裝配式建筑設(shè)計(jì)中的BIM方法應(yīng)用分析

陳飛飛

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑行業(yè)也得到了飛速地進(jìn)步，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著重要地位，由于傳統(tǒng)建筑工程具有周期長(zhǎng)、投資大等特點(diǎn)，以及人們對(duì)現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方式的不了解等原因影響，導(dǎo)致其存在諸多問(wèn)題，本文主要針對(duì)裝配式工程施工技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析與探討。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì);BIM技術(shù);綜合運(yùn)用

一、引言

隨著我國(guó)建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，建筑工程數(shù)量不斷增加，在施工過(guò)程中，對(duì)于設(shè)計(jì)、建造及后期維護(hù)等各方面都提出了更高層次要求。而裝配式建筑設(shè)計(jì)作為一種新型技術(shù)手段被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。但是就目前情況來(lái)看，很多企業(yè)并沒(méi)有意識(shí)到BIM所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)和影響，也沒(méi)有重視這項(xiàng)工作實(shí)施起來(lái)困難重重，另外由于我國(guó)傳統(tǒng)觀念以及人們生活水平的限制，導(dǎo)致大部分建筑項(xiàng)目采用的是粗放型模式，缺乏科學(xué)性與合理化設(shè)計(jì)等問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了建筑工程的發(fā)展速度。

二、BIM技術(shù)的基本理論

（一）BIM技術(shù)的定義

BIM就是將建筑信息數(shù)字化，是利用三維空間分析技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)進(jìn)行模擬的一種計(jì)算模型。在設(shè)計(jì)施工時(shí)運(yùn)用這個(gè)軟件可以很好地對(duì)工程建設(shè)中所需材料、人力的使用情況及各階段工作量等參數(shù)進(jìn)行收集整理，并建立圖形庫(kù)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)就能快速有效便捷地獲取這些數(shù)據(jù)信息，并且能夠根據(jù)這些數(shù)據(jù)資料迅速做出相應(yīng)判斷與決策。

（二）BIM技術(shù)的構(gòu)成要素

BIM技術(shù)的構(gòu)建過(guò)程主要包括了三個(gè)要素：信息收集、模型建立和數(shù)據(jù)處理。

1、信息收集。在這個(gè)階段，要對(duì)大量的建筑施工圖紙進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)信息量、分布情況等方面因素來(lái)了解工程項(xiàng)目各個(gè)環(huán)節(jié)中所需資源數(shù)量以及實(shí)際使用要求，然后再根據(jù)這些資料確定需要哪些材料和設(shè)備，并將其轉(zhuǎn)化為可以利用或可循環(huán)使用的產(chǎn)品或者原材料等等相關(guān)參數(shù)，最后還要收集一些數(shù)據(jù)并整理成一個(gè)完整系統(tǒng)。

2、模型建立。主要是指對(duì)建筑信息進(jìn)行共享，建筑物與管道系統(tǒng)中可識(shí)別、可監(jiān)控或自動(dòng)處理的數(shù)據(jù)，通過(guò)三維建模，把這些參數(shù)輸入到BIM數(shù)據(jù)庫(kù)。在整個(gè)設(shè)計(jì)階段可以得到相關(guān)構(gòu)件和設(shè)備圖紙上所需的所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在工程建設(shè)過(guò)程中需要將各部件及配件、材料堆放于模型庫(kù)內(nèi)時(shí)可以直接進(jìn)行定位并生成二維圖形信息以方便后續(xù)工作的跟蹤與控制。

3、數(shù)據(jù)處理。主要是利用計(jì)算機(jī)軟件，對(duì)模型進(jìn)行分析，建立三維模型，在完成建模后再將其導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫(kù)中。通過(guò)BIM的自動(dòng)識(shí)別功能可以快速地獲取相關(guān)信息并及時(shí)反饋給用戶(hù)和設(shè)計(jì)師，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同對(duì)象之間、同一類(lèi)物與物體間或同一部件上所存在的事物進(jìn)行關(guān)聯(lián)性計(jì)算以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等操作，可以根據(jù)不同類(lèi)型物品之間或者相同種類(lèi)物品內(nèi)部關(guān)系，建立相應(yīng)模型庫(kù)[1]。

