BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

戴耀騰

摘要：利用BIM技術(shù)可構(gòu)建三維模型，在裝配式建筑設(shè)計(jì)中，將收集到的數(shù)據(jù)信息輸入到BIM軟件之中，就可構(gòu)建一個(gè)直觀的模型結(jié)構(gòu)，可真實(shí)的反應(yīng)出建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)師根據(jù)構(gòu)建的模型進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，并與建筑各個(gè)專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，可保證裝配建筑設(shè)計(jì)的精確性。在裝配建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行資源庫的建設(shè)，為建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息參考，并構(gòu)建出可視化的三維模型，對裝配施工進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，有利于裝配式建筑施工效率和質(zhì)量的提高。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);建筑資源庫;裝配式建筑設(shè)計(jì);應(yīng)用

Application of BIM Technology in Prefabricated Building Design

DAI Yaoteng

（Survey and Design Institute Co.， Ltd， CRCC Harbour and Channel Engineering Bureau Group， Guangzhou， Guangdong Province，?511400?China）

Abstract：BIM Technology can be used to build a three-dimensional model. In the prefabricated architectural design， the collected data information can be input into the BIM software to build an intuitive model structure， which can truly reflect all aspects of architectural design. The designer carries on the design analysis according to the constructed model， and cooperates with various architectural specialties to ensure the accuracy of assembly architectural design. In the assembly building design， BIM Technology is applied to the construction of resource database， which can provide accurate data and information reference for all aspects of architectural design， and build a visual three-dimensional model to design the assembly construction reasonably， which is conducive to the improvement of assembly building construction efficiency and quality.

Key Words： BIM Technology; Building resource database;Prefabricated architectural design; Application

現(xiàn)階段，BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中得到了普遍的應(yīng)用，其可用于建筑設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、項(xiàng)目管理等多個(gè)建設(shè)環(huán)節(jié)之中。其在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，將建筑設(shè)計(jì)通過仿真模型進(jìn)行直觀的展示，可完整的呈現(xiàn)出建筑設(shè)計(jì)的內(nèi)容，設(shè)計(jì)人員與參與人員通過模型進(jìn)行工作上的交流和探討，為改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案提供依據(jù)。在裝配式建筑實(shí)際的設(shè)計(jì)中，通過使用BIM軟件，直接修改、調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)，由于BIM技術(shù)具有數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的功能，相關(guān)參數(shù)也會隨著變化，進(jìn)而提升了設(shè)計(jì)的效率，減少設(shè)計(jì)時(shí)間，可促進(jìn)裝配式建筑設(shè)計(jì)的快速發(fā)展。

1 基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)優(yōu)勢

1.1設(shè)計(jì)方案更加直觀

將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑設(shè)計(jì)之中，使用BIM技術(shù)構(gòu)建模型，可將建筑中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行直觀化的展示，以往的二維平面展示轉(zhuǎn)換為三維結(jié)構(gòu)，使工程建設(shè)中的每位人員，都可通過模型全面的了解項(xiàng)目，從而促進(jìn)工程建設(shè)質(zhì)量的提高，并且提升了建筑設(shè)計(jì)的成效。BIM具有自身的資源庫，借助數(shù)據(jù)鏈接技術(shù)，將所有的裝配信息，在工程建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程的傳遞，可保證數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，防止信息丟失問題的出現(xiàn)，使得BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。

1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容更加精確

以BIM技術(shù)為前提，進(jìn)行裝配式建筑設(shè)計(jì)，需要一個(gè)完善的數(shù)據(jù)信息資源庫，其中包括了與裝配式建筑建設(shè)相關(guān)的所有信息，像機(jī)電設(shè)備庫、土建構(gòu)件庫、部件庫、部品庫等，內(nèi)容非常全面和豐富。而BIM模型是基于資源庫構(gòu)建，包含了眾多的建筑設(shè)計(jì)信息和數(shù)據(jù)，像構(gòu)件庫中的數(shù)據(jù)、表單，比如，材料表、綜合表等，為裝配構(gòu)件的生產(chǎn)提供了支撐。BIM資源庫將裝配建筑中，需要使用的部件，細(xì)分成標(biāo)準(zhǔn)的尺寸和形狀，利用這些數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)構(gòu)件，提高了設(shè)計(jì)內(nèi)容的精確度，以及有利于裝配施工的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。另外，在BIM的資源庫中，甚至還納入了家具庫，包括了日常生活中的桌椅、衣柜、廚衛(wèi)等數(shù)據(jù)信息，以及還設(shè)有預(yù)制構(gòu)件庫，像門窗、板梁等。因此，基于BIM技術(shù)的資源庫，也可稱之為BIM族庫[1]。

