 技术

模块化建筑的模式，就是将一个整体的建筑工程项目通过科学的分析划分为不同的模块和环节进行建设的模式。这种模式的建筑项目，其设计和施工中的灵活性更高，且阶段性的施工能够得到有效的监督和管理。B I M 技术作为一种在建筑设计领域有广泛应用性的技术类型， 两者有效的结合应用， 对于提高建筑项目的质量和建设水平有重要的作用。

1 模块化建筑的类型

1.1 装配式建筑结构

对于装配式建筑结构来说，其主要的特点在于，将整个建筑结构的各个环节拆分为不同的构件，并完成模块化的设计。并且这些构件的制作也采用的是标准化的工业生产方式， 即在厂家直接进行制作完成后， 运输到施工现场进行应用[ 1 ]。由于单独生产的原因， 这种经过批量生产和运输并通过组装直接应用的建筑模式对建筑工程施工效率的提升起到了非常重要的作用。更重要的是， 其减少了施工现场的环境污染和原材料损耗， 是一种能够起到节能环保效果的模块化建筑类型。在普遍的应用中， 装配式建筑有混凝土结构和钢结构两种类型。下图1 与图2 分别是装配式建筑中的混凝土结构与钢结构的装配式建筑效果图。

1.2 盒子结构（混凝土）

盒子结构的模块化建筑，因为应用的主要原材料也是钢筋混凝土。因此，也被称作混凝土盒子结构，其建筑主体的整个盒子结构， 都是在工程进行模块化生产后直接进行安装和配置的。待建筑主体进入整个建筑项目的施工现场时， 是以一个完整的房屋形式存在的。从性质上来讲， 其成为了整个建筑主体中的一个结构单元， 可以实现直接按照单元的形式进行建筑结构的布局[ 2 ]。其主要适合中低层次高度的建筑。

1.3 盒子结构（钢结构）

钢结构的盒子，其建筑主体的承重主要靠钢材，但周围墙体多采用轻质复合材料。正是由于这种特点，此种结构的模块化建筑具有运输便利性强， 预制施工可操作性强的特点。在施工现场的具体施工环节主要是组装和吊装，且由于其原材料的高环保性能，施工完毕后，相关材料的可回收利用率也更高。

2BIM 技术应用于模块化建筑的主要路径

2.1 BIM 技术的主要特点分析

上文已经提到，B I M 技术是一种在我国建筑领域具有针对性应用功能的技术类型。所谓的B I M 技术就是一种利用计算机和网络平台， 通过搜集和整理整个建筑工程项目的数据信息， 完成建筑实体的仿真模型建立的技术[ 3 ]。同时，这些丰富的信息资源，还可以在系统

内实现共享。是一种能够在建筑项目建设的前期、中期以及应用其都发挥重要作用的技术类型。

2.2BIM 技术对于模块化建筑融合应用的意义

首先，此技术的应用可以通过计算机系统，将整个建筑工程的所有数据信息完成集成和分析工作。对于建筑项目的施工和管理人员来说， 可以为其管理工作和施工技术的实施提供一定的依据和参考。同时， 也有利于管理人员从整体上对整个建筑工程的进度和流程有一个良好的把握。另外， 从现代建筑的实际出发， 现阶段的建筑项目中， 大规模建筑和高层、超高层建筑的总量越来越大， 这就意味着建筑工程项目的施工和管理其复杂性都在不断的提高，有了B I M 技术的支持，有利于减低整个建筑管理工作的难度，并同步保障建筑工程项目的质量。

2.3 具体应用分析

首先，在模块化建筑结构设计中的应用，结构设计对于模块化的建筑工程类型具有非常重要的作用，只有整个建筑的每一个环节和结构的设计都科学合理， 才能保证整个建筑结构的合理性。在B I M 技术的支持下， 结构设计工作的精确度和立体感都能得到提升，因为设计工作额效果从二维提高到了三维。另外，B I M 技术奖所有的设计流程阶段都融入到了设计环节中，使得设计时对整个设计过程的参与度更高。另外，模块化的设计背景下，建筑设计工作的各个环节具备一定的差异性， 有了B I M 技术的支持， 可以实现不同建筑结构需求信息的沟通和交流，避免在实际设计工作开展中，不同的环节之间发生冲突。

其次，模块化模型的内容分析。其设计的内容如进行细分，主要包括以下三个方面：第一，结构设计。结构设计的内容中相关的设计内容有， 结合建筑工程项目的具体设计方案， 以及其建筑内部空间的功能要求， 进行模块本身的划分以及部分结构的受力情况的分析。第二， 实现对模块化建筑结构设计中的一个设计阶段的效果和进程进行调整， 系数技术的支持下完成结构布局的优化。第三， 施工图是建筑项目结构设计中占有较大比重的一个组成部分，且施工图本身的精确性，就会直接影响建筑结构模型的设计科学性。

再次，B I M 软件应用方案确定。本文研究的应用方案的确定是以R e v i t 为中心实施软件模型的建立的方案，在这个软件系统下， 可创建的信息为构件的尺寸信息， 另外还包括一些其他基本信息， 在具体应用时， 可利用数据模型的转换器， 用不同的转换结构可导入分析数据。用于数据分析的软件是具有很高的多样性的， 其中以Y J K 为一种应用范围很广的分析软件，因为其可以与其他不同的多种类型的软件进行匹配应用。最后，在具体应用中，需要利用专业的软件将建立起来的多种类型模型进行合并和调节，形成整体模型。

结语

总的来讲，B I M 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注的要点来看，这两种技术的融合应用，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技术和建筑模式，才能提高具体建筑项目质量和层次水平。

参考文献

[1] 华凯, 王志骏,HUAKai, 等. 高层模块化建筑结构体系研究与工程应用[J]. 低温建筑技术,2017(5):31-33.

[2] 卢冬. 建筑结构设计中BIM 技术应用研究[J]. 数字化用户,2017,23(23).

[3] 刘丽. 关于建筑结构设计中BIM 技术的应用研究[J]. 工程技术: 全文版,2017(3):00028-00028.