BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

袁祥

（四川芙蓉川南建設(shè)工程有限公司）

1 引言

目前，中國(guó)的現(xiàn)代化進(jìn)程已取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，城市化建設(shè)的步伐也在加快。城市發(fā)展創(chuàng)造了許多就業(yè)機(jī)會(huì)，改善了城鎮(zhèn)居民的生活條件。在這樣的背景下，建筑工程設(shè)計(jì)師需要結(jié)合當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)水平不斷優(yōu)化裝配式建筑設(shè)計(jì)，滿足人們對(duì)建筑外觀、舒適性、功能性的需求。在裝配式建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化的過(guò)程中，建筑設(shè)計(jì)師務(wù)必以確保裝配式建筑的質(zhì)量為設(shè)計(jì)前提，滿足人們的需求，促進(jìn)建筑業(yè)的發(fā)展。

2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

BIM技術(shù)是對(duì)一定數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和匯總，針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行智能化的分析和選擇。在裝配式建筑設(shè)計(jì)探索的過(guò)程中，人們要提高工作的能力以及效率。BIM技術(shù)的出現(xiàn)很大的滿足了個(gè)體的不足，大大提高了設(shè)計(jì)的廣度和深度。BIM技術(shù)是基于Web的設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

2.1 模擬性及執(zhí)行性

BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)通常用于設(shè)計(jì)領(lǐng)域。例如，可以使用BIM技術(shù)查看建筑物的傳遞方式。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員通過(guò)規(guī)劃決策，確保管理人員可以通過(guò)BIM技術(shù)了解建筑物的進(jìn)度。

2.2 項(xiàng)目的可視化

BIM技術(shù)具有可視化特點(diǎn)，它是所見(jiàn)即所得的形式。近年來(lái)，依靠單純的施工圖紙以及人們的想象力已經(jīng)不能完成大型建筑的設(shè)計(jì)，BIM的可視化技術(shù)通過(guò)創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)或者一系列圖像將設(shè)計(jì)以立體形式表現(xiàn)出來(lái)，從而為客戶展示更加直觀的設(shè)計(jì)方案。這樣不僅可以提升工作效率，還可以吸引客戶，提高業(yè)務(wù)單量。在具體制定建筑計(jì)劃時(shí)，依據(jù)方案圖紙與各個(gè)部分進(jìn)行溝通和決策，最終完成改善工作效率的目標(biāo)。

3 BIM技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用

3.1 BIM技術(shù)在碰撞檢查中的應(yīng)用

基于沖突的解決方案和計(jì)劃的制定，施工團(tuán)隊(duì)可以集成3D計(jì)劃以適應(yīng)結(jié)構(gòu)模擬。在傳統(tǒng)的二維圖設(shè)計(jì)中，通過(guò)單一的專(zhuān)業(yè)校審很難發(fā)現(xiàn)比較隱蔽的沖突。但是通過(guò)BIM進(jìn)行三維校對(duì)后，很多在設(shè)計(jì)過(guò)程中隱藏的碰撞和沖突都可以被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。施工設(shè)計(jì)的問(wèn)題可以得到解決，從而提高施工質(zhì)量。

3.2 精細(xì)化管理

基于BIM的精細(xì)化管理控制系統(tǒng)，不僅可以有效控制施工現(xiàn)場(chǎng)的原材料使用，還可以在一定程度上提高具體施工工作的效率和工程的質(zhì)量。

3.3 4D施工模擬

4D施工模擬使建設(shè)成本降低。在使用過(guò)程中可以根據(jù)內(nèi)容進(jìn)行開(kāi)發(fā)，以滿足所有者對(duì)質(zhì)量不斷增長(zhǎng)的需求。

