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摘要：在装配式结构设计中运用BIM三维正向设计方法，有利于提升建筑设计合理性，故而应扩大其推广范围。在此之上，本文简要分析了BIM三维正向设计的优势，并通过科学建模均匀布置结构、综合汇总建筑结构机电信息、准确输入预制件相关参数、科学化绘制建筑构件深化图等策略，以此促进建筑业的长远发展。
关键词：BIM三维正向设计；装配式结构；机电信息
前言：装配式结构设计在建筑设计中是一种模块化设计方法，若在其中应用BIM技术，有利于改善设计效率。所谓的装配式结构指的是在工厂先行进行机械化生产，以此减少施工现场工作量。而BIM三维正向设计，是按照建模绘图、整体化设计、全三维设计思想，促使装配式结构更符合施工要求，以此积攒丰富经验，以供同行业借鉴。
一、BIM三维正向设计的优势
（一）一体化设计
BIM三维正向设计是利用BIM技术构建三维模型，之后转化为二维图纸，进而通过对建筑工程的一体化设计，增加建筑结构完整度。由于此种设计防范更加直观，可为装配式建筑中所需各个构件的加工，提供细致化的图纸，进而实现建筑结构的合理设计。
（二）高效设计
在BIM三维正向设计中，具有规范的设计流程，即先建模，然后对整个建筑空间实施三维设计（包括建筑、结构、水暖电等），再对建筑模型细节处予以校正，由此可妥善解决以往传统建筑结构设计的盲目设计，对于二维空间中存在的部分模糊设计内容，均可在三维设计中进行清晰化调整，最终可凭借直观的设计流程，提高设计效率。
（三）高精准度
在应用BIM技术设计建筑结构时，它所开展的BIM三维正向设计工作，还具备高精准度优势，尤其是在构件生产环节采用的自动化工艺，可更加准确的把控构件形态，而且对于钢筋分布位置、混凝土浇筑养护流程、模板拆除等工序，均能提出智能化设计指导，最终依靠低容错率特点，实现精准化设计[1]。
（四）工程量精核
由于经由BIM三维正向设计，可对装配式结构中产生的各项工作量进行清晰呈现，甚至可出具工程量清单，这对于工程量核算工作，可起到辅助效用。同时，还能适当降低算量错误率。所以，BIM三维正向设计在装配式结构设计中具备突出的运用价值，值得在建筑设计领域中广泛推广，继而指明新方向。
二、BIM三维正向设计在装配式结构设计中的运用策略
（一）科学建模均匀布置结构
BIM技术在多个建筑项目中均有所应用。本文具体以上海地区的装配式建筑为例。事实上，早从2016年，上海就曾提出“上海装配式建筑”四年发展计划，预计在建筑结构设计中实现BIM技术的全过程建设，而且还要求各设计单位，充分运用BIM设计软件，实现共享化设计。而随着此项计划的推进，上海地区的BIM融合度得到了稳步提高。其中包括碧桂园浦东星作、赵巷镇等工程项目。
其中碧桂园项目中，其占地面积73230㎡。在本项目中采用BIM三维正向设计，最为主要的是构建了建筑模型，通过对高层住宅以及多层住宅的全面设计，掌握其布置结构的均匀分布规律，以此为下一项工序的实施提供依据。此外，本项目中还专门联合二维码扫描技术，对预制件进行跟踪管理，可直接扫码获取构件信息。
在具体建模中，需按照下述步骤提高设计水准：第一，设计人员需利用CAD软件对设计图纸进行优化，并控制好图纸中施工点位的正确度，然后识别信息构建模型。一般需按照标准层的标准分别进行连接组装；第二，建模中还需考虑建筑结构分布均匀性。尤其是上海住宅项目，需以墙柱、梁板的顺序，对其规格进行设计，这样可防止出现布置不合理问题。在BIM模型中，对于装配式建筑剪力墙结构，需至少将其厚度设计在20cm以上，最终促使三维模型更符合实践要求。其中还需注意建筑结构分布顺序。例如在剪力墙结构中，应加强墙角的布置，其长度与厚度的比值应在8：1以上，由此促使装配式结构能在建筑物展现出具体价值。
