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摘 要： 随着时代发展，BIM 技术可以将混凝土装配整体式结构的设计和制造过程数字化，通过三维模型实现设计与模拟。本论文基于 BIM 技术，
以装配式主体结构为研究对象，对其设计与优化进行研究阐述了参数化设计和设计协同与冲突检测的具体步骤和技术点，并通过数据可追溯性的
实现，确保了结构的质量和可靠性。BIM 技术在装配式主体结构设计与优化中的应用具有广泛的优势和好处，通过 BIM 技术的应用，可以提高结
构设计的准确性和质量，优化结构方案，提高制造效率和质量，保障结构的安全性和可靠性，促进建筑行业的数字化转型和可持续发展。
关键词： BIM 技术；装配式结构；主体结构；建筑设计
引言
随着社会经济的快速发展和人们生活水平的提高，建筑业作为支撑经济的基础产业，得到了越来越多的重视 [1 ]。近年来，装
配式建筑逐渐成为建筑业发展的热点，其快速建造 、高品质 、低能耗的特点得到了广泛关注和应用 。装配式建筑是以模块化构件
为基础，通过先期预制加工，现场快速组装，形成整体建筑的一种建造方式 [2]。与传统建筑相比，装配式建筑在节能环保、施工
效率、建筑质量等方面都具有明显的优势，因此在未来建筑行业中的发展前景广阔 。 BIM 技术不仅可以实现建筑信息的数字化、
集成化和协同化，还可以实现装配式建筑的设计优化、结构分析和质量管理等功能，为装配式建筑的快速发展提供了强有力的支持。
1 基于 BIM 技术的混凝土装配整体式结构优化设计
1.1 参数化建模
在 BIM 技术设计装配式主体中，结构参数化建模是一个非常重要的步骤，可以实现结构设计的自动化和精细化，提高结构设
计的质量和效率。结构参数化建模首先需要确定结构的基本参数，包括结构类型、尺寸、形状、材料，以及各个部位的连接方式
和参数 [3]。根据确定的结构参数，使用 BIM 软件建立参数化模型，将各个部位的尺寸、形状、连接方式等参数化设置，以实现结
构的自动化建模和可视化展示。通过调整模型中各个参数的数值，对结构进行参数化设计和优化，以达到最优的结构设计方案，
其中混凝土装配整体式结构中的钢筋自重是一个基本参数，需要根据结构类型、尺寸、材料等参数进行计算，具体计算公式为：
W = V × ρ × g （1）
式中：W 为混凝土装配整体式结构中的钢筋自重；V 为混凝土装配整体式结构中的钢筋体积；ρ 为钢的密度；g 为重力加速度。
除去钢结构的自重外，钢结构的屈曲强度也是一个关键参数，具体的计算公式为：
2
2
IL
F E
cr
（ 2 ）
式中，F cr 为屈曲强度，E 为弹性模量，I 为截面惯性矩，L 为长度。
混凝土结构的强度计算公式如式（3）所示：
c
其中，f 为混凝土结构的强度，β 1、β 2 为修正系数，F ck 为混凝土的特征强度，γ c 为混凝土的安全系数。
根据公式计算，对参数化设计后的结构进行力学分析和仿真，在 BIM 软件中使用力学分析模块进行结构分析和仿真，生成受
力分析图 、应力分析图和曲线，验证结构的稳定性和安全性 。受力分析图可显示各个构件的弯矩 、剪力 、轴力受力情况，可以帮
助工程师了解结构的受力状态，并进行参数化设计和优化，在本工程中使用受力分析图验证混凝土装配整体式结构中钢筋框架的
受力状态，确保其满足设计要求 。 BIM 软件生成的应力分析图，显示各个构件的正应力、剪应力分布情况 。本工程使用应力分析
图验证混凝土结构的应力分布情况，确保其满足设计要求。
1.2 连接节点的可靠性保证
通过 B IM 技术创建出三维的建筑模型，并在此基础上进行结构设计 。该模型可以显示建筑模型的内部结构，包括梁 、柱 、墙
等构件的位置、尺寸和连接方式等信息 。阐述连接节点的重要性（尤其是竖向构件和抗震墙的连接 ），通过 BIM 技术做好连接节
