基于BIM技術(shù)的裝配式建筑設(shè)計與建造研究

叢巍橫 （中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司東北分院，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 前言

科技水平的帶動著人們生活水平質(zhì)量的提高，在工程設(shè)計施工中人們越來越注重施工效率、減少對環(huán)境的破壞，因裝配式建筑能很好地解決這一問題，就在建筑行業(yè)中得以快速的推廣與發(fā)展。目前BIM 技術(shù)得以迅猛的發(fā)展，BIM 技術(shù)的應(yīng)用能實現(xiàn)多專業(yè)的協(xié)同發(fā)展、高效率的完成參數(shù)化建模等，所以在裝配式建筑中得以廣泛應(yīng)用。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計與建造領(lǐng)域的應(yīng)用價值與優(yōu)勢

BIM 技術(shù)又被稱為建筑信息模型技術(shù)，該技術(shù)依托數(shù)字仿真虛擬化系統(tǒng)為基礎(chǔ)，針對具體的建筑項目設(shè)計需求，將其中相關(guān)的數(shù)據(jù)信息、設(shè)備性能參數(shù)等進行處理，通過一系列的收集、整理、加工、分析、合成環(huán)節(jié)后，構(gòu)建起完善的三維建模系統(tǒng)，將建筑物的實際效果高度還原出來。BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計與建造領(lǐng)域就要具備以下幾個方面的優(yōu)勢與應(yīng)用價值：

2.1 提高設(shè)計效率

相較于傳統(tǒng)工程設(shè)計，設(shè)計人員需要開展許多諸如工程信息采集、數(shù)據(jù)分析和參數(shù)計算等具有高重復(fù)性、基礎(chǔ)性的工作，以及各項設(shè)計參數(shù)、相關(guān)施工規(guī)范的對照分析等工作，利用BIM技術(shù)的裝配式建筑設(shè)計僅需要工作人員將相關(guān)的工程信息和設(shè)計標準導(dǎo)入軟件，就可實現(xiàn)在短時間內(nèi)設(shè)計出切實可行的方案，并找出方案中存在的具體問題，代替了人工繪圖和數(shù)據(jù)采集等設(shè)計工作。

2.2 推動模型可視化與仿真化發(fā)展

BIM技術(shù)具有出色的可視化和仿真化特點。作為一項復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計項目，通常只有專業(yè)的工作人員才能理解相關(guān)專業(yè)術(shù)語和信息，但實際展示中還要向非專業(yè)團隊展示建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計成果，因此設(shè)計人員可利用BIM 技術(shù)將設(shè)計轉(zhuǎn)化為可視化的結(jié)構(gòu)模型，確保建筑團隊的工作人員更清楚的了解工程師的意圖。

2.3 提升建筑行業(yè)的專業(yè)化水平

BIM 技術(shù)可以通過建立可視化、模擬性較高的建筑模型來對真題項目進行合理的規(guī)劃預(yù)測，并調(diào)配物質(zhì)的運用和安排。利用BIM技術(shù)可以進一步改善裝配式建筑項目的設(shè)計過程中出現(xiàn)的科學(xué)技術(shù)問題。可以說，在裝配式建筑設(shè)計中應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠充分實現(xiàn)信息化與工業(yè)化的有機結(jié)合，既大幅提升了裝配式建筑的科學(xué)性和專業(yè)化水平，同時也提高了建筑行業(yè)的完善程度和智能化建設(shè)。

2.4 實現(xiàn)預(yù)制結(jié)構(gòu)部件的標準化設(shè)計

借助BIM 技術(shù)對裝配式建筑設(shè)計進行優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)裝配式建筑預(yù)制結(jié)構(gòu)部件的標準化設(shè)計，包括預(yù)制結(jié)構(gòu)部件的規(guī)格、尺寸、樣式等各個方面，均可以提高其設(shè)計標準性。針對裝配式建筑設(shè)計的相關(guān)信息，利用BIM技術(shù)進行收集、整合、歸類、共享和存儲，建立起完善的裝配式建筑預(yù)制結(jié)構(gòu)部件標準數(shù)據(jù)存儲庫，在其中規(guī)范不同部件的設(shè)計性能數(shù)據(jù)信息，將其詳細、準確的記錄和保存下來，為后續(xù)的裝配式建筑設(shè)計工作提供數(shù)據(jù)支持。

