預(yù)制裝配式建筑的BIM設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

楊 愷

（湖北工業(yè)大學(xué)，土木建筑與環(huán)境學(xué)院 湖北 武漢 430068）

1 引言

近些年，隨著城鎮(zhèn)化的大力推進(jìn)，傳統(tǒng)建筑的生產(chǎn)模式已不能滿足社會(huì)需要，預(yù)制裝配式建筑的出現(xiàn)極大改善了這一難題。此外，傳統(tǒng)建筑的生產(chǎn)模式還存在資源浪費(fèi)及環(huán)境污染等不足，不符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，預(yù)制裝配式建筑的出現(xiàn)時(shí)新的建筑技術(shù)轉(zhuǎn)型成功的典范。目前，預(yù)制裝配式建筑技術(shù)已被我國(guó)相關(guān)部門列入國(guó)家發(fā)展政策中，如住建部已在《建筑業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中要求裝配式建筑到2020年最起碼占我國(guó)新建建筑面積的15%，部分省市亦出臺(tái)類似政策，如河北省要求上述比例高達(dá)20%及以上。而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)已抑制著裝配式建筑的發(fā)展，數(shù)字信息技術(shù)適時(shí)出現(xiàn)，將我國(guó)建筑業(yè)推進(jìn)入新型建筑工業(yè)化階段，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。

2 預(yù)制裝配式建筑及BIM技術(shù)概述

預(yù)制裝配式建筑是指對(duì)建筑物構(gòu)件根據(jù)統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)形式及標(biāo)準(zhǔn)大規(guī)模進(jìn)行集中性的生產(chǎn)，且施工時(shí)機(jī)械化組裝建筑物構(gòu)件使其形成的建筑。該建筑技術(shù)的核心內(nèi)容即為預(yù)制建筑構(gòu)件[1]。目前，預(yù)制裝配式建筑已成為建筑行業(yè)發(fā)展的重要組成部分，甚至很多制造業(yè)的重心就是預(yù)制建筑構(gòu)件，其重要性不言而喻。

作為新型技術(shù)，BIM技術(shù)是指通過(guò)數(shù)字化表述項(xiàng)目的的功能及物理特性，共享項(xiàng)目建設(shè)及相關(guān)知識(shí)資料，以確保項(xiàng)目的切實(shí)有效的推進(jìn)。而對(duì)于正在施工的項(xiàng)目，BIM技術(shù)可各調(diào)整各階段的利益方信息，保證項(xiàng)目協(xié)調(diào)有序開(kāi)展[2]。其中BIM模型信息由幾何與非幾何屬性信息組成。BIM技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)有可視化、可協(xié)同性、可模擬性、可優(yōu)化性、可出圖性、高度集成性。圖1是建筑工程項(xiàng)目中BIM技術(shù)在各個(gè)方面的應(yīng)用。

圖1 是建筑工程項(xiàng)目中BIM技術(shù)在各個(gè)方面的應(yīng)用

3 預(yù)制裝配式建筑BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)流程

由于預(yù)制構(gòu)件是預(yù)制裝配式建筑的核心，故預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)規(guī)格及質(zhì)量能否滿足施工要求直接影響著施工計(jì)劃能否全面有效的開(kāi)展。預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計(jì)的重要性不言而喻，為有效控制施工進(jìn)度，需全面掌握設(shè)計(jì)情況。而及時(shí)、準(zhǔn)確得傳遞相關(guān)信息是設(shè)計(jì)預(yù)制構(gòu)件工作有序推進(jìn)的重中之重。BIM技術(shù)由于其的優(yōu)越性在預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)中非常適用，總結(jié)發(fā)現(xiàn)其設(shè)計(jì)流程分為以下幾點(diǎn)：

（1）方案設(shè)計(jì)階段

相對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，方案設(shè)計(jì)階段在預(yù)制裝配式建筑的BIM設(shè)計(jì)階段中的重要性更加明顯，該階段要求設(shè)計(jì)人員全方面收集資料，并在使收集到的資料能體現(xiàn)在BIM模型中，該模型是整體建筑方案的基礎(chǔ)，后續(xù)的設(shè)計(jì)都是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷深入的優(yōu)化，類似于大樓建設(shè)的根基。

（2）初步設(shè)計(jì)階段

該階段是在方案BIM模型上的進(jìn)一步細(xì)化使其建筑構(gòu)件最優(yōu)化應(yīng)用，主要通過(guò)分析構(gòu)件應(yīng)用的合理性，此階段也會(huì)嚴(yán)格審查建筑構(gòu)件的添加以確保整體預(yù)制裝配式建筑的穩(wěn)定性及安全性。

（3）施工圖設(shè)計(jì)階段

該階段預(yù)制裝配式建筑BIM設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)的是實(shí)用性特效。通過(guò)BIM技術(shù)施工圖階段的設(shè)計(jì)，使BIM模型能更好的指導(dǎo)后續(xù)的施工操作，通過(guò)分析具體構(gòu)件與其它構(gòu)件的關(guān)聯(lián)性，減少較大矛盾和沖突的出現(xiàn)，增加其可操作性。

（4）優(yōu)化設(shè)計(jì)階段

優(yōu)化設(shè)計(jì)階段主要深入優(yōu)化經(jīng)過(guò)上述階段已形成的模型，使其各方面的需求能得到最大的滿足；并保證承包方的需求和認(rèn)可，保證整個(gè)項(xiàng)目的有序推進(jìn)；且最優(yōu)化預(yù)制裝配式建筑相關(guān)構(gòu)件的制作，使其展示更大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)及質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)。