点的设计及施工保证，提高装配式建筑的安全储备。通过将这些信息与实际建筑物的结构数据进行对比，以便更好地优化建筑设计，
提高建筑质量和效率。
1.3 设计协同与冲突检测
在混凝土装配整体式结构设计过程中，通常需要多个设计团队或设计师进行协同设计，以实现设计效率和设计质量的提升 [4]。
使用 BIM 技术实现设计协同和协同设计的功能，做到在线协作、版本管理、数据共享等结构优化，形成设计协同与冲突检测统一
协调管理平台，最大化发挥装配式建筑工业化优势，其整体构架如图 1 所示。
不同设计团队之间需要通过 BIM 平台共享设计数据，同时对同一项目进行协同设计 。通过 BIM 平台，设计团队可以实时查看
基于 BIM 技术的混凝土装配整体式结构设计与优化
3．昆明市人民防空办公室 云南昆明 650051
摘 要： 随着时代发展，BIM 技术可以将混凝土装配整体式结构的设计和制造过程数字化，通过三维模型实现设计与模拟。本论文基于 BIM 技术，
以装配式主体结构为研究对象，对其设计与优化进行研究阐述了参数化设计和设计协同与冲突检测的具体步骤和技术点，并通过数据可追溯性的
实现，确保了结构的质量和可靠性。BIM 技术在装配式主体结构设计与优化中的应用具有广泛的优势和好处，通过 BIM 技术的应用，可以提高结
构设计的准确性和质量，优化结构方案，提高制造效率和质量，保障结构的安全性和可靠性，促进建筑行业的数字化转型和可持续发展。
关键词： BIM 技术；装配式结构；主体结构；建筑设计
2 | CHINA HOUSING FACILITIES
建筑信息模型
和 编 辑 共 享 的 设 计 数 据， 并 进 行 反 馈 和 修 改 。 在 协 同 设 计 过 程 中， BIM 平 台
记录不同版本的设计数据，以便设计团队进行版本管理和追踪 。 BIM 平台实
现数据的共享，使设计团队在不同的地点和时间进行协同设计，并实现设计
数据的实时更新和共享。
在装配式主体的设计过程中，由于设计数据的复杂性和多样性，可能会出
现不同设计团队之间的冲突和矛盾 [5]。使用 BIM 技术，可以实现冲突检测和协
同解决的功能，以提高设计效率和质量 。将不同设计团队提供的设计数据进行
整合和导入 BIM 平台，以实现数据的统一管理和协同设计，使用 BIM 软件中的
维空间中的几何形状信息进行冲突检测，一般几何形状包括点、线、面和体等 。基于点的冲突检测主要是计算两个点之间的距离，
小于一定的阈值则认为存在冲突，具体计算公式为：
dis tan ce sqrt ( 2 1)2 ( y2 y1)2 (z2 z1)2 （4 ）
式中： di s t a n c e 为两个点之间的距离，也就是公式的计算结果，距离越小，表示两个点越接近，存在的冲突可能性越大；
s q r t 为平方根函数，用于计算距离的值； x 1、y 1、z 1 表示第一个点的坐标，其中 x 1 表示该点在 x 轴上的坐标， y 1 表示该点在 y
轴上的坐标， z 1 表示该点在 z 轴上的坐标； x 2，y 2，z 2 表示第二个点的坐标，其中 x 2 表示该点在 x 轴上的坐标， y 2 表示该点在 y
轴上的坐标， z 2 表示该点在 z 轴上的坐标 。在发现冲突后，设计团队进行协同解决，通过 BIM 平台进行交流和讨论，并对设计数
据进行修改和优化，以解决冲突和矛盾。
1.4 数据追溯
BIM 技术能够实现结构模型的立体化展示，包括受力分析图、应力分析图、位移分析图等，能够更加直观地展示结构的性能，
帮助设计师和分析师进行评估和验证，实现对结构模型的数据可追溯性，追踪和记录结构分析和优化的过程和结果，进行结构设
计和施工管理控制，如图 2 所示。
具体来说，BIM 技术能够实现以下数据追溯功能。
（1）数据来源记录：BIM 技术可以记录每个构件的数据来源，包括材