3 BIM技術(shù)的裝配式建筑設(shè)計與建造應(yīng)用

3.1 建筑規(guī)劃

合理使用BIM 技術(shù)，能在建筑規(guī)劃階段發(fā)揮出良好的效果。首先，可以對場地進行分析，通過BIM 技術(shù)進行選址，可以在眾多的地理信息中選擇最適合該工程建筑的地點，能夠有效地降低環(huán)境對設(shè)計的沖突和影響。BIM技術(shù)能夠?qū)龅匦畔⑴c空間信息統(tǒng)一結(jié)合分析，幫助工程項目總體負責(zé)人科學(xué)選定項目建設(shè)區(qū)域。其次，可以運用BIM技術(shù)調(diào)整工程圖紙，通過將實地環(huán)境中的建筑設(shè)計進行相應(yīng)比例的縮放，使建設(shè)的圖紙模型與實際結(jié)構(gòu)和材料能夠相互關(guān)聯(lián)，例如：建設(shè)某一個構(gòu)件的模型，使其參數(shù)與整體構(gòu)件模型進行關(guān)聯(lián)，調(diào)整其中一個數(shù)據(jù)時，其他相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)會隨著變化進行相應(yīng)的改變，方便設(shè)計師對設(shè)計方案進行修改，減少修改中出現(xiàn)的誤差。最后利用BIM 技術(shù)可以調(diào)節(jié)各個方面的矛盾，例如在改變某一數(shù)據(jù)時，其他相應(yīng)數(shù)據(jù)同時改變，不需要設(shè)計師一一修改，減少其中存在的誤差，防止出現(xiàn)設(shè)計與施工不符的現(xiàn)象發(fā)生。同時，利用BIM 技術(shù)可以將裝配式建筑設(shè)計中的各個環(huán)節(jié)進行調(diào)節(jié)，消除其中矛盾，增強建筑設(shè)計的合理性和可行性。

3.2 三維建模

利用實際測繪得到的數(shù)據(jù)結(jié)合設(shè)計師的設(shè)計方案，可以構(gòu)建出裝配式建筑的三維立體仿真模型。通過該模型，設(shè)計人員可以直觀看到裝配式建筑結(jié)構(gòu)部件的尺寸和設(shè)計及展示效果，利用模型來檢測建筑的各方面性能，能夠?qū)⒀b配式建筑設(shè)計精準度大大提高，同時，可以將設(shè)計中出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)或數(shù)據(jù)進行調(diào)整，通過三維立體模型，可以檢查整體建筑各個環(huán)節(jié)的細節(jié)，對其進行有效的監(jiān)督和管理。

3.3 數(shù)據(jù)庫建立

隨著BIM 技術(shù)在建筑行業(yè)的廣泛應(yīng)用，許多建筑工程企業(yè)都將建筑數(shù)據(jù)傳入到BIM 設(shè)計數(shù)據(jù)庫中，該數(shù)據(jù)庫中包含各種建筑信息模型、相關(guān)的裝配式建筑設(shè)計資料、建筑中所需預(yù)制部件的設(shè)計資料等，工程師可以對數(shù)據(jù)庫中的資料進行參考、整合、歸類等，獲取其中的有效信息，幫助構(gòu)建自己的裝配式建筑設(shè)計方案，使建筑方案設(shè)計更加完整。

3.4 構(gòu)件設(shè)計制造

在裝配式建筑設(shè)計中，預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格對于整體工程來說非常重要。因此，在生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件時，生產(chǎn)廠商需要與施工隊進行細致的商討，以確保生產(chǎn)出的預(yù)制構(gòu)件能夠正常使用。使用BIM 技術(shù)可以將構(gòu)件的尺寸、材質(zhì)、數(shù)量等要求進行明確的規(guī)定，將數(shù)據(jù)直接報給生產(chǎn)廠家，廠家根據(jù)詳細數(shù)據(jù)生產(chǎn)出完全符合要求的構(gòu)件，極大地提高構(gòu)件的利用率，減少誤差損失。在預(yù)制構(gòu)件使用時，若出現(xiàn)問題可以及時與項目管理者聯(lián)系修改，使構(gòu)件完全符合建筑需要，使資源配置達到最優(yōu)。

3.5 埋件布置設(shè)計

由于埋件的布置方式較為復(fù)雜，并且數(shù)量較多，在設(shè)計時需要對其進行細致分析，設(shè)置好每個埋件的具體位置。利用BIM技術(shù)能夠?qū)β窦M行預(yù)埋處理，使用模型將預(yù)埋方案展現(xiàn)出來，使埋件布置設(shè)計的效率得到有效提高。通過BIM技術(shù)對信息的識別和分析，能夠合理地選擇埋件的內(nèi)嵌組和吊鉤形狀。結(jié)合實際的墻體建筑對梁結(jié)構(gòu)的大小和形狀進行設(shè)計，使梁結(jié)構(gòu)的參數(shù)與建筑預(yù)留洞口的設(shè)計更加相符，避免開洞不良導(dǎo)致墻面結(jié)構(gòu)被破壞，有效地提高梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量和準確度。

