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

文/丁啟明 華誠博遠(yuǎn)工程技術(shù)集團(tuán)有限公司 遼寧沈陽 110000

BIM 技術(shù)通常是指對(duì)建筑物理和功能特性的數(shù)字信息表達(dá)，它可以使不同階段，不同相關(guān)部門間進(jìn)行數(shù)據(jù)共享與傳輸，以支持以及反映各自的協(xié)同作業(yè)。現(xiàn)階段，裝配式建筑為了適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)其中的相關(guān)環(huán)節(jié)、技術(shù)以及管理等也提出了更高的要求，然而 BIM 技術(shù)的應(yīng)用為裝配式建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)造了有利的條件，使其實(shí)際施工建設(shè)中得以順利開展。

1、應(yīng)用 BIM 技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的必要性

一般的裝配式建筑設(shè)計(jì)需要提前預(yù)留預(yù)制構(gòu)件與預(yù)埋的設(shè)計(jì)，而且其中涉及的環(huán)節(jié)和工序非常繁雜，極易造成誤差或是失誤從而導(dǎo)致問題的發(fā)生，以致以影響整體建筑設(shè)計(jì)的工作效率更甚者影響到建筑設(shè)計(jì)的整體成效。然而，如果將BIM 技術(shù)應(yīng)用到裝配式建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員就可以根據(jù)建筑的實(shí)際情況將其所相關(guān)的環(huán)節(jié)、工序等信息傳送到 BIM 設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，運(yùn)用系統(tǒng)自帶功能可以精確分析出各設(shè)計(jì)中存在的問題或不完善，這樣一來，各部門間可以進(jìn)行有效地溝通與協(xié)調(diào)，進(jìn)而提高設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度，為裝配式建筑的實(shí)施提供有力的支持。建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)建筑行業(yè)的發(fā)展有著重要的意義，它主要是依據(jù)模數(shù)協(xié)調(diào)作為基礎(chǔ)的。目前的裝配式建筑設(shè)計(jì)對(duì)與其相匹配的模數(shù)協(xié)調(diào)比較欠缺，可指導(dǎo)的價(jià)值相當(dāng)貧乏。由于 BIM 技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)裝配式建筑數(shù)字信息的資源共享，因此就給裝配式建筑設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)造了有力的信息支持，同時(shí)也為裝配式建筑的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了機(jī)遇。一般來說，裝配式建筑的設(shè)計(jì)人員通過 BIM 技術(shù)系統(tǒng)可以傳輸相關(guān)的設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)相關(guān)的數(shù)字化信息進(jìn)行有效合理地整合，進(jìn)而形成裝配式建筑設(shè)計(jì)過程的各相關(guān)構(gòu)部件?？梢?，在裝配式建筑中應(yīng)用 BIM 技術(shù)就顯得極其重要。

2、BIM 技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

2.1 BIM 結(jié)構(gòu)模型與結(jié)構(gòu)分析模型間的轉(zhuǎn)換

在 Revit 建筑模型中導(dǎo)入結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件，設(shè)計(jì)和計(jì)算工程結(jié)構(gòu)，接著在 Revit 軟件中導(dǎo)入結(jié)構(gòu)分析模型，使 Revit 結(jié)構(gòu)模型得以形成，剖切模型，將標(biāo)注添加最終使建筑工程施工圖文檔得以形成，這一系列過程的完成正是由于在建筑工程設(shè)計(jì)中對(duì) BIM 技術(shù)方式的應(yīng)用。當(dāng)然，BIM技術(shù)并不是十全十美的，它也會(huì)有一些缺陷，例如在對(duì) BIM 技術(shù)以及相關(guān)軟件進(jìn)行建模和模型分析過程中，信息丟失或信息錯(cuò)誤等問題會(huì)出現(xiàn)。因此，需要采取一定的解決辦法，這就要求我們采用人工的方式整合，在這種情況下，對(duì)這個(gè)建筑工程的設(shè)計(jì)才得以最終完善。

2.2 建筑各層面的設(shè)計(jì)

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)

在裝配式建筑中，標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)人員在完成戶型設(shè)計(jì)之前，采用添加附件構(gòu)成的建筑層次，在該層次設(shè)計(jì)中應(yīng)用 BIM 技術(shù)，能夠大大提高模塊化設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量，主要從以下幾個(gè)方面掌握：①采集與標(biāo)準(zhǔn)層施工有關(guān)的數(shù)據(jù)，例如：標(biāo)準(zhǔn)層的層厚及大小等；將數(shù)據(jù)輸入到BIM軟件中，由軟件完成對(duì)數(shù)據(jù)的處理，形成標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)模型，以供施工參考。②當(dāng)施工中存在某部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)生了改變時(shí)，應(yīng)立即更新 BIM 下的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值，確保工程能夠順利進(jìn)行。

2.2.2 整體設(shè)計(jì)

裝配式建筑整體設(shè)計(jì)的目的在于提高各模塊間的協(xié)調(diào)性，確保建筑功能能夠達(dá)到業(yè)主的要求?？稍诶?BIM 技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)裝配式建筑進(jìn)行整體上的設(shè)計(jì)，方法如下：①將各設(shè)計(jì)人員組織在一起，共同分析建筑不同功能區(qū)域的不同設(shè)計(jì)方法。②將各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)參數(shù)，全部納入到BIM 軟件中，提高裝配式建筑各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)內(nèi)容的豐富性與全面性；③當(dāng)參數(shù)補(bǔ)充完成后，即可運(yùn)行模型，判斷是否存在設(shè)計(jì)方面的缺陷，如果存在，需要立即改正，直至模型能夠協(xié)調(diào)運(yùn)行、建筑內(nèi)各功能區(qū)的功能均能夠正常實(shí)現(xiàn)為止。

