基于BIM的模塊化設(shè)計方法在裝配式建筑中的應(yīng)用探究

江旻華

（樟樹市建筑設(shè)計院）

引言

裝配式建筑是現(xiàn)代新興的一種建筑方式，應(yīng)用中首先由生產(chǎn)廠家預(yù)先購置建筑配件，同時對配件進行裝修，之后直接在建筑場地內(nèi)，將各配件相互搭建，再采用相應(yīng)的工藝來進行連接即可，此建筑方式具有成本低、效率高、工作量小的優(yōu)點。但在應(yīng)用此建筑方式時，需要重視結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)，不但會影響建筑的美觀，還可能影響建筑的質(zhì)量所以在傳統(tǒng)的應(yīng)用當(dāng)中，需要先對結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，再依靠設(shè)計指示來進行搭建，而傳統(tǒng)方式的工作效率較低，同時因為人工能力所限，很容易出現(xiàn)設(shè)計不合理的問題，因此在現(xiàn)代視角下，利用BIM技術(shù)來幫助設(shè)計具有一定的現(xiàn)實意義。

1 裝配飾建筑原理

因為傳統(tǒng)的土木工程類建設(shè)工藝流程較為漫長，同時可能造成一定程度上的資源浪費，所以為了避免此類現(xiàn)象，裝配式建筑方式應(yīng)運而出。裝配式建筑方式主要依靠廠家流水線生產(chǎn)出的配件（或者依照用戶個性化需求進行定制），再采用相應(yīng)的連接方法將各配件組合，形成完整的建筑工程。在此方式之下，還能夠針對各配件進行初步的裝修工作，降低了之后的成本投入[1]。在裝配式建筑方式當(dāng)中，通常情況下需要先驚現(xiàn)設(shè)計工作，設(shè)計工作內(nèi)容主要包括，配件預(yù)制件位置設(shè)計、配件結(jié)構(gòu)強度設(shè)計、配件結(jié)構(gòu)規(guī)模設(shè)計等，只有在這些設(shè)計內(nèi)容被滿足的前提下，才能實現(xiàn)合理的裝配式建筑設(shè)計方案，如果方案出現(xiàn)不合理則可能導(dǎo)致工程質(zhì)量受損[2]。

2 BIM技術(shù)分析

2.1 三維建模功能

在BIM技術(shù)功能體系當(dāng)中，三維建模功能是此項技術(shù)的核心技術(shù)之一，其主要能夠依照輸入的數(shù)據(jù)、參數(shù)、信息等進行三維建模，使數(shù)據(jù)等能夠立體展示，體現(xiàn)出較高的直觀性。在三維建模工作當(dāng)中，設(shè)計人員可以直觀的了解到模型當(dāng)中的缺陷，例如結(jié)構(gòu)位置是否合理、建筑是否對周邊環(huán)境造成了影響等，之后還可以直接在模型模型上進行調(diào)整，同時繼續(xù)觀測調(diào)整后模型的狀態(tài)直至設(shè)計達到合理為止[3]。

2.2 系統(tǒng)計算功能

設(shè)計是否合理，除了涉及結(jié)構(gòu)的位置以外，還與結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、強度有關(guān)，在BIM技術(shù)之下，其系統(tǒng)自帶多種數(shù)學(xué)模型，能夠結(jié)合設(shè)計數(shù)據(jù)，對設(shè)計中各結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、強度進行計算，設(shè)計人員同樣能夠?qū)Υ诉M行觀測，結(jié)構(gòu)力學(xué)體系是否合理，此舉有助于建筑設(shè)計的質(zhì)量。此外，在設(shè)計人員對模型進行調(diào)整之后，BIM技術(shù)系統(tǒng)依舊會對調(diào)整后的結(jié)構(gòu)力學(xué)體系進行計算，說明BIM技術(shù)的應(yīng)用價值較高。

2.3 模擬功能

針對裝配式建筑施工流程而言，其裝配結(jié)構(gòu)制造的每一步都可能造成工程質(zhì)量的下滑，所以為了避免制造工藝問題帶來的負(fù)面影響，在BIM技術(shù)之下，能夠模擬每項制造工藝的標(biāo)準(zhǔn)化運作，對其中參數(shù)、指標(biāo)、位置等進行模擬，同時人工可以在一旁不斷的進行調(diào)試，保障各項制造工藝的參數(shù)都達到合格標(biāo)準(zhǔn)。