具體而言，預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)是整個(gè)BIM設(shè)計(jì)流程的核心[3]，該設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮預(yù)制構(gòu)件的配筋、預(yù)埋、連接、開(kāi)洞留孔、保溫、防水燈諸多事宜。另外，初步設(shè)計(jì)及優(yōu)化設(shè)計(jì)階段均需前面考慮預(yù)制構(gòu)件的外觀及功能設(shè)計(jì)，選擇合理的構(gòu)件尺寸及類型，盡可能提升預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)規(guī)模，進(jìn)而節(jié)約成本，提高工作效率。

4 預(yù)制裝配式建筑的BIM設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

基于BIM技術(shù)的預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計(jì)工作應(yīng)依照BIM設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用將涉及多方面信息的傳遞，故需構(gòu)建預(yù)制裝配式建筑的BIM設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)框架，具體設(shè)計(jì)以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

（1）建筑自身涉及的編碼及信息分類

根據(jù)現(xiàn)有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，全面控制管理建筑對(duì)象的信息，認(rèn)真做好建筑自身涉及的編碼及信息分類，作為后續(xù)BIM設(shè)計(jì)信息交付的基礎(chǔ)。

（2）統(tǒng)一分類信息

BIM設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)框架中，需全面規(guī)范預(yù)制裝配式建筑的各項(xiàng)情況，主要?jiǎng)澐趾萌蝿?wù)、階段、預(yù)制構(gòu)件、機(jī)電設(shè)備、土建類型等各方面的工作，進(jìn)而提升整體的落實(shí)效果。

（3）統(tǒng)一信息格式

統(tǒng)一預(yù)制裝配式建筑BIM設(shè)計(jì)格式是通過(guò)全面控制整個(gè)設(shè)計(jì)流程的文件情況、合理設(shè)置數(shù)據(jù)格式，尤其是預(yù)制構(gòu)件的模型參數(shù)，以確保不同格式文件交互性良好。

（4）信息交付標(biāo)準(zhǔn)

預(yù)制裝配式建筑的BIM設(shè)計(jì)中，信息的重要性不言而喻。而信息交付的標(biāo)準(zhǔn)能保證信息的有效交互，這就需要標(biāo)準(zhǔn)化信息交付。實(shí)際工作中，需全面控制具體的交付內(nèi)容、文件及交付流程。

信息交付標(biāo)準(zhǔn)是預(yù)制裝配式建筑BIM設(shè)計(jì)工作各階段信息交換的支撐。實(shí)際施工時(shí)，預(yù)制裝配式建筑的交付時(shí)涉及到的角色眾多，且涉及大量信息，對(duì)應(yīng)的信息交付路徑比較復(fù)雜。為了全方面編制預(yù)制裝配式建筑的信息交付標(biāo)準(zhǔn)，可應(yīng)用IDM信息交付標(biāo)準(zhǔn)，取得的效果非常明顯。該過(guò)程包括交付角色、交付流程、交付階段、定義信息類型及深度[4]，等等。其中最重要的是定義信息類型及深度，其是后續(xù)工作能有效開(kāi)展的基礎(chǔ)。

涉及每個(gè)階段，信息交付流程的具體情況根據(jù)具體的設(shè)計(jì)階段分為：一，方案設(shè)計(jì)階段，該階段主要?jiǎng)?chuàng)建BIM模型，一般采用EM.1方案模型；二，初步設(shè)計(jì)階段，該階段設(shè)計(jì)較多的信息交互。首先，EM.4中的描述方面的信息交互，也即預(yù)制構(gòu)件的初步設(shè)計(jì)模型，該階段的交付信息主要是土建工程方面的專業(yè)信息，該信息的作用主要用于全面滿足設(shè)計(jì)模型的功能及外觀要求，提取原始構(gòu)件信息，基于BIM技術(shù)的預(yù)制構(gòu)件初步設(shè)計(jì)模型設(shè)計(jì)是最終交付給相應(yīng)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)商，生產(chǎn)商根據(jù)具體情況，綜合考慮諸多因素，繼續(xù)后續(xù)的深化設(shè)計(jì)工作。另外，RC.6信息交付是在深化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，根據(jù)綜合多方需求，交互信息，最終服務(wù)于預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)。圖2是該階段設(shè)計(jì)的參與方需求，主要有機(jī)電、業(yè)主、土建及施工需求，集中匯總參與方需求后告知預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)商。最后是預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)模型，即EM.8信息交付，該模型是在優(yōu)化設(shè)計(jì)階段形成，主要就預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)信息進(jìn)行交互，建立最終的深化設(shè)計(jì)模型，節(jié)約工程成本的同時(shí)，提高工程質(zhì)量，創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

圖2 參與方的需求

5 結(jié)語(yǔ)

預(yù)制裝配式建筑是建筑行業(yè)發(fā)展的必然產(chǎn)物，而B(niǎo)IM技術(shù)是設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展的必然產(chǎn)物。兩者的出現(xiàn)及有效組合，極大的提高了建筑施工的效率及質(zhì)量，推進(jìn)建筑施工的有序進(jìn)行。本文在簡(jiǎn)述預(yù)制裝配式建筑的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)流程及BIM設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以期為后續(xù)研究者提供一定的理論基礎(chǔ)。相對(duì)而言，BIM技術(shù)與預(yù)制裝配式建筑技術(shù)均處于起步階段，還有很多技術(shù)難點(diǎn)亟待解決。這需要一系列的理論研究及工程實(shí)踐使其更加完善。