2.3 各施工環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

2.3.1 埋件布置

在進(jìn)行裝配式建筑設(shè)計(jì)中過程中，一般會(huì)根據(jù)拆分細(xì)則來對(duì)預(yù)制構(gòu)件埋件進(jìn)行針對(duì)性的編輯，該過程中通常可以選擇包含有埋件的內(nèi)嵌族，以提高埋件布置的效率，但是對(duì)于梁、板中的鋼筋吊鉤環(huán)，還需要按照要求來開展吊鉤形狀的設(shè)計(jì)。通常情況下，預(yù)制柱上埋件可以根據(jù)需求構(gòu)建針對(duì)性的預(yù)制柱族布置，并調(diào)整鋼板的高度、預(yù)制柱的墻 - 柱連接處為實(shí)例參數(shù)，然后對(duì)其實(shí)施參數(shù)化的調(diào)整，該過程可以把參數(shù)關(guān)聯(lián)設(shè)置為全局參數(shù)，并在全局參數(shù)條件下來對(duì)預(yù)制墻板連接件的高度進(jìn)行設(shè)置，這樣就可以對(duì)柱上連接件的高度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。梁上吊鉤可以對(duì)Dynamo 中的點(diǎn)進(jìn)行調(diào)用和平移來構(gòu)建吊鉤形狀多段線，從而獲取吊鉤鋼筋，明確吊鉤在梁上的相關(guān)位置參數(shù)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)梁上吊鉤布置。

2.3.2 鋼筋的創(chuàng)建

在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段，可以根據(jù)構(gòu)件中鋼筋的拆分原則和構(gòu)造要求，來完善裝配式建筑構(gòu)件中鋼筋布置的基本流程，然后通過二次開發(fā)的程序調(diào)用，就可以準(zhǔn)確的獲取鋼筋的相關(guān)參數(shù)信息，并按照鋼筋的布置規(guī)則來在預(yù)制構(gòu)件上進(jìn)行鋼筋的布置。本文將會(huì)以預(yù)制梁為例來對(duì)鋼筋的布置規(guī)則進(jìn)行分析：①在梁跨中后澆段中按照要求斷開縱筋，并適當(dāng)?shù)乃Τ鲆欢ㄩL(zhǎng)度的后澆段，使其更好的滿足套筒安裝尺寸要求；②在梁端500 和 1.5h 中選擇最大值來劃定箍筋加密區(qū)范圍，而其余的部分屬于非加密區(qū)，這樣一來可以確定箍筋間距和數(shù)量、縱筋斷開位置等參數(shù)，然后對(duì) BIM 技術(shù)中的相關(guān)程序進(jìn)行調(diào)用，就可以完成對(duì)梁縱筋和箍筋的創(chuàng)建。

2.3.3 BIM 構(gòu)件的拆分設(shè)計(jì)

在施工圖階段，由于 BIM 模型中的墻體、樓板等模型構(gòu)件屬于一個(gè)統(tǒng)一的整體，在對(duì)其進(jìn)行深度設(shè)計(jì)過程中，最好按照要求把連續(xù)的模型構(gòu)件拆分為各個(gè)工廠可以生產(chǎn)的獨(dú)立構(gòu)件，然后按照設(shè)計(jì)圖紙對(duì)其進(jìn)行加工。在 BIM 技術(shù)中，構(gòu)件拆分需要嚴(yán)格按照工廠的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)要求來進(jìn)行，以滿足“多組合、少規(guī)格”的要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的種類的有效控制，以完成在工廠的有效生產(chǎn)，并在裝配式建筑施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行裝配。在明確了 BIM 構(gòu)件的拆分設(shè)計(jì)原則后，可以在施工圖 BIM 模型上直接構(gòu)建深化模型，并把一個(gè)完整的構(gòu)建按照一定的要求拆分成各個(gè)工廠可以直接加工的預(yù)制構(gòu)件，從而有效完成預(yù)制構(gòu)件連接構(gòu)造和預(yù)制構(gòu)件配筋設(shè)計(jì)等工作。借助三維 BIM 技術(shù)模型來進(jìn)行構(gòu)建的拆分設(shè)計(jì)，能夠?qū)Ω鳂?gòu)件間的連接關(guān)系給予直觀的呈現(xiàn)，其不僅可以拆分設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的完善，而且還可以有效降低二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過程中所存在的設(shè)計(jì)盲點(diǎn)，降低設(shè)計(jì)誤差的出現(xiàn)，同時(shí)該模型也可以避免數(shù)據(jù)的丟失，從而確保了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的有效傳遞。

從以上可以看出，預(yù)制建筑設(shè)計(jì)能夠在工業(yè)BIM 信息化的背景下融入信息化浪潮，并利用其自身的研發(fā)，設(shè)計(jì)和整合優(yōu)勢(shì)。產(chǎn)業(yè)鏈的擴(kuò)張和流程延伸的實(shí)現(xiàn)必將成為新時(shí)期工業(yè)化建設(shè)的創(chuàng)新潮流。圍繞這一創(chuàng)新趨勢(shì)，BIM 對(duì)于設(shè)計(jì)行業(yè)將有很多東西可以提供。