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

2.1工程概況

以某地的一個(gè)裝配式住宅項(xiàng)目為例，將BIM技術(shù)運(yùn)用于裝配式建筑設(shè)計(jì)的整個(gè)生命周期，項(xiàng)目建筑占地面積為64400平方米，是3-15層，低、多、高層建筑項(xiàng)目，將BIM技術(shù)運(yùn)用到裝配式建筑設(shè)計(jì)的諸多環(huán)節(jié)，包括了建設(shè)模型數(shù)據(jù)庫、構(gòu)建BIM模型、構(gòu)件拆分、創(chuàng)建鋼筋模型、預(yù)埋件布置等設(shè)計(jì)內(nèi)容，進(jìn)一步的提升了裝配式建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量，并保證了其中參數(shù)設(shè)置的準(zhǔn)確性，促進(jìn)裝配式建筑施工的高效化開展。

2.2創(chuàng)建預(yù)制構(gòu)件的數(shù)據(jù)庫

第一，生產(chǎn)和分類，構(gòu)件庫除了設(shè)計(jì)上的考量，還要考慮到構(gòu)件的配套生產(chǎn)，在創(chuàng)建預(yù)制構(gòu)件庫時(shí)，需要對構(gòu)件進(jìn)行分類，依據(jù)構(gòu)件類型存儲到相應(yīng)的目錄下;第二，編碼，給每個(gè)構(gòu)件一個(gè)唯一的編碼，為構(gòu)件的后期運(yùn)用做好準(zhǔn)備，提升信息處理的速度;第三，信息錄入，構(gòu)件的各項(xiàng)參數(shù)要準(zhǔn)確無誤的錄入到數(shù)據(jù)庫中，以保證建模的深度，并且要盡量保證數(shù)據(jù)錄入的全面性，以及不要多于數(shù)據(jù)的限度;第四，審核入庫，在做好編碼和信息錄入后，需將工作完成的情況，上報(bào)給BIM構(gòu)件庫的管理人員，由其進(jìn)行這兩項(xiàng)工作的審核，查看信息錄入是否規(guī)范，確定信息是否準(zhǔn)確，并進(jìn)行構(gòu)件建模的實(shí)際測試。

2.3構(gòu)建BIM模型

在正式設(shè)計(jì)之前，使用BIM技術(shù)構(gòu)建一個(gè)BIM模型，具體如圖3，此次建筑信息模型構(gòu)建應(yīng)用的是Revit軟件。第一，構(gòu)建主要墻體，使用軟件系統(tǒng)族中的墻結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，可直接生成三維墻體，在生成墻體之前，需輸入此次工程建筑的墻體數(shù)據(jù)，包括了墻體的類型、材質(zhì)、墻體厚度等，然后再設(shè)計(jì)平面位置，以及設(shè)置好相關(guān)參數(shù);第二，依據(jù)建筑的二維平面設(shè)計(jì)圖，設(shè)計(jì)模型的整體結(jié)構(gòu)，主要是墻體、結(jié)構(gòu)梁、柱等的位置設(shè)計(jì)，將CAD二維平面設(shè)計(jì)圖導(dǎo)入Revit軟件，調(diào)整圖紙方向和位置，使其與軸網(wǎng)對應(yīng)，在二維平面圖上，進(jìn)行墻體、柱、梁的布設(shè);第三，模型搭好框架后，進(jìn)行相關(guān)構(gòu)件的布設(shè)，在布設(shè)時(shí)，要考慮到與其他專業(yè)沖突問題，比如，機(jī)電安裝專業(yè)、給排水專業(yè)等，確保建筑信息模型的準(zhǔn)確性;第四，其他構(gòu)件的布設(shè)，進(jìn)一步的完善模型，添加建筑的樓梯、門窗、屋頂?shù)葮?gòu)件，直接使用Revit軟件中的樣板即可[2]。

2.4建筑構(gòu)件的拆分

使用Revit軟件構(gòu)建信息模型后，應(yīng)用PKPM進(jìn)行模型的分析計(jì)算，再將分析后的模型導(dǎo)入Revit軟件，生成結(jié)構(gòu)信息模型，其中包含了構(gòu)件的所有信息，像尺寸、材質(zhì)等，然后設(shè)計(jì)人員根據(jù)裝配工程的實(shí)際需求，對其中的不足之處進(jìn)行調(diào)整，確認(rèn)結(jié)構(gòu)模型沒有錯(cuò)誤的情況下，開始拆分結(jié)構(gòu)模型。第一步是拆分現(xiàn)澆構(gòu)件，形成多個(gè)零件，然后再組合這些零件，生成一個(gè)組件，即完成構(gòu)件的拆分工作[3]。

2.5鋼筋模型的創(chuàng)建

使用BIM技術(shù)在裝配式建筑鋼筋模型設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)鋼筋結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，遵循拆分的要求，設(shè)計(jì)鋼筋的布置方案，調(diào)取BIM資源庫中的數(shù)據(jù)，使用相關(guān)程序生成鋼筋布置規(guī)則和數(shù)據(jù)信息。設(shè)計(jì)人員參照BIM提供的參數(shù)和信息，設(shè)計(jì)縱筋的斷開位置，以及箍筋間距，以保證鋼筋模型的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.6預(yù)埋件的布置