（三）BIM技術(shù)的概念

BIM技術(shù)的概念最早是由美國(guó)提出，其具體含義如下：BIM技術(shù)能夠?qū)⒔ㄖ畔⑴c建筑工程進(jìn)行有效地整合，通過(guò)數(shù)字化模型對(duì)施工過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以及設(shè)計(jì)圖紙等資料加以處理。同時(shí)也可以利用三維立體空間來(lái)模擬出建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這樣就能為工程設(shè)計(jì)提供更加豐富的資料。

（四）BIM技術(shù)的表達(dá)方式

BIM技術(shù)的表達(dá)方式，是指建筑信息模型，包括建筑物本身和周?chē)h(huán)境以及空間之間的關(guān)系。通過(guò)構(gòu)建一個(gè)三維立體圖格可以將整個(gè)工程施工過(guò)程分解為若干個(gè)不同功能的構(gòu)件，在這個(gè)二維平面內(nèi)進(jìn)行建模后再利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)其數(shù)據(jù)處理分析、模擬、計(jì)算等工作，完成最終形成建筑物體量模型及管線布置情況;然后根據(jù)BIM技術(shù)中所定義出各個(gè)專(zhuān)業(yè)信息，例如墻柱鋼筋網(wǎng)和管道網(wǎng)絡(luò)等。

三、BIM技術(shù)在裝配式建筑的現(xiàn)狀

在建筑行業(yè)中，裝配式施工技術(shù)已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用，但就目前我國(guó)現(xiàn)有狀況來(lái)看還是處于發(fā)展階段。首先是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念與現(xiàn)場(chǎng)情況脫節(jié)，由于在實(shí)際工程建設(shè)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)大量材料、工件等相關(guān)數(shù)據(jù)信息滯后問(wèn)題以及對(duì)新工藝和技術(shù)不熟悉造成返修率較高。其次就是缺乏專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)且具有豐富經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員、指導(dǎo)人員和操作隊(duì)伍，這也增大了裝配式建筑施工成本及風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率。

四、BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐

（一）數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集的過(guò)程，主要包括對(duì)設(shè)計(jì)圖紙和施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的模擬，以及在裝配式建筑項(xiàng)目的實(shí)踐，這些都是建筑設(shè)計(jì)信息模型構(gòu)建時(shí)必須要考慮到并處理的。通過(guò)BIM技術(shù)建立起一個(gè)三維空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)等各種復(fù)雜數(shù)據(jù)之間關(guān)聯(lián)關(guān)系與組合關(guān)系之間相互轉(zhuǎn)換，同時(shí)還可以將各專(zhuān)業(yè)間所涉及用到的各類(lèi)管線、設(shè)備進(jìn)行分類(lèi)放置后存入數(shù)據(jù)庫(kù)中便于日后對(duì)其使用和維護(hù)，這樣一來(lái)就大大提高了建筑施工過(guò)程管理效率以及減少資源浪費(fèi)[2]。

（二）建筑信息模型參數(shù)

BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)建筑信息模型參數(shù)化，通過(guò)對(duì)建筑物進(jìn)行建模，可以有效地將各專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可計(jì)算的三維空間模型。在裝配式設(shè)計(jì)中利用該軟件來(lái)確定各個(gè)專(zhuān)業(yè)構(gòu)件之間、以及不同材料間相互連接關(guān)系等問(wèn)題，同時(shí)也能直觀展示出所需要繪制到二維平面圖和立體圖中的各種建筑材料、結(jié)構(gòu)物及其它相關(guān)屬性特征等情況，還能夠根據(jù)實(shí)際狀況調(diào)整建筑參數(shù)并及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)師，從而對(duì)建筑工程進(jìn)行優(yōu)化處理，使其達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果。