料的采购信息、构件的加工信息等，以确保每个构件的数据来源真实可靠。
（2）数据变更历史记录：BIM 技术可以记录结构模型的每一次修改和
优化，包括构件尺寸的调整、材料的更改等，以便追踪结构模型的变更历史。
（3）数据用途记录：BIM 技术可以记录结构模型的各种用途，包括结
构分析、施工计划、质量检验等，以便追踪数据的用途和目的。
在结构设计和施工过程中，BIM 技术的数据追溯功能具有重要的作用，
具体体现在以下几个方面。
（2）管理施工：BIM 技术的数据追溯功能可以帮助施工方对施工过程
进行管理，包括材料采购、加工、安装等环节的控制和追踪。
（3）提高质量：BIM 技术的数据追溯功能可以帮助质检部门进行检查和审核，确保结构模型的质量符合要求。
综上所述，BIM 技术的数据可追溯性具有重要的作用，可以提高结构设计和施工的管理和控制，有助于确保结构的安全性和可靠性。
2 基于 BIM 的混凝土装配整体式结构设计技术的优化结果
2.1 工程概况
某工程为一座位于南方城市的 8 层混凝土项目办公楼项目，总建筑面积为 5500m 2，结构类型为框架结构。该工程的抗震设防
类别为丙类，建筑抗震设计规范《中国地震动参数区划图》（GB18306 － 2015）对其抗震措施提出了具体要求。将基于 BIM 的
装配式主体结构优化技术在同一个工程的装配式主体结构设计中，考察传统传统设计方式与该优化技术的区别。选择实验区域为
该建筑物的七层位置，层高（m）为 4.5+3.9×5+4.2+2.8，柱轴压比≤ 0.64，风载体型系数为 1.3。
本工程采用 Revit 软件进行 BIM 模型的建立和结构设计，使用 Navisworks 软件进行模型协同和施工管理。以该楼层为主，
观察 x、y、z 方向上的受力及位移情况，记录最终结果。主要目标是利用 BIM 技术优化装配式钢结构的设计和施工过程，实现高效、
精准、低成本的钢结构建造，同时提高建筑结构的质量和安全性。
2.2 优化结果
2.2.1 受力分析
记录基于 BIM 的装配式主体结构优化技术与传统人工设计方式中，该工程的受力分析结果，具体数据见表 1 和表 2。
表 1 BIM 技术施工方式下的受力
记录设计数据 版本管理
设计数据展示 数据实时更新 数据实时共享
数据整合 冲突检测 解决冲突
版本追踪
2023.10 | 3
建筑信息模型
表 2 传统施工方式下的受力
通 过 对 比 BIM 技 术 和 传 统 施 工 方 式 下 的 受 力， 可 以 发 现 BIM 技 术 施 工 方 式 下 的 荷 载 和 弯 矩 数 据 比 传 统 施 工 方 式 下 的 荷 载 和 弯
矩 数 据 略 低。 传 统 施 工 方 法 下， 结 构 中 的 钢 筋 和 混 凝 土 会 承 受 一 定 的 弯 矩。 而 BIM 技 术 则 可 以 通 过 建 立 三 维 模 型 模 拟 钢 筋 和 混 凝
土 的 受 力 情 况， 从 而 更 准 确 地 计 算 出 结 构 的 受 力 情 况。 此 外，BIM 技 术 还 可 以 在 施 工 过 程 中 对 结 构 进 行 实 时 监 测 和 调 整， 从 而 更
好地控制结构的变形和变形量。
BIM 技术施工方式下的节点或构件在 x 方向、y 方向和 z 方向上的荷载分别为 25.23kN、20.47kN 和 30.11kN，而传统施工方
式下的节点或构件在 x 方向、y 方向和 z 方向上的荷载分别为 20.67kN、15.12kN 和 25.78kN。BIM 技术施工方式下的节点或构件
的 弯 矩 值 为 45.32kN·m， 而 传 统 施 工 方 式 下 的 节 点 或 构 件 的 弯 矩 为 40.22kN·m。 通 过 对 比 可 以 看 出，BIM 技 术 施 工 方 式 下 的 结
构受力更加均匀，节点或构件受到的荷载更加合理，而传统施工方式下的结构受力较为不平衡，节点或构件受到的荷载不太均匀。