3 BIM模塊化設(shè)計方法在裝配式建筑中的應(yīng)用

3.1 戶內(nèi)設(shè)計

根據(jù)用戶需求或者設(shè)計需求，將其錄入為數(shù)據(jù)資料，之后將數(shù)據(jù)資料傳輸至BIM技術(shù)系統(tǒng)，即可得到相應(yīng)的三維模型。針對三維模型設(shè)計師可以依照需求，對模型當(dāng)中的戶內(nèi)設(shè)計模塊進行調(diào)整，例如設(shè)備模塊等，調(diào)整當(dāng)中要注意戶內(nèi)模塊是否會與模型中的戶型模塊、結(jié)構(gòu)模塊產(chǎn)生沖突，如果存在沖突現(xiàn)象，那么就必須對模型進行調(diào)整，直至沖突被消除位置。此外，出于對之后精裝修設(shè)計的考慮，在戶內(nèi)設(shè)計時通過BIM技術(shù)還能夠了解部分預(yù)制件的設(shè)計安裝，例如電插頭等，通過BIM模型可以對電插頭的安裝位置、電路走向進行設(shè)計或者調(diào)整，在此處要注重美觀性以及功能性。

3.2 戶外設(shè)計

戶外設(shè)計方面，主要包括了裝配式結(jié)構(gòu)的構(gòu)成、裝配式建筑對周邊環(huán)境的影響、裝配式結(jié)構(gòu)之間的應(yīng)力。在裝配式結(jié)構(gòu)的構(gòu)成方面，主要依照設(shè)計需求，在三維模型當(dāng)中模擬裝配結(jié)構(gòu)構(gòu)成的流程，同時觀測各結(jié)構(gòu)之間是否存在力學(xué)結(jié)構(gòu)不合理、強度等問題以及其各自產(chǎn)生的原因，之后通過商討得出相應(yīng)的處理措施，再通過BIM技術(shù)模擬處理措施，確認(rèn)處理措施的有效性；在裝配式建筑對周邊環(huán)境的影響方面，因為裝配式建筑施工同樣會面臨不規(guī)則沉降的問題，針對此類現(xiàn)象，可以通過BIM技術(shù)建模的分析，了解建筑整體結(jié)構(gòu)與地基的力學(xué)關(guān)系，如果力學(xué)關(guān)系顯示不規(guī)則，那么就可能出現(xiàn)不規(guī)則沉降，需要對此進行處理。另外，裝配式建筑施工還可能對周邊環(huán)境的中的線路造成影響，通過BIM技術(shù)的模擬功能，能夠?qū)Υ诉M行調(diào)節(jié)，避免兩者出現(xiàn)沖突；在裝配式結(jié)構(gòu)之間的應(yīng)力方面，主要是指建筑結(jié)構(gòu)本身的應(yīng)力結(jié)構(gòu)，因為在傳統(tǒng)裝配式設(shè)計工作當(dāng)中，很容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計上的不合理，導(dǎo)致裝配結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不足，而在BIM技術(shù)之下，通過系統(tǒng)計算功能，能夠?qū)崟r了解到裝配結(jié)構(gòu)當(dāng)前位置的應(yīng)力，再結(jié)合施工需求，即可得知當(dāng)前設(shè)計結(jié)構(gòu)是否合理。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計

標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計主要是指裝配式戶型之間完善的功能設(shè)計，在理論角度上，完整的標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計當(dāng)中應(yīng)當(dāng)包括樓梯間、電梯間、前室、走廊、空調(diào)板、水暖井等等，而這些設(shè)計內(nèi)容均反應(yīng)出了空間占用率規(guī)劃、功能性設(shè)計、裝修設(shè)計的問題。在BIM模塊化設(shè)計之下，設(shè)計人員能夠根據(jù)需求標(biāo)準(zhǔn)，對這些設(shè)計內(nèi)容進行調(diào)整設(shè)計，以樓梯間為例，樓梯間的設(shè)計質(zhì)量主要包括了樓梯間距、應(yīng)力結(jié)構(gòu)、整體長度與寬度等，在此基礎(chǔ)上采用BIM技術(shù)對樓梯進行標(biāo)準(zhǔn)化建模，通過不斷的調(diào)整即可實現(xiàn)合理的樓梯間設(shè)計方案。此外，在部分技術(shù)類標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計當(dāng)中，通過BIM設(shè)計同樣可以對其電路、設(shè)備等進行調(diào)整。

4 結(jié)語

本文主要分析了BIM的模塊化設(shè)計方法在裝配式建筑中的應(yīng)用，分析工作首先針對裝配飾建筑的原理進行了概述，之后對BIM技術(shù)的功能進行了簡要分析，最終，在裝配式建筑視角下，探討了BIM模塊化設(shè)計方法的應(yīng)用，主要包括戶內(nèi)設(shè)計、戶外設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計三個方面。