（三）建筑信息模型的優(yōu)化

在裝配式建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模型信息的優(yōu)化，主要是通過(guò)三維可視化來(lái)進(jìn)行分析。由于傳統(tǒng)施工圖紙存在一定程度上重復(fù)性和穩(wěn)定性差等問(wèn)題，所以需要使用先進(jìn)軟件建立出一套完整、規(guī)范且高效快捷并具有較高準(zhǔn)確性以及科學(xué)合理性特征的工程建設(shè)方案數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理與維護(hù)工作，可以有效地避免傳統(tǒng)施工圖紙出現(xiàn)錯(cuò)誤[3]。

（四）BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的可行性

首先，裝配式建筑的設(shè)計(jì)施工周期短，可以在最短的時(shí)間內(nèi)得到最大利益。其次高效性，在裝配式建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分利用BIM技術(shù)，提高效率，通過(guò)運(yùn)用該軟件可以對(duì)建筑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化與完善。最后就是綠色生態(tài)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)工作相結(jié)合，在后期使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境污染小、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用等等特點(diǎn)都表明了BIM技術(shù)具有非常大的優(yōu)勢(shì)及可行性，因此也成為建筑行業(yè)新時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)的主要方向之一。

五、BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的綜合運(yùn)用

設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用：

在傳統(tǒng)的建筑工程項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)師通常都將重點(diǎn)放在如何提高建筑質(zhì)量和降低工程造價(jià)方面，而忽略了裝配式設(shè)計(jì)方法對(duì)建筑設(shè)計(jì)階段所產(chǎn)生的影響，但是隨著人們生活水平不斷提升以及對(duì)于居住環(huán)境要求越來(lái)越高等因素使得裝配式技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，其中重點(diǎn)是如何在設(shè)計(jì)中合理運(yùn)用BIM模型進(jìn)行優(yōu)化配置和管理，以達(dá)到提高建筑質(zhì)量的目的。

施工階段的應(yīng)用：

由于建筑結(jié)構(gòu)本身就是一個(gè)三維立體空間體，所以對(duì)于其建模就有了更高層次要求：首先保證構(gòu)件之間連接準(zhǔn)確，其次確保各個(gè)部位能夠順利安裝和拆卸，最后使整個(gè)工程在建設(shè)過(guò)程當(dāng)中避免出現(xiàn)重復(fù)搭接的現(xiàn)象發(fā)生從而提高施工效率，降低返工率以及材料浪費(fèi)情況[4]。

其他階段的應(yīng)用：

建筑信息模型（BIM）技術(shù)還能在管理、運(yùn)營(yíng)階段進(jìn)行使用。在管理階段，BIM技術(shù)可以采用可視化技術(shù)，對(duì)建筑進(jìn)行動(dòng)態(tài)化管理，了解建筑的實(shí)際參數(shù)，構(gòu)思建筑的調(diào)整方向，并在添加建筑設(shè)施時(shí)，提供指導(dǎo)作用，避免出現(xiàn)材料浪費(fèi)的情況，實(shí)現(xiàn)人工成本的有效管理。在運(yùn)營(yíng)階段，BIM技術(shù)能夠?qū)ㄖ氖┕み^(guò)程和施工材料進(jìn)行存儲(chǔ)，并記錄設(shè)備的參數(shù)和調(diào)整記錄，讓運(yùn)營(yíng)方能夠?qū)ㄖO(shè)施進(jìn)行日常維護(hù)，節(jié)約成本費(fèi)用。

六、結(jié)論

裝配式建筑是一種新型的現(xiàn)代建筑工程，其施工技術(shù)的先進(jìn)性和優(yōu)越性在一定程度上決定著我國(guó)未來(lái)的工業(yè)化發(fā)展水平?；诖吮尘?，本文結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)該行業(yè)中各企業(yè)開(kāi)展的BIM應(yīng)用進(jìn)行了分析。首先介紹了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)階段建筑工程建設(shè)管理現(xiàn)狀以及傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與實(shí)際情況相結(jié)合后發(fā)現(xiàn)：傳統(tǒng)建筑業(yè)存在效率低、成本高、周期長(zhǎng)等問(wèn)題，而裝配式施工技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高效的節(jié)能減排效果，因此在國(guó)內(nèi)已經(jīng)成為主流發(fā)展方向之一。

參考文獻(xiàn)：

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