（二）综合汇总建筑结构机电信息
装配式建筑结构与传统浇筑结构，最为显著的差异，其预制构件以装配工艺为根本，而传统建筑结构则运用现浇工艺。若在装配式结构中运用BIM三维正向设计，除了需要掌握建筑结构分布规律以及外观形态设计要点外，还需要进一步综合汇总建筑、结构、机电信息，以此确保建成后的装配式结构更加完整。一方面，建筑结构中包含梁柱、墙板等设计内容。另一方面，于建筑结构内部还需安装机电设备、建筑结构。故而需运用BIM技术对其实施统筹管理，这样才能表现出装配式结构的优势。关于机电信息的汇总，具体指的是针对机电部件，需在图纸中进行明确标注。尤其在BIM模型中，机电部件的安装位置以及预留孔洞位置，都需要提前进行清晰划分，以免干扰施工进度。其中包括支吊架、消火栓预留孔洞、预埋管等，这些都应当以BIM三维正向设计进行深化分析。此外，无论是建模还是装配，都应当贴合建筑结构的具体要求，并在工厂完成预制件加工任务，最终促使在三维空间的辅助下，能够提高三维设计可靠性[2]。
（三）准确输入预制件相关参数
在运用BIM技术设计建筑结构时，还需要准确输入预制件的相关参数，这样才能保证经由BIM软件形成的设计图纸与工况具有较高的融合度。其中所包含的参数多以荷载参数、弯矩参数为主。其中在建筑荷载参数中，在软件中已经提前输入相关数值的预制件，其荷载数值将能够进行自动化计算。而对于无输入参数的预制件，需要参照建筑结构荷载规范中提出的相关规定予以执行。如楼面梁面积高于25㎡，其活荷载折减系数为0.9。在确定参数阶段，还需要针对输入参数下的预制件结构进行分析。如在装配式结构中常设有叠合板，此时关于此构件，则应当将其底端厚度设为60mm以上，按照组合设计进行拼接，然后在参照预制件的具体尺寸对其实施浇筑操作，以便在工厂以参数设计加工而成的构件，顺利安装在建筑结构中，使其与之形成整体结构。至于弯矩参数，它影响着吊装作业中预制件的尺寸，可利用BIM技术将一个建筑整体拆解成多个结构，然后分别对各个施工块进行分析，确保后续施工内容做到有据可依。
（四）科学化绘制建筑构件深化图
装配式结构需要依靠深化图开展施工项目，无论是预制件安装还是结构设计，都需要绘图。而BIM技术的应用，可在BIM三维正向设计中结合施工内容，对建筑构件设计深化图，促使施工人员深层次分析图纸信息。其中最为主要的是，设计人员需对软件中形成的装配式结构相关数据进行汇总，包括钢筋碰撞信息、管线交叉等信息，待调整后重新核算构件所需参数，并以图纸作为依托，对装配式结构中的模板、钢筋、混凝土结构绘制深化图。这种深化图照比往日的设计图更细致，且可行性优良，甚至准确度较高。设计人员需参照详细的绘图流程，逐步开展结构设计工作。例如在墙柱配筋绘图作业中，先绘制平法配筋图，后设置模板文件以及图层信息，修正施工图次之，最后以Revit软件为钢筋构件的施工内容绘制科学的深化图。
结论：综上所述，于装配式结构设计中应用BIM三维正向设计，一是为了借助三维模型增加设计图纸可行性；二是为了在深化设计中融合各专业输入条件，并将其落实在深化构件图上。据此，应从科学建模、信息汇总、参数输入、绘图等多个方面着手，促使BIM技术在装配式结构设计中发挥出重大作用，继而为高质量施工作业奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]苏恒宇，刘朋，季元.BIM三维正向设计在装配式结构设计中的应用[J].科技创新与应用，2020（34）：74-75.
[2]王丽洋.基于BIM的装配式住宅协同设计管理方法研究[D].河北科技大学，2020.