综上所述，基于 BIM 技术的施工方式在受力分析方面具有更高的精度和准确性，可以更好地优化结构设计，减少不必要的材料浪费，
提高结构的稳定性和安全性；而传统施工方式下由于存在人为误差，可能导致结构受力不均衡，影响结构的稳定性和安全性。
2.2.2 位移分析
记录基于 BIM 技术和传统两种施工方式获得的位移分析数据，具体见表 3 和表 4。
表 3 BIM 技术施工方式下的位移
表 4 传统施工方式下的位移
表中序号表示节点或构件的编号，x 方向位移、y 方向位移和 z 方向位移分别表示节点或构件在 x、y、z 方向上的位移数据。
通 过 对 表 3 和 表 4 数 据 进 行 比 较， 可 以 看 出 BIM 技 术 施 工 方 式 下 的 位 移 数 据 略 高 于 传 统 施 工 方 式 下 的 位 移 数 据。BIM 技 术 施 工 方
式下的节点或构件在 x 方向、y 方向和 z 方向上的位移分别为 6.73mm、5.21mm 和 7.39mm，而传统施工方式下的节点或构件在 x
方向、y 方向和 z 方向上的位移分别为 6.21mm、4.78mm 和 6.98mm。通过对比可以看出，BIM 技术施工方式下的结构位移更加均匀，
节点或构件的位移相对更稳定，而传统施工方式下的结构位移相对不太均匀，节点或构件的位移变化较大。
基 于 BIM 技 术 的 施 工 方 式 在 位 移 分 析 方 面 可 以 通 过 三 维 建 模 和 数 字 化 分 析， 提 高 位 移 分 析 的 精 度 和 准 确 性， 避 免 人 为 误 差 和
数 据 缺 失 的 风 险； 通 过 可 视 化 和 交 互 性 的 工 具， 实 时 监 测 和 分 析 结 构 的 位 移 情 况， 方 便 工 程 师 和 设 计 师 进 行 调 整 和 优 化； 通 过 自
动 化 和 智 能 化 的 工 具， 快 速 计 算 和 分 析 结 构 的 位 移 情 况， 减 少 传 统 成 本 和 时 间 成 本。 需 要 注 意 的 是， 位 移 分 析 的 结 果 不 仅 取 决 于
采 用 的 技 术， 还 取 决 于 结 构 本 身 的 设 计、 材 料 的 选 择 和 使 用、 施 工 过 程 中 的 质 量 控 制 等 因 素。 因 此， 在 进 行 位 移 分 析 时， 需 要 综
合考虑多个因素，以得出更准确和可靠的结论。
结语
BIM 技 术 可 以 帮 助 设 计 师 在 设 计 过 程 中 考 虑 结 构 的 节 能、 环 保 等 因 素， 实 现 装 配 式 主 体 结 构 的 可 持 续 发 展。 本 文 的 研 究 成 果
可 为 装 配 式 建 筑 的 发 展 和 应 用 提 供 支 持 和 参 考， 同 时 可 为 BIM 技 术 在 建 筑 领 域 的 应 用 提 供 新 的 思 路 和 方 法。 未 来， 可 以 进 一 步 完
善装配式建筑的设计和施工标准，提高装配式建筑的品质和可靠性，推动装配式建筑的可持续发展。
参考文献
[1] 顾曼 , 翟胜增 . 既有建筑装配式装修 BIM 技术全寿命周期应用 [J]. 价值工程 ,2022,41(25):120-122.
[2] 董毅 . 基于 BIM 技术的装配式建筑管线分离技术 [J]. 山西建筑 ,2022,48(18):130-133.
[3] 杜长坤 .BIM 技术在装配式地铁车站设计中的应用研究 [J]. 工程建设与设计 ,2022(16):53-55.
[4] 徐富祺 . 装配式混凝土主体结构施工技术的应用 [J]. 中国建筑装饰装修 ,2022(15):165-167.
[5] 王磊 . 基于 BIM 技术的装配式建筑装修一体化设计及措施探讨 [J]. 工程技术研究 ,2022,7(3):188-190.