4 加強(qiáng)裝配式建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平越來(lái)越高，逐步開(kāi)始追求“住”的高標(biāo)準(zhǔn)生活環(huán)境，在這種大環(huán)境趨勢(shì)下，建筑設(shè)計(jì)行業(yè)快速的發(fā)展起來(lái)。在建筑設(shè)計(jì)中，裝配式建筑的優(yōu)化可以提高住房的可持續(xù)發(fā)展水平，在滿足建設(shè)住宅房屋需求的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)綠色、環(huán)保、節(jié)能和低耗的目標(biāo)。

4.1 設(shè)計(jì)優(yōu)化原則

在裝配式建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中設(shè)計(jì)師需要遵循以下原則：

①安全原則，安全始終是建筑施工的第一要?jiǎng)?wù)；

②功能原則，過(guò)去住房建設(shè)功能相對(duì)單一，但是隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)住房的需求發(fā)生了巨大變化；

③經(jīng)濟(jì)原則，在建筑裝修中遵循經(jīng)濟(jì)原則可以節(jié)省建筑資源，減少建筑投資成本，并有效地提高公司的經(jīng)濟(jì)效益。

一般而言，有效的住房裝配式建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)在安全性和功能性的前提下，節(jié)省資源降低成本，以使住房項(xiàng)目獲得最大的收益。

4.2 結(jié)構(gòu)整體及局部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)

房屋的整體設(shè)計(jì)是否合理，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)、外觀等進(jìn)行判斷。只有整體結(jié)構(gòu)的住宅優(yōu)化設(shè)計(jì)才能滿足新時(shí)代人們的需求。合理的局部設(shè)計(jì)可以幫助房屋分擔(dān)受力點(diǎn)，并在某些區(qū)域避免因過(guò)大應(yīng)力導(dǎo)致房屋墻壁破裂。這些施工中的細(xì)節(jié)問(wèn)題都可以通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算，使建筑施工順利進(jìn)行。另外，房屋的地板框架可以使用金屬棒等材料，有效提高房屋的建造質(zhì)量。

4.3 利用BIM進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

4.3.1 場(chǎng)地建設(shè)

①建筑中常用的BIM模型基于三維數(shù)字技術(shù)，創(chuàng)建用于數(shù)字空間測(cè)量和站點(diǎn)高度計(jì)算的數(shù)字高程模型。以“分析位置”模型為例，設(shè)置“絕對(duì)高度”值，讀取DⅤG或DGN格式的3D輪廓數(shù)據(jù)，最后將其讀取到read文件中以創(chuàng)建地理位置。

②空間分析的內(nèi)容包括海拔分析和空間分析。具體包括高度分析、邊坡分析、形狀分析、排水分析。綠色建筑的設(shè)計(jì)可以使用BIM架構(gòu)軟件Civil3D分析高度。坡度分析根據(jù)坡度將站點(diǎn)與不同位置分開(kāi)，并為道路設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。

4.3.2 總進(jìn)度表

在設(shè)計(jì)的初始階段，BIM技術(shù)用于科學(xué)分析項(xiàng)目的天氣情況，以及建筑物的光、風(fēng)和熱效應(yīng)，以確定建筑物的最佳結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)者可以考慮使用太陽(yáng)能，以實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能目標(biāo)。在分析冷空氣時(shí)，將依據(jù)建筑物相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)確定。在建筑物的熱分析結(jié)果中，藍(lán)色是冬天，紅色是夏天。

4.4 抗震功能及樁基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)

房屋結(jié)構(gòu)抗震功能的優(yōu)化十分重要。在建造房屋之前，有必要記錄地形并了解當(dāng)?shù)厍闆r，然后在實(shí)際建造中使用具有減震功能的鋼筋混凝土材料。任何建筑物的建造都需要一個(gè)樁基礎(chǔ)，通過(guò)支柱將負(fù)荷傳遞到地面，幫助房屋承受重量。具有樁基礎(chǔ)的房屋建設(shè)安全性比沒(méi)有樁基礎(chǔ)的房屋安全性高得多。通常，樁基礎(chǔ)分為兩種：預(yù)制樁和現(xiàn)場(chǎng)澆筑樁。在設(shè)計(jì)建筑物之前，必須評(píng)估用于建造房屋的載荷和周?chē)牡乩項(xiàng)l件，選擇合適的樁基礎(chǔ)。

