BIM 技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

鄭州信和嘉程建筑設(shè)計(jì)有限公司，河南 鄭州 450000

1 BIM 技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用價(jià)值

1.1 設(shè)計(jì)論證

在裝配式建筑工程設(shè)計(jì)階段中，受到人為因素影響，所編制設(shè)計(jì)方案往往會(huì)存在一定的設(shè)計(jì)問題，且部分問題難以被直接發(fā)現(xiàn)。這一問題的存在，限制了工程設(shè)計(jì)水平的提高，并導(dǎo)致部分工程的實(shí)際施工情況與設(shè)計(jì)預(yù)期產(chǎn)生出入。BIM 技術(shù)的應(yīng)用，可憑借技術(shù)高超的數(shù)據(jù)采集與分析能力，輔助設(shè)計(jì)人員快速發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)設(shè)計(jì)問題，從而更準(zhǔn)確、客觀的驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案是否科學(xué)可行。此外，根據(jù)項(xiàng)目具體要求及實(shí)際情況，從中選擇最為適宜的設(shè)計(jì)方案作為最終方案，開展深化設(shè)計(jì)工作，即可有效預(yù)防各類設(shè)計(jì)與施工問題的出現(xiàn)。

1.2 提高設(shè)計(jì)效率

在傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)模式中，設(shè)計(jì)人員需開展大量高重復(fù)性、基礎(chǔ)性工作，包括工程信息采集、數(shù)據(jù)分析、參數(shù)計(jì)算等工作。同時(shí)，還需將各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)與相關(guān)施工規(guī)范進(jìn)行對(duì)照分析，方可確保工程設(shè)計(jì)方案合理可行，與我國(guó)相關(guān)施工規(guī)范相符合。此外，受到人為因素影響，時(shí)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)計(jì)算錯(cuò)誤與各類設(shè)計(jì)問題，進(jìn)一步降低了工程設(shè)計(jì)效率。利用BIM 技術(shù)，設(shè)計(jì)人員僅需將相關(guān)工程信息、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)容導(dǎo)入至BIM 軟件，運(yùn)用軟件的建模糾錯(cuò)使用功能，可在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)、展示設(shè)計(jì)方案中所存在的具體問題，并替代人工開展工程圖紙繪制、數(shù)據(jù)采集分析等設(shè)計(jì)工作。

1.3 推動(dòng)構(gòu)件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展

在預(yù)制建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，由于這項(xiàng)設(shè)計(jì)工作涉及諸多專業(yè)領(lǐng)域，且出圖量較大，有一定可能出現(xiàn)專業(yè)設(shè)計(jì)碰撞，構(gòu)件設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算有誤等問題，最終使得所制作各類預(yù)制建筑構(gòu)件的規(guī)格尺寸與實(shí)際施工需求不符。BIM 技術(shù)的應(yīng)用，則有效解決了這一問題，技術(shù)將持續(xù)采集工程相關(guān)信息，并根據(jù)信息關(guān)聯(lián)情況，對(duì)各類工程信息進(jìn)行有效整合、分類管理，為后續(xù)預(yù)制建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)工作的開展提供有力信息支持。同時(shí)，BIM 技術(shù)也將為不同專業(yè)設(shè)計(jì)人員提供協(xié)調(diào)優(yōu)化數(shù)據(jù)。當(dāng)任意一項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)更改時(shí)，也將自動(dòng)對(duì)所構(gòu)建三維建筑信息模型、相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)及具體性能要求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。如此，即可確保所設(shè)計(jì)、制作預(yù)制建筑構(gòu)件與工程施工需求相符合。

2 BIM 技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段的具體應(yīng)用

2.1 模型轉(zhuǎn)換

以某裝配式建筑工程為例，設(shè)計(jì)人員在運(yùn)用BIM 技術(shù)時(shí)，使用REVIT 等軟件產(chǎn)品，通過輸出及輸出接口，將建筑信息模型導(dǎo)入軟件系統(tǒng)中，開展結(jié)構(gòu)分析計(jì)算工作。隨后，將計(jì)算結(jié)果及設(shè)計(jì)內(nèi)容導(dǎo)入至REVIT 軟件中，在其基礎(chǔ)上構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型。在常規(guī)工程設(shè)計(jì)模式下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在視圖分析過程中，根據(jù)工作需求添加若干標(biāo)注信息、下達(dá)相關(guān)操作指令。同時(shí)，采取文檔形式，對(duì)所繪制施工圖進(jìn)行留存處理。對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)結(jié)構(gòu)分析模型構(gòu)建及轉(zhuǎn)換步驟的簡(jiǎn)化。但是，在這一操作過程中，有一定可能出現(xiàn)所轉(zhuǎn)換BIM 結(jié)構(gòu)模型失真、數(shù)據(jù)丟失問題，難以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接設(shè)計(jì)目的。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)注重對(duì)分工操作模式進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，分析各類轉(zhuǎn)換問題的出現(xiàn)率、提前采取有效解決措施。例如，在結(jié)構(gòu)模型與結(jié)構(gòu)分析模型轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)構(gòu)件錯(cuò)位、梁端鋼筋長(zhǎng)度偏差等問題時(shí)，應(yīng)額外采取人工檢查手段。