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以装配式主体结构为研究对象，对其设计与优化进行研究阐述了参数化设计和设计协同与冲突检测的具体步骤和技术点，并通过数据可追溯性的
实现，确保了结构的质量和可靠性。BIM 技术在装配式主体结构设计与优化中的应用具有广泛的优势和好处，通过 BIM 技术的应用，可以提高结
构设计的准确性和质量，优化结构方案，提高制造效率和质量，保障结构的安全性和可靠性，促进建筑行业的数字化转型和可持续发展。
关键词： BIM 技术；装配式结构；主体结构；建筑设计
引言
随着社会经济的快速发展和人们生活水平的提高，建筑业作为支撑经济的基础产业，得到了越来越多的重视 [1 ]。近年来，装
配式建筑逐渐成为建筑业发展的热点，其快速建造 、高品质 、低能耗的特点得到了广泛关注和应用 。装配式建筑是以模块化构件
为基础，通过先期预制加工，现场快速组装，形成整体建筑的一种建造方式 [2]。与传统建筑相比，装配式建筑在节能环保、施工
效率、建筑质量等方面都具有明显的优势，因此在未来建筑行业中的发展前景广阔 。 BIM 技术不仅可以实现建筑信息的数字化、
集成化和协同化，还可以实现装配式建筑的设计优化、结构分析和质量管理等功能，为装配式建筑的快速发展提供了强有力的支持。
1 基于 BIM 技术的混凝土装配整体式结构优化设计
1.1 参数化建模
在 BIM 技术设计装配式主体中，结构参数化建模是一个非常重要的步骤，可以实现结构设计的自动化和精细化，提高结构设
计的质量和效率。结构参数化建模首先需要确定结构的基本参数，包括结构类型、尺寸、形状、材料，以及各个部位的连接方式
和参数 [3]。根据确定的结构参数，使用 BIM 软件建立参数化模型，将各个部位的尺寸、形状、连接方式等参数化设置，以实现结
构的自动化建模和可视化展示。通过调整模型中各个参数的数值，对结构进行参数化设计和优化，以达到最优的结构设计方案，
其中混凝土装配整体式结构中的钢筋自重是一个基本参数，需要根据结构类型、尺寸、材料等参数进行计算，具体计算公式为：
W = V × ρ × g （1）
式中：W 为混凝土装配整体式结构中的钢筋自重；V 为混凝土装配整体式结构中的钢筋体积；ρ 为钢的密度；g 为重力加速度。
除去钢结构的自重外，钢结构的屈曲强度也是一个关键参数，具体的计算公式为：
2
2
IL
F E
cr
（ 2 ）
式中，F cr 为屈曲强度，E 为弹性模量，I 为截面惯性矩，L 为长度。
混凝土结构的强度计算公式如式（3）所示：
| ck F f 1 2 |
（ 3） |
其中，f 为混凝土结构的强度，β 1、β 2 为修正系数，F ck 为混凝土的特征强度，γ c 为混凝土的安全系数。
根据公式计算，对参数化设计后的结构进行力学分析和仿真，在 BIM 软件中使用力学分析模块进行结构分析和仿真，生成受
力分析图 、应力分析图和曲线，验证结构的稳定性和安全性 。受力分析图可显示各个构件的弯矩 、剪力 、轴力受力情况，可以帮
助工程师了解结构的受力状态，并进行参数化设计和优化，在本工程中使用受力分析图验证混凝土装配整体式结构中钢筋框架的
受力状态，确保其满足设计要求 。 BIM 软件生成的应力分析图，显示各个构件的正应力、剪应力分布情况 。本工程使用应力分析
图验证混凝土结构的应力分布情况，确保其满足设计要求。
1.2 连接节点的可靠性保证
通过 B IM 技术创建出三维的建筑模型，并在此基础上进行结构设计 。该模型可以显示建筑模型的内部结构，包括梁 、柱 、墙
等构件的位置、尺寸和连接方式等信息 。阐述连接节点的重要性（尤其是竖向构件和抗震墙的连接 ），通过 BIM 技术做好连接节
点的设计及施工保证，提高装配式建筑的安全储备。通过将这些信息与实际建筑物的结构数据进行对比，以便更好地优化建筑设计，
提高建筑质量和效率。
1.3 设计协同与冲突检测
在混凝土装配整体式结构设计过程中，通常需要多个设计团队或设计师进行协同设计，以实现设计效率和设计质量的提升 [4]。
使用 BIM 技术实现设计协同和协同设计的功能，做到在线协作、版本管理、数据共享等结构优化，形成设计协同与冲突检测统一
协调管理平台，最大化发挥装配式建筑工业化优势，其整体构架如图 1 所示。