需根據(jù)拆分的要求，使用BIM軟件設(shè)計(jì)預(yù)埋件的布置方案，比如，在梁柱預(yù)埋件設(shè)計(jì)時(shí)，需設(shè)計(jì)一個(gè)內(nèi)嵌的預(yù)埋件，在實(shí)際的裝配施工時(shí)，梁板中的鋼筋吊鉤，需要調(diào)整位置，以及吊鉤的形狀也要進(jìn)行相應(yīng)的修改，或者是預(yù)制柱埋件時(shí)，需要構(gòu)建一個(gè)針對性的布置方案，尤其是預(yù)制柱與墻的連接處，其中的鋼筋高度要保證設(shè)置的準(zhǔn)確性，以及要根據(jù)施工的實(shí)際需求，還要進(jìn)行一定的調(diào)整，以確保裝配設(shè)計(jì)的效果[4]。所以使用BIM技術(shù)，直接在軟件中進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而簡化了施工流程，加快了施工的速度。

3 BIM技術(shù)與裝配式建筑之間的協(xié)同設(shè)計(jì)

3.1方案確定階段的協(xié)同設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)的前期，需做好各個(gè)專業(yè)之間的統(tǒng)籌規(guī)劃，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)裝配式建筑的模塊化特征，設(shè)計(jì)人員需對設(shè)計(jì)項(xiàng)目有一個(gè)充分的了解，確定其建設(shè)規(guī)模、成本要求、工程定位等內(nèi)容。在具體設(shè)計(jì)中應(yīng)協(xié)同開展以下兩項(xiàng)工作，第一，裝修設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮裝配需要使用的工藝，以及各個(gè)構(gòu)件的功能性和裝飾性，主要體現(xiàn)在構(gòu)件之間的組合和尺寸上的設(shè)計(jì);第二，經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)中要考慮到施工成本問題，細(xì)節(jié)尺寸是裝配的關(guān)鍵，其影響著裝配過程中的成本，需要在設(shè)計(jì)時(shí)，引入模塊化理念[5]。

3.2草圖設(shè)計(jì)階段的協(xié)同設(shè)計(jì)

裝配式建筑在施工過程中，涉及到眾多專業(yè)，設(shè)計(jì)是一個(gè)集成化的過程，在草圖設(shè)計(jì)階段，需依據(jù)各個(gè)專業(yè)的實(shí)際需求，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的反復(fù)調(diào)整。第一，裝飾材料，在確定裝飾材料時(shí)，需要綜合考慮墻板與立面組合后呈現(xiàn)出的實(shí)際效果，并使用BIM技術(shù)構(gòu)建出效果圖;第二，墻板構(gòu)件，在預(yù)制設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到電氣專業(yè)的設(shè)計(jì)方案，比如，開關(guān)和電箱的位置設(shè)計(jì);第三，在裝修設(shè)計(jì)時(shí)，需要參考各個(gè)設(shè)施的布置圖，需在BIM技術(shù)構(gòu)建的模型中，檢驗(yàn)是否有設(shè)計(jì)上的沖突，以判斷布置方案是否實(shí)用[6]。

3.3施工圖設(shè)計(jì)階段的協(xié)同設(shè)計(jì)

施工圖設(shè)計(jì)是裝配式建筑施工的指導(dǎo)性文件，決定著建筑的裝配效率和質(zhì)量，需要各個(gè)專業(yè)之間的協(xié)同施工，進(jìn)而需要施工圖紙的協(xié)同設(shè)計(jì)。第一，構(gòu)件組合，借助BIM技術(shù)提供的構(gòu)件尺寸進(jìn)行構(gòu)件的生產(chǎn)，標(biāo)注好構(gòu)件連接點(diǎn)，以及預(yù)埋件的位置;第二，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使用BIM技術(shù)搭建現(xiàn)澆的結(jié)構(gòu)模型，并設(shè)計(jì)好連接節(jié)點(diǎn)圖，以及尺寸控制圖，以指導(dǎo)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的有序施工;第三，需要建筑師的良好配合，在預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)中，需為設(shè)計(jì)人員提供建議，進(jìn)一步提升構(gòu)件的實(shí)用性，以保證構(gòu)件的順利裝配。

4結(jié)語

BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中具有應(yīng)用的優(yōu)勢，明顯提升了設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量?；贐IM技術(shù)建立的數(shù)據(jù)信息資源庫，為設(shè)計(jì)師提供數(shù)據(jù)信息的支撐，設(shè)計(jì)師使用BIM軟件，設(shè)計(jì)和調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)、構(gòu)件尺寸和形狀，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的進(jìn)一步優(yōu)化。其在構(gòu)建模型中的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的可視化顯示，為建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和調(diào)整提供幫助，而將其用于構(gòu)件的拆分之中，可提高裝配施工的成效和質(zhì)量。因此，BIM技術(shù)在裝配建筑設(shè)計(jì)中具有實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值，不僅提升了設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，而且還實(shí)現(xiàn)了裝配建筑設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)，各個(gè)專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計(jì)，進(jìn)一步的提高了裝配建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，為工程建設(shè)節(jié)省投入成本，增加了工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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