2.2 規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)整

BIM 技術(shù)在裝配式建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)層面上，發(fā)揮出極為顯著的應(yīng)用效能，有效解決了各項(xiàng)設(shè)計(jì)難題。同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)各項(xiàng)設(shè)計(jì)要素與影響因素的綜合分析、有效整合，確保所制定規(guī)劃設(shè)計(jì)方案切實(shí)滿足工程施工需求。例如，在傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)模式中，既面臨著設(shè)計(jì)沖突問題，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)反向、理念存在差異，還需設(shè)計(jì)人員全面把控各項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，方可確保場(chǎng)地預(yù)設(shè)等模式的應(yīng)用作用得到充分發(fā)揮。通過BIM 技術(shù)具備的優(yōu)化性、模擬性及協(xié)調(diào)性，避免了設(shè)計(jì)沖突等問題的出現(xiàn)，將工程設(shè)計(jì)難度控制在較低程度。

此外，從建設(shè)定位與評(píng)估角度來看，唯有滿足設(shè)計(jì)定量需求，方可保證預(yù)制構(gòu)件規(guī)格尺寸等設(shè)計(jì)參數(shù)與工程施工需求相符合，這也在客觀層面上加大了設(shè)計(jì)工作量與規(guī)劃設(shè)計(jì)難度。對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用，可在已知工程信息及設(shè)計(jì)內(nèi)容基礎(chǔ)上構(gòu)建三維建筑信息模型，提高設(shè)計(jì)人員對(duì)工程圖紙及整體設(shè)計(jì)情況的直觀了解程度，便于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與定量指標(biāo)計(jì)算工作的開展。同時(shí)，將工程設(shè)計(jì)架構(gòu)以及實(shí)際施工參數(shù)二者間的誤差值控制在合理范圍內(nèi)，確保所編制規(guī)劃方案合理可行。

2.3 埋件布置

在預(yù)埋件布置環(huán)節(jié)，如若對(duì)任意一處預(yù)制構(gòu)件預(yù)埋件內(nèi)嵌組形狀或是相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，將以此為誘因引發(fā)連鎖問題的出現(xiàn)，導(dǎo)致其他部分設(shè)計(jì)參數(shù)出現(xiàn)變更。為解決這一問題，部分企業(yè)選擇運(yùn)用BIM 技術(shù)，基于埋件布置情況，設(shè)置全局參數(shù)以及關(guān)聯(lián)參數(shù)。在設(shè)計(jì)人員更改某項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，BIM 軟件將所修改參數(shù)導(dǎo)入至配套數(shù)據(jù)庫(kù)中，并在所構(gòu)建三維建筑模型中顯示預(yù)制構(gòu)件的變化情況，將具體情況向設(shè)計(jì)人員進(jìn)行反饋［1］。如顯示預(yù)制墻板連接件高度的變化情況、實(shí)時(shí)高度是否與相關(guān)施工規(guī)范、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相沖突等等。例如，在BIM 技術(shù)應(yīng)用前提下，設(shè)計(jì)人員在選擇梁板鋼筋吊環(huán)吊鉤形狀時(shí)，根據(jù)軟件所提供協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，合理布置預(yù)制柱組，并對(duì)鋼板高度、柱連接高度等設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。同時(shí)，也可選擇采取調(diào)用或是平移等處理方式，明確設(shè)定吊梁具體參數(shù)，為后續(xù)吊鉤設(shè)置工作的開展提供明確參考。

2.4 鋼筋設(shè)計(jì)

在鋼筋設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，對(duì)BIM 技術(shù)的運(yùn)用，可以持續(xù)對(duì)相關(guān)工程信息進(jìn)行采集、分析，為鋼筋施工方案的設(shè)計(jì)提供信息支持，合理制定鋼筋布置工序流程及各項(xiàng)參數(shù)。以某裝配式建筑工程預(yù)制梁鋼筋布置設(shè)計(jì)為例，設(shè)計(jì)人員運(yùn)用BIM 技術(shù)，在相應(yīng)軟件中創(chuàng)建梁縱筋以及箍筋布置程序，直觀化顯示各處鋼筋的相對(duì)位置、劃定箍筋加密范圍。同時(shí)，還應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)開展箍筋間距、縱筋斷開位置等參數(shù)計(jì)算工作［2］。

2.5 拆分設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)模式中，設(shè)計(jì)人員序號(hào)消耗大量時(shí)間與精力開展施工圖紙繪制工作，如繪制外墻體、樓板、內(nèi)剪力墻等各類建筑部位的結(jié)構(gòu)圖紙，再將圖紙交付至工廠進(jìn)行制作，整體設(shè)計(jì)效率較為低下。但在BIM 的優(yōu)勢(shì)作用下，能夠構(gòu)建可靠的三維模型，并將模型中各處獨(dú)立建筑部分進(jìn)行拆分處理，拆分為各類獨(dú)立預(yù)制構(gòu)件，可快速生成預(yù)制構(gòu)件的三維結(jié)構(gòu)模型，無(wú)需設(shè)計(jì)人員重復(fù)繪制構(gòu)件結(jié)構(gòu)圖紙。

2.6 碰撞檢測(cè)

裝配式建筑具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，但也存在很多影響因素，其所制定設(shè)計(jì)方案普遍存在各類管線與建筑部位軟硬碰撞問題。例如不同管線交接處安裝位置相重疊，或是管線與周邊建筑結(jié)構(gòu)的間隔距離過大或過短?？蛇x擇運(yùn)用BIM 技術(shù)開展碰撞檢測(cè)，生成檢測(cè)報(bào)告，對(duì)各處軟硬碰撞點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記。再以此為依據(jù)，完善和改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，保證設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確可行。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，雖然BIM 技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，大幅提高了工程設(shè)計(jì)水平及效率，但仍舊存在一定的問題。因此，企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用與研發(fā)力度，不斷完善技術(shù)理論體系，探索與裝配式建筑設(shè)計(jì)工作相適應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用模式。