不同设计团队之间需要通过 BIM 平台共享设计数据，同时对同一项目进行协同设计 。通过 BIM 平台，设计团队可以实时查看
基于 BIM 技术的混凝土装配整体式结构设计与优化
| 范 瑜 1 | 张燕华 2 | 习羽翔 3/1．中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 云南昆明 650051 2．昆明理工大学设计研究院有限公司 云南昆明 650051 |
摘 要： 随着时代发展，BIM 技术可以将混凝土装配整体式结构的设计和制造过程数字化，通过三维模型实现设计与模拟。本论文基于 BIM 技术，
以装配式主体结构为研究对象，对其设计与优化进行研究阐述了参数化设计和设计协同与冲突检测的具体步骤和技术点，并通过数据可追溯性的
实现，确保了结构的质量和可靠性。BIM 技术在装配式主体结构设计与优化中的应用具有广泛的优势和好处，通过 BIM 技术的应用，可以提高结
构设计的准确性和质量，优化结构方案，提高制造效率和质量，保障结构的安全性和可靠性，促进建筑行业的数字化转型和可持续发展。
关键词： BIM 技术；装配式结构；主体结构；建筑设计
2 | CHINA HOUSING FACILITIES
建筑信息模型
和 编 辑 共 享 的 设 计 数 据， 并 进 行 反 馈 和 修 改 。 在 协 同 设 计 过 程 中， BIM 平 台
记录不同版本的设计数据，以便设计团队进行版本管理和追踪 。 BIM 平台实
现数据的共享，使设计团队在不同的地点和时间进行协同设计，并实现设计
数据的实时更新和共享。
在装配式主体的设计过程中，由于设计数据的复杂性和多样性，可能会出
现不同设计团队之间的冲突和矛盾 [5]。使用 BIM 技术，可以实现冲突检测和协
同解决的功能，以提高设计效率和质量 。将不同设计团队提供的设计数据进行
整合和导入 BIM 平台，以实现数据的统一管理和协同设计，使用 BIM 软件中的
| 冲突检测工具 Autode s k Na vi swo r k s，对设计数据进行自动化的冲突检测和分 析，以发现设计数据之间的矛盾和冲突，基于几何形状的冲突检测算法使用三 |
图 1 设计协同冲突检测统一协调管理平台 |
小于一定的阈值则认为存在冲突，具体计算公式为：
dis tan ce sqrt ( 2 1)2 ( y2 y1)2 (z2 z1)2 （4 ）
式中： di s t a n c e 为两个点之间的距离，也就是公式的计算结果，距离越小，表示两个点越接近，存在的冲突可能性越大；
s q r t 为平方根函数，用于计算距离的值； x 1、y 1、z 1 表示第一个点的坐标，其中 x 1 表示该点在 x 轴上的坐标， y 1 表示该点在 y
轴上的坐标， z 1 表示该点在 z 轴上的坐标； x 2，y 2，z 2 表示第二个点的坐标，其中 x 2 表示该点在 x 轴上的坐标， y 2 表示该点在 y
轴上的坐标， z 2 表示该点在 z 轴上的坐标 。在发现冲突后，设计团队进行协同解决，通过 BIM 平台进行交流和讨论，并对设计数
据进行修改和优化，以解决冲突和矛盾。
1.4 数据追溯
BIM 技术能够实现结构模型的立体化展示，包括受力分析图、应力分析图、位移分析图等，能够更加直观地展示结构的性能，
帮助设计师和分析师进行评估和验证，实现对结构模型的数据可追溯性，追踪和记录结构分析和优化的过程和结果，进行结构设
计和施工管理控制，如图 2 所示。
具体来说，BIM 技术能够实现以下数据追溯功能。
（1）数据来源记录：BIM 技术可以记录每个构件的数据来源，包括材
料的采购信息、构件的加工信息等，以确保每个构件的数据来源真实可靠。
（2）数据变更历史记录：BIM 技术可以记录结构模型的每一次修改和
优化，包括构件尺寸的调整、材料的更改等，以便追踪结构模型的变更历史。
（3）数据用途记录：BIM 技术可以记录结构模型的各种用途，包括结
构分析、施工计划、质量检验等，以便追踪数据的用途和目的。
在结构设计和施工过程中，BIM 技术的数据追溯功能具有重要的作用，
具体体现在以下几个方面。
| （1）优化设计：通过追溯结构模型的数据历史，设计师可以了解结构 模型的变更过程和原因，以便在未来的设计过程中避免类似的错误和问题。 |
图 2 数据追溯结构优化 |