4.5 綠色建筑設(shè)計(jì)中通常使用的BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

4.5.1 建筑協(xié)作

BIM技術(shù)為設(shè)計(jì)人員提供了很好的信息共享平臺(tái)。設(shè)計(jì)師可以了解建筑的所有細(xì)節(jié)，便于進(jìn)行多專(zhuān)業(yè)的協(xié)同作業(yè)。

4.5.2 提高工作效率

架構(gòu)設(shè)計(jì)是在架構(gòu)常用的BIM平臺(tái)上完成的。所有建筑細(xì)節(jié)都存儲(chǔ)在建筑常用的BIM數(shù)據(jù)庫(kù)中，因此可以解決建筑物信息的問(wèn)題，提高信息效率。

4.6 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展望

人為的創(chuàng)造力對(duì)裝配式建筑的設(shè)計(jì)具有積極的影響，將BIM技術(shù)融入裝配式建筑形式中，不僅可以幫助設(shè)計(jì)師減輕工作壓力，縮短工時(shí)，還可以促進(jìn)美術(shù)教育的發(fā)展。借助BIM技術(shù)，可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)裝配式建筑和設(shè)計(jì)知識(shí)。裝配式建筑表現(xiàn)形式多種多樣，它們會(huì)隨著時(shí)間而改變，但是裝配式建筑的本質(zhì)不會(huì)改變。裝配式建筑的發(fā)展對(duì)建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量整體提高有著至關(guān)重要的作用。在裝配式建筑設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)的使用離不開(kāi)人類(lèi)的參與和領(lǐng)導(dǎo)。BIM技術(shù)算法具有突出優(yōu)勢(shì)，在裝配式建筑領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是，BIM技術(shù)雖然可以幫助人們完成設(shè)計(jì)工作的一部分，但是可能無(wú)法完全抵消人們的思維和分析能力。BIM技術(shù)可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成大量數(shù)據(jù)分析，可以解決設(shè)計(jì)過(guò)程中耗時(shí)耗力問(wèn)題，但無(wú)法分析人們豐富的思想和感情，因此BIM技術(shù)對(duì)于裝配式建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展仍然具有很大缺陷。從BIM技術(shù)在裝配式建筑應(yīng)用過(guò)程中，我們可以看到，BIM技術(shù)無(wú)法完全獲得高級(jí)類(lèi)別的智能化和情感智能，這導(dǎo)致了裝配式建筑設(shè)計(jì)中的BIM技術(shù)無(wú)法完全代表人腦。

4.7 在裝配式建筑設(shè)計(jì)中使用BIM技術(shù)的價(jià)值

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)的強(qiáng)大發(fā)展，設(shè)計(jì)師可以使用大量的設(shè)計(jì)軟件將自己的靈感變現(xiàn)。他們可以使用計(jì)算機(jī)上大量的選項(xiàng)來(lái)創(chuàng)作更多作品。比如，設(shè)計(jì)師可以BIM技術(shù)進(jìn)行多元化的設(shè)計(jì)。

裝配式建筑設(shè)計(jì)者往往不能將不同的建筑搭配到大眾喜歡的程度，因?yàn)榻ㄖ旧砭哂凶约旱暮x，所以建筑的質(zhì)量將直接影響圖像的組成結(jié)果，在此過(guò)程中，BIM技術(shù)基于數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行合理的搭配將會(huì)大大提高裝配式建筑設(shè)計(jì)的價(jià)值。

5 結(jié)語(yǔ)

相關(guān)負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)確保此類(lèi)技術(shù)可以在施工過(guò)程中發(fā)揮重要作用，并確保完成施工項(xiàng)目，達(dá)到把控建筑質(zhì)量和提高管理效率的目標(biāo)。