BIM 技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用

華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450046

0 引言

我國建筑行業(yè)所占自然資源比重較大，為使建筑行業(yè)持續(xù)化發(fā)展，推出建筑行業(yè)工業(yè)化，而裝配式建筑的特點(diǎn)有助于工業(yè)化的發(fā)展，其標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)等特點(diǎn)節(jié)約了大量的資源，加快了施工進(jìn)度。并且，傳統(tǒng)的建造方式已不符合工業(yè)化建筑的標(biāo)準(zhǔn)，存在很多弊端，如：建筑設(shè)計(jì)的各專業(yè)不系統(tǒng)、難以優(yōu)化；設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工不協(xié)同、嚴(yán)重脫節(jié)；技術(shù)、管理、市場不統(tǒng)一、各自為政等。與預(yù)制裝配式建筑相比，資源浪費(fèi)較嚴(yán)重［1］，故裝配式價(jià)值建筑的發(fā)展是有望占據(jù)行業(yè)前頭的。

近年來，BIM 技術(shù)被廣泛應(yīng)用，因其參數(shù)化、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性等功能性優(yōu)勢，有效改善了裝配式建筑設(shè)計(jì)的施工過程中協(xié)同困難，信息難度大，設(shè)計(jì)成果復(fù)用率低等問題，為我國建筑工業(yè)化的發(fā)展賦予了新使命［2］［3］。

1 BIM 與裝配式建筑國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

建筑工業(yè)化概念最早實(shí)行的國家是法國。通過相關(guān)協(xié)會(huì)認(rèn)證了Camnus工業(yè)化構(gòu)法，通過連續(xù)3年合同建造了55萬戶住宅，使得以Camu 構(gòu)法、Coignet 構(gòu)法為代表的大型板式PCa 構(gòu)法開始被積極采用［4］；Branko Zezely 教授建立預(yù)制裝配式整體預(yù)應(yīng)力板柱體系［5］。周文波等將BIM 技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑，并結(jié)合實(shí)際案例驗(yàn)證了BIM 技術(shù)的有效性［6］。齊寶庫、李長?？偨Y(jié)了裝配式建筑的優(yōu)缺點(diǎn)，討論了BIM 技術(shù)在裝配式建筑全生命周期中管理中的應(yīng)用問題［7］。胡珉、蔣中行針對裝配式建筑，設(shè)計(jì)了BIM 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從多個(gè)方面對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了嚴(yán)格的定義［8］。

因國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)也處于初步制定階段，對于BIM 技術(shù)與裝配式的精準(zhǔn)結(jié)合關(guān)注較少。針對上述現(xiàn)象，本文從BIM 技術(shù)的深化設(shè)計(jì)入手，針對預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化，構(gòu)建構(gòu)件族庫，借助云平臺，存儲(chǔ)單構(gòu)件參數(shù)化族、模塊族、等其他功能族，并結(jié)合BIM技術(shù)的虛擬性，對族庫中不同的單元進(jìn)行預(yù)拼裝，實(shí)現(xiàn)BIM 技術(shù)與預(yù)制裝配式建筑的精確結(jié)合。

2 BIM 技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑的問題分析

2.1 裝配式建筑發(fā)展存在的問題

標(biāo)準(zhǔn)體系不完善，深化設(shè)計(jì)程度不夠。由于我國裝配式建筑處于發(fā)展初期，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不完善，沒有統(tǒng)一的規(guī)定，設(shè)計(jì)質(zhì)量不過關(guān)，設(shè)計(jì)效率低下，對項(xiàng)目實(shí)施帶來一定的困難。此外，設(shè)計(jì)階段構(gòu)件質(zhì)量不過關(guān)造成后續(xù)施工的復(fù)雜性，各環(huán)節(jié)無法正常銜接，影響項(xiàng)目的整體施工效率。

2.2 解決辦法探究

深化設(shè)計(jì)對裝配式建筑而言是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)賦予構(gòu)件完備的信息，有助于后續(xù)施工對構(gòu)件信息的提?。?］。針對BIM 技術(shù)應(yīng)用于預(yù)制裝配式建筑制定更專業(yè)、更細(xì)化的BIM 實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，將預(yù)制裝配式建筑的每一個(gè)“零件”進(jìn)行更精確的深化設(shè)計(jì)。