进行管理，包括材料采购、加工、安装等环节的控制和追踪。
（3）提高质量：BIM 技术的数据追溯功能可以帮助质检部门进行检查和审核，确保结构模型的质量符合要求。
综上所述，BIM 技术的数据可追溯性具有重要的作用，可以提高结构设计和施工的管理和控制，有助于确保结构的安全性和可靠性。
2 基于 BIM 的混凝土装配整体式结构设计技术的优化结果
2.1 工程概况
某工程为一座位于南方城市的 8 层混凝土项目办公楼项目，总建筑面积为 5500m 2，结构类型为框架结构。该工程的抗震设防
类别为丙类，建筑抗震设计规范《中国地震动参数区划图》（GB18306 － 2015）对其抗震措施提出了具体要求。将基于 BIM 的
装配式主体结构优化技术在同一个工程的装配式主体结构设计中，考察传统传统设计方式与该优化技术的区别。选择实验区域为
该建筑物的七层位置，层高（m）为 4.5+3.9×5+4.2+2.8，柱轴压比≤ 0.64，风载体型系数为 1.3。
本工程采用 Revit 软件进行 BIM 模型的建立和结构设计，使用 Navisworks 软件进行模型协同和施工管理。以该楼层为主，
观察 x、y、z 方向上的受力及位移情况，记录最终结果。主要目标是利用 BIM 技术优化装配式钢结构的设计和施工过程，实现高效、
精准、低成本的钢结构建造，同时提高建筑结构的质量和安全性。
2.2 优化结果
2.2.1 受力分析
记录基于 BIM 的装配式主体结构优化技术与传统人工设计方式中，该工程的受力分析结果，具体数据见表 1 和表 2。
表 1 BIM 技术施工方式下的受力
| 序号 | x 方向荷载（kN） | y 方向荷载（kN） | z 方向荷载（kN） | 弯矩（kN·m） |
| 1 | 25.23 | 20.47 | 30.11 | 45.32 |
| 2 | 30.12 | 25.65 | 40.08 | 50.25 |
| 3 | 20.98 | 15.31 | 25.56 | 35.18 |
| BIM平台设计协同与冲突检测 |
| 版本管理 数据共享 冲突检测 |
设计数据展示 数据实时更新 数据实时共享
数据整合 冲突检测 解决冲突
版本追踪
| 发现问题 | 问题收集 | 问题录入 | 问题分析 | 问题处理 | 结果保存 |
| 发现装配式 结构问题现 场查看 |
| 运用BIM技术 收集设计问 题 |
| 将问题录入 BIM软件模型 |
| 运用BIM模型 进行结构分 析 |
| 形成可追溯 性可装配式 结构优化 |
| 给出受力分 析图、 应力 分析图、 位 移分析图 |
2023.10 | 3
建筑信息模型
| 序号 | x 方向荷载（kN） | y 方向荷载（kN） | z 方向荷载（kN） | 弯矩（kN·m） |
| 4 | 35.43 | 30.17 | 50.33 | 60.42 |
| 5 | 40.56 | 35.21 | 60.45 | 70.19 |
| 序号 | x 方向荷载（kN） | y 方向荷载（kN） | z 方向荷载（kN） | 弯矩（kN·m） |
| 1 | 20.67 | 15.12 | 25.78 | 40.22 |
| 2 | 25.13 | 20.23 | 35.98 | 45.21 |
| 3 | 15.36 | 10.79 | 20.98 | 30.25 |
| 4 | 30.21 | 25.34 | 45.76 | 55.33 |
| 5 | 35.54 | 30.45 | 55.34 | 65.22 |
矩 数 据 略 低。 传 统 施 工 方 法 下， 结 构 中 的 钢 筋 和 混 凝 土 会 承 受 一 定 的 弯 矩。 而 BIM 技 术 则 可 以 通 过 建 立 三 维 模 型 模 拟 钢 筋 和 混 凝
土 的 受 力 情 况， 从 而 更 准 确 地 计 算 出 结 构 的 受 力 情 况。 此 外，BIM 技 术 还 可 以 在 施 工 过 程 中 对 结 构 进 行 实 时 监 测 和 调 整， 从 而 更
好地控制结构的变形和变形量。
BIM 技术施工方式下的节点或构件在 x 方向、y 方向和 z 方向上的荷载分别为 25.23kN、20.47kN 和 30.11kN，而传统施工方
