BIM 技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑設(shè)計中的應(yīng)用

徐創(chuàng)新

（南京雅寧房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，江蘇 南京 210000）

1 BIM 技術(shù)設(shè)計預(yù)制裝配式建筑

1.1 BIM 概述

BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計方面將傳統(tǒng)的以二維平面信息為主的設(shè)計方式轉(zhuǎn)化為以三維甚至五維立體信息為主的設(shè)計方法。該技術(shù)通過建筑信息的建模來實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、三維可視化模擬、周期管理、成本管理等眾多管理工作，不同專業(yè)的設(shè)計人員可以通過視覺觀察的方式直接進行建筑信息的解讀、溝通和協(xié)調(diào)，打破了專業(yè)差異造成的溝通困難，是未來的主流發(fā)展方向。

1.2 預(yù)制裝配式施工設(shè)計概述

在過去的建筑施工過程中常常在施工現(xiàn)場來完成各種建筑基礎(chǔ)的澆筑、管材的現(xiàn)場配置和安裝等作業(yè)，這種施工方式會進一步導(dǎo)致各種作業(yè)面雜亂地交織在一起且施工的安全風(fēng)險也因此而變得非常高。例如，垂直作業(yè)面上的交叉作業(yè)會導(dǎo)致物體打擊傷害的風(fēng)險大幅度增加。預(yù)制裝配式施工的思路是將一些具備條件的建筑結(jié)構(gòu)在預(yù)制廠進行事先組裝，然后在運輸至施工現(xiàn)場進行整體安裝。顯而易見的是這種建筑設(shè)計方法在有效規(guī)避傳統(tǒng)施工技術(shù)部分缺陷的同時提高整體的施工效率[1]。

1.3 應(yīng)用分析

（1）協(xié)同設(shè)計。缺乏有效的信息溝通渠道導(dǎo)致傳統(tǒng)的建筑設(shè)計方法難以實現(xiàn)不同專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計，而這種情況也會進一步導(dǎo)致設(shè)計效率低下、設(shè)計出現(xiàn)錯誤的概率上升等問。BIM 技術(shù)的運用可以讓不同專業(yè)的設(shè)計人員通過設(shè)計結(jié)果的融合與共享來達到有效地協(xié)同設(shè)計。通常情況下有些專業(yè)的設(shè)計工作需要建立在其他專業(yè)的設(shè)計基礎(chǔ)之上。如果采用BIM 技術(shù)可以讓建筑設(shè)計人員利用可視化的三維立體模型來開展不同專業(yè)之間的高效率配合[2]。

（2）便于糾錯。傳統(tǒng)的基于二維建筑信息設(shè)計的方法導(dǎo)致不同專業(yè)的設(shè)計人員難以有效地理解其他專業(yè)的設(shè)計圖紙，進而有可能在相互配合的過程中發(fā)生難以預(yù)料的錯誤。BIM 技術(shù)通過三維可視化的模擬技術(shù)將那些二維的平面圖紙轉(zhuǎn)化為可以通過眼睛直接觀察到的立體結(jié)構(gòu)，這樣就可以讓不同專業(yè)的設(shè)計人員通過電腦模型直接發(fā)現(xiàn)設(shè)計過程中存在的管線沖突、結(jié)構(gòu)沖突或者其他方面的設(shè)計缺陷。

（3）便于預(yù)制構(gòu)建的標(biāo)準化設(shè)計。裝配式建筑設(shè)計的一大特點就是將事先設(shè)計好的各種小單元建筑構(gòu)件通過組合拼接地方式形成更大的建筑結(jié)構(gòu)。通常情況下建筑設(shè)計人員可以把同一類型的功能模塊設(shè)計成多種尺寸和樣式以便于在設(shè)計過程中進行快速的調(diào)整。例如，建筑物種門窗結(jié)構(gòu)往往只是在尺寸和樣式上存在一定的差異，設(shè)計人員可以在日常工作中對這一類建筑結(jié)構(gòu)的類型進行長期地積累，進而在設(shè)計過程中方面地開展設(shè)計風(fēng)格地更換。

2 BIM 技術(shù)與現(xiàn)場綠色施工

2.1 BIM 與材料的節(jié)約

首先，裝配式建筑施工過程中需要對大量的設(shè)備、管線、電纜等裝置進行設(shè)計和安裝，建筑結(jié)構(gòu)和各種配套設(shè)施的復(fù)雜性以及設(shè)計人員之間的配合不協(xié)調(diào)導(dǎo)致不少設(shè)計存在缺陷，進而在實際施工過程中造成比較嚴重的施工材料浪費問題。BIM 技術(shù)的運用可以讓建筑設(shè)計人員通過三維可視模擬發(fā)現(xiàn)設(shè)計存在的各種問題并及時采取措施進行補救，例如，管線的碰撞，材料浪費問題自然會得到有效的規(guī)避。