將BIM 技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑的深化設(shè)計(jì)階段。將BIM模型進(jìn)行模塊化拆分，也有助于后期各個(gè)預(yù)制構(gòu)件和各個(gè)預(yù)制設(shè)備之間的拼裝；預(yù)制構(gòu)件的單價(jià)化有助于BIM 標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)制裝配式標(biāo)準(zhǔn)的完善，在深化設(shè)計(jì)階段嚴(yán)格按照各專業(yè)各構(gòu)件的設(shè)計(jì)規(guī)范建模，使預(yù)制構(gòu)件更接近BIM 標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)制裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)［10］。此外，BIM 技術(shù)應(yīng)用于預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)階段，有助于構(gòu)成利用性較高的構(gòu)件族庫，便于后續(xù)項(xiàng)目的應(yīng)用。

3 族庫的單一構(gòu)件化到整體化

3.1 族庫單一構(gòu)件的分析研究

預(yù)制裝配式建筑的拆分模型中，最小的拆分單元即為“單件化”。本文從單件化入手，建立基本的族庫。

（1）首先建立參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)單一構(gòu)件族庫。將拆分好的圖紙中的預(yù)制構(gòu)件按一般構(gòu)件到特殊構(gòu)件的形式進(jìn)行劃分，將預(yù)制梁、板、柱等劃分為一般構(gòu)件；預(yù)制樓梯、陽臺、挑檐等劃分為特殊構(gòu)件。

（2）在BIM 軟件中進(jìn)行參數(shù)化建模，以滿足不同項(xiàng)目之間對構(gòu)件的尺寸、材料等的不同需求。

（3）將建好的預(yù)制構(gòu)件模型，借鑒合同清單的編碼規(guī)則，對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行編碼。

（4）運(yùn)用參數(shù)化標(biāo)注構(gòu)件信息，建立信息化三維模型；

（5）分析三維模型的特征，把設(shè)計(jì)模型對象變成一個(gè)類似目標(biāo)函數(shù)的形式保存在模型系統(tǒng)中。設(shè)計(jì)模型一旦建立，可通過目標(biāo)函數(shù)更改構(gòu)建屬性信息［11］。

建模人員將建好的單一構(gòu)件的模型分別歸為所屬類型族，然后再將族庫上傳至云平臺。這樣，族庫就形成了具有較強(qiáng)技術(shù)集成的預(yù)制裝配式建筑所需的龐大數(shù)據(jù)資源庫。在后續(xù)研究過程中，根據(jù)實(shí)際情況，對族庫進(jìn)行擴(kuò)充。

3.2 族庫的單一化到整體化

基于BIM 可視化、虛擬化特點(diǎn)，對建好的族庫中的單一構(gòu)件進(jìn)行預(yù)拼裝。根據(jù)功能模塊的劃分，將具有同中性質(zhì)和功能的構(gòu)件組合成一個(gè)空間模塊；然后在每個(gè)單一模塊中進(jìn)行各專業(yè)設(shè)備的預(yù)拼裝；最終將預(yù)制構(gòu)件拼裝成不同功能的模塊。

根據(jù)圖紙的空間組合，將構(gòu)建好的模塊進(jìn)行建筑層的預(yù)拼裝。完成建筑層的拼裝后，下一步進(jìn)行建筑物的整體組合，首層和標(biāo)準(zhǔn)層，標(biāo)準(zhǔn)層與頂層。層與層之間的節(jié)點(diǎn)連接件是重點(diǎn)，它的處理涉及整棟建筑物的整體穩(wěn)定性和抗震性。在模型組合時(shí)，發(fā)現(xiàn)基于目前的BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)虛擬的各個(gè)層之間拼裝的垂直度。

4 結(jié)論

本文結(jié)合BIM 技術(shù)對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，建立構(gòu)件族庫，有助于提高預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量、施工效率。族庫的建立不僅在勞動(dòng)力成本上大大降低，而且也有助于資源的大量節(jié)約。