式下的节点或构件在 x 方向、y 方向和 z 方向上的荷载分别为 20.67kN、15.12kN 和 25.78kN。BIM 技术施工方式下的节点或构件
的 弯 矩 值 为 45.32kN·m， 而 传 统 施 工 方 式 下 的 节 点 或 构 件 的 弯 矩 为 40.22kN·m。 通 过 对 比 可 以 看 出，BIM 技 术 施 工 方 式 下 的 结
构受力更加均匀，节点或构件受到的荷载更加合理，而传统施工方式下的结构受力较为不平衡，节点或构件受到的荷载不太均匀。
综上所述，基于 BIM 技术的施工方式在受力分析方面具有更高的精度和准确性，可以更好地优化结构设计，减少不必要的材料浪费，
提高结构的稳定性和安全性；而传统施工方式下由于存在人为误差，可能导致结构受力不均衡，影响结构的稳定性和安全性。
2.2.2 位移分析
记录基于 BIM 技术和传统两种施工方式获得的位移分析数据，具体见表 3 和表 4。
表 3 BIM 技术施工方式下的位移
| 序号 | x 方向位移（mm） | y 方向位移（mm） | z 方向位移（mm） |
| 1 | 6.73 | 5.21 | 7.39 |
| 2 | 7.42 | 6.17 | 8.02 |
| 3 | 5.84 | 4.62 | 6.51 |
| 4 | 8.12 | 7.02 | 9.01 |
| 5 | 8.87 | 7.98 | 9.71 |
| 序号 | x 方向位移（mm） | y 方向位移（mm） | z 方向位移（mm） |
| 1 | 6.21 | 4.78 | 6.98 |
| 2 | 6.89 | 5.64 | 7.61 |
| 3 | 5.31 | 3.98 | 5.75 |
| 4 | 7.62 | 6.35 | 8.39 |
| 5 | 8.36 | 7.41 | 9.09 |
通 过 对 表 3 和 表 4 数 据 进 行 比 较， 可 以 看 出 BIM 技 术 施 工 方 式 下 的 位 移 数 据 略 高 于 传 统 施 工 方 式 下 的 位 移 数 据。BIM 技 术 施 工 方
式下的节点或构件在 x 方向、y 方向和 z 方向上的位移分别为 6.73mm、5.21mm 和 7.39mm，而传统施工方式下的节点或构件在 x
方向、y 方向和 z 方向上的位移分别为 6.21mm、4.78mm 和 6.98mm。通过对比可以看出，BIM 技术施工方式下的结构位移更加均匀，
节点或构件的位移相对更稳定，而传统施工方式下的结构位移相对不太均匀，节点或构件的位移变化较大。
基 于 BIM 技 术 的 施 工 方 式 在 位 移 分 析 方 面 可 以 通 过 三 维 建 模 和 数 字 化 分 析， 提 高 位 移 分 析 的 精 度 和 准 确 性， 避 免 人 为 误 差 和
数 据 缺 失 的 风 险； 通 过 可 视 化 和 交 互 性 的 工 具， 实 时 监 测 和 分 析 结 构 的 位 移 情 况， 方 便 工 程 师 和 设 计 师 进 行 调 整 和 优 化； 通 过 自
动 化 和 智 能 化 的 工 具， 快 速 计 算 和 分 析 结 构 的 位 移 情 况， 减 少 传 统 成 本 和 时 间 成 本。 需 要 注 意 的 是， 位 移 分 析 的 结 果 不 仅 取 决 于
采 用 的 技 术， 还 取 决 于 结 构 本 身 的 设 计、 材 料 的 选 择 和 使 用、 施 工 过 程 中 的 质 量 控 制 等 因 素。 因 此， 在 进 行 位 移 分 析 时， 需 要 综
合考虑多个因素，以得出更准确和可靠的结论。
结语
BIM 技 术 可 以 帮 助 设 计 师 在 设 计 过 程 中 考 虑 结 构 的 节 能、 环 保 等 因 素， 实 现 装 配 式 主 体 结 构 的 可 持 续 发 展。 本 文 的 研 究 成 果
可 为 装 配 式 建 筑 的 发 展 和 应 用 提 供 支 持 和 参 考， 同 时 可 为 BIM 技 术 在 建 筑 领 域 的 应 用 提 供 新 的 思 路 和 方 法。 未 来， 可 以 进 一 步 完
善装配式建筑的设计和施工标准，提高装配式建筑的品质和可靠性，推动装配式建筑的可持续发展。
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