3.6 拆分設(shè)計

在工程項目開始之前，需要將工程項目的所有數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Revit軟件當(dāng)中，Revit軟件會將該項目的所有信息進行處理最終形成一個三維立體模型，在這個模型當(dāng)中包括了房屋的界面輪廓、所用的鋼筋信息以及施工材料的分配等等。然后在對別墅模型進行細節(jié)上的修正，修正內(nèi)容包括施工人員的意見，工程師的設(shè)計理念以及業(yè)主的想法等等。在進行修正的過程中要對每個構(gòu)件進行拆分，并在拆分之前對構(gòu)件進行可視化的編程，保證每個構(gòu)件都是可視的，所有的施工人員以及戶主都能看到構(gòu)件的安裝方法以及安裝狀態(tài)，在最終結(jié)果確定之后再對這些構(gòu)件進行重新組裝，完成構(gòu)件的拆分工作。

3.7 碰撞檢測

盡管裝配式建筑具有明顯的優(yōu)勢，但也存在著一定的影響因素，其中最為顯著的問題是其所制定的設(shè)計方案普遍存在各部分的管線與建筑部位相碰撞的問題。由于不同管線交接處安裝位置相重疊或是管線與周邊建筑結(jié)構(gòu)的間距不當(dāng)都會給建筑帶來隱患，因此可以運用BIM技術(shù)進行碰撞試驗并生成報告，方便工程師對各處碰撞點進行標記，從而進行完善和改進，確保設(shè)計方案的準確可行。

3.8 用鋼量設(shè)計

鋼筋的分布以及使用是保證建筑質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)，在對工程鋼筋創(chuàng)建中，需要明確的了解鋼筋分布的位置以及使用數(shù)量的控制。在安裝過程中，需要使用BIM 技術(shù)來對建筑整體進行三維模型構(gòu)建，準確了解鋼筋的具體分布，尤其是在梁跨、梁端方面，如果發(fā)現(xiàn)鋼筋使用的數(shù)量較少，或者安裝位置與設(shè)計圖紙有異，需要第一時間進行處理，防止因為梁跨、梁端不穩(wěn)導(dǎo)致房屋出現(xiàn)裂縫、倒塌的情況出現(xiàn)。同時還需要及時的調(diào)用二次開發(fā)程序，對于建筑內(nèi)的鋼筋參數(shù)信息進行完善，與最初的設(shè)計圖紙保持一致，保證建筑的穩(wěn)定性。

4 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計與建造中的應(yīng)用實例

4.1 國外應(yīng)用現(xiàn)狀

在國際的建筑領(lǐng)域中許多國家已在建筑及時方面實現(xiàn)了信息化發(fā)展，并走在了時代的前列。例如美國、英國等國家在建筑信息化技術(shù)領(lǐng)域的研究起步較早，因此早在裝配式建筑信息化技術(shù)方面取得了一定的成果。與此同時，許多國家也意識到了保護生態(tài)環(huán)境的重要性，因此也將綠色環(huán)保建筑技術(shù)運用到BIM技術(shù)之中，將二者進行技術(shù)融合并進行綜合性應(yīng)用，如此一來既可以體現(xiàn)出BIM 技術(shù)的模擬可視化性能，又發(fā)揮了綠色環(huán)保技術(shù)的有效價值與特性。

4.2 國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

盡管我國在裝配式建筑設(shè)計中應(yīng)用BIM 技術(shù)的時間較晚，但卻是后起之秀，勁頭十足。近年來我國高度重視并廣泛應(yīng)用裝配式建筑，在短短幾年之間就迅速拓展規(guī)模，增長幅度高達57%。隨著建筑領(lǐng)域的不斷發(fā)展，當(dāng)前對于技術(shù)手段也提出了更高的要求，傳統(tǒng)的CAD技術(shù)、二維技術(shù)等已無法滿足現(xiàn)代建筑領(lǐng)域的發(fā)展，而BIM技術(shù)的出現(xiàn)則迅速填補了空缺，發(fā)揮出巨大作用，這既代表著建筑技術(shù)領(lǐng)域維度的轉(zhuǎn)化，也標志著建筑行業(yè)開始進入全新的技術(shù)革新時期。

5 結(jié)束語

綜上所述，將BIM技術(shù)應(yīng)用到裝配式建筑工程中是現(xiàn)代社會發(fā)展的必然趨勢，在實際的工作中應(yīng)該充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的重要效用，強化裝配式建筑設(shè)計BIM技術(shù)的應(yīng)用，還需要結(jié)合實際需求，制定出有效的應(yīng)用方案，從而不斷優(yōu)化裝配式建筑設(shè)計，提高設(shè)計效果，使得設(shè)計與建筑質(zhì)量得以保證，促進我國裝配式建筑設(shè)計朝著現(xiàn)代化與智能化方向持續(xù)發(fā)展。