2.2 BIM 與土地的節(jié)約

BIM 技術(shù)可以通過對建筑物模型參數(shù)的修改來迅速地完成設(shè)計地更改和優(yōu)化，進而可以通過該技術(shù)對建筑場地進行動態(tài)化的管理。在整個施工過程中始終通過這種方式讓場地的使用率處在一個比較高的水平之上。而在建筑物的初步設(shè)計中可以通過結(jié)構(gòu)上的對比和優(yōu)化將整個建筑物對土地的利用率提高到一定的程度。

2.3 BIM 與水的節(jié)約

由Autodesk 公司專門為了建筑信息建模開發(fā)的Revit 系列軟件可以幫助工程技術(shù)人員設(shè)計施工現(xiàn)場的臨時給排水管網(wǎng)系統(tǒng)，工程技術(shù)人員完全可以在此基礎(chǔ)上建立可循環(huán)的水處理系統(tǒng)。設(shè)計重點是建筑施工企業(yè)臨時生活區(qū)中的生活用水系統(tǒng)、施工現(xiàn)場的混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護用水以及除塵清潔用水等等。工程技術(shù)人員可可以利用BIM 技術(shù)和相關(guān)的軟件對水系統(tǒng)的回收能力進行有效地模擬。

2.4 BIM 與能源的節(jié)約

①Revit 軟件還可以幫助工程技術(shù)人員開展施工現(xiàn)場照明系統(tǒng)的三維可視化模型的建立，這一功能可以幫助工程技術(shù)人員通過科學(xué)地模擬來實現(xiàn)施工現(xiàn)場照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計。其關(guān)鍵是如何在施工區(qū)域內(nèi)布置數(shù)量最少的燈具同時還要滿足現(xiàn)場照明的需要。②BIM 技術(shù)強大的三維建模能力和施工前糾錯能力可以有效地減少設(shè)計失誤造成的施工材料浪費、能源浪費等，這些益處都能直接地或者間接地起到節(jié)約能源的作用。

2.5 BIM 與環(huán)境保護

首先，建立在BIM 技術(shù)上的裝配式建筑施工方法可以大幅度提高施工現(xiàn)場的作業(yè)速度，進而有效地減少了建筑施工造成的噪音污染對周邊人群的影響。因為預(yù)制裝配式施工將大量的建筑構(gòu)建在預(yù)制廠中提前進行了安裝，進而可以大幅縮減施工現(xiàn)場的工程量和作業(yè)時間。

3 實例分析

3.1 項目概述

G21 項目位于南京市浦口區(qū)江浦街道，該地塊為二類居住用地，用地面積32621.8m2，根據(jù)相關(guān)政策要求，中糧項目9 棟樓的預(yù)制裝配率均需滿足≥50%的要求。該項目屬于綠色設(shè)計標(biāo)識認證最高級別，在整個江蘇省排前10 名，為南京區(qū)域公司第一個三星認證的小區(qū)。

3.2 BIM 的應(yīng)用分析

（1）該項目在建設(shè)過程中廣泛使用BIM 技術(shù)來實現(xiàn)預(yù)制裝配式施工，例如，使用BIM 技術(shù)來建立建筑模型并完成預(yù)制裝配率報表。同時該項目還使用BIM 技術(shù)實現(xiàn)對G21 地塊項目的深化設(shè)計，例如對剪力墻、保溫墻板、陽臺隔墻以及預(yù)制樓梯等進行深化設(shè)計，如圖1 所示。

（2）本項目在綠色施工方面的應(yīng)用可以從環(huán)境監(jiān)測中得到充分的體現(xiàn)，該項目通過BIM 軟件對項目的噪音情況、建筑垃圾清理程度、工地污水的排放情況以及PM10 粉塵顆粒物等進行實時化的、智能化的監(jiān)管，從而滿足綠色施工的要求。

圖1 G21 項目標(biāo)準層BIM 模型

4 結(jié)束語

綠色施工和預(yù)制裝配式施工憑借各自的重要作用成為現(xiàn)階段建筑設(shè)計和施工過程中的重要發(fā)展方向。BIM 作為一種非常強大的建筑信息模擬技術(shù)在以上兩種施工技術(shù)中都具有非常重要的應(yīng)用價值，本文從技術(shù)層面研究了BIM 技術(shù)在以上兩種施工方法中發(fā)揮的作用。