探討裝配式建筑設(shè)計(jì)中的BIM方法

王聰

（中煤科工重慶設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，重慶 400016）

0 引言

目前，我國非常重視裝配式建筑的發(fā)展，BIM技術(shù)是指建筑信息模型。關(guān)鍵的工藝為通過設(shè)計(jì)元素來構(gòu)建基本組件，并對(duì)于物理方面性質(zhì)還有材料方面數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理，布設(shè)廣泛且全面的信息數(shù)據(jù)庫。在城鎮(zhèn)化建設(shè)逐步加快的背景下，國家對(duì)于建筑工程設(shè)計(jì)也更加重視，先進(jìn)的建筑技術(shù)以及優(yōu)秀的設(shè)計(jì)理念可以讓建筑更加實(shí)用和人性化，整體提高我國建筑行業(yè)的綜合實(shí)力。人們?cè)絹碓街匾暷茉春唾Y源的節(jié)約，并開始探索減少污染的有效方法。應(yīng)用預(yù)制施工技術(shù)在工廠完成，施工現(xiàn)場工作量大幅減少，不會(huì)產(chǎn)生太多灰塵和噪聲，有效減少污染排放，在工程中可以回收大量材料，這也體現(xiàn)了節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)。裝配式建筑是具有建筑物主體結(jié)構(gòu)、墻壁和墻壁、裝飾、管道等部位的建筑物，是使用組裝構(gòu)件的綜合建筑物。一般來說，建筑物的梁、板、柱、墻的大部分或全部都是子構(gòu)件，每個(gè)構(gòu)件都是根據(jù)加熱、電力、室內(nèi)圖紙?zhí)崆奥裰玫?，工廠預(yù)制后運(yùn)到工地組裝。利用BIM技術(shù)，可以為項(xiàng)目下一步?jīng)Q策提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)信息，可以整合共享整個(gè)項(xiàng)目的所有數(shù)據(jù)資源，可以提前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判并及時(shí)調(diào)整項(xiàng)目周期，可以預(yù)算成本來選擇不同的實(shí)施方案，極大地提高了工作效率，降低損失風(fēng)險(xiǎn)。

1 裝配式建筑概述

目前，中國可持續(xù)發(fā)展的理念有很大的發(fā)展，并開始應(yīng)用于建筑行業(yè)。過去建筑業(yè)是勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)成為新時(shí)期建筑業(yè)發(fā)展的限制因素。目前中國的人力成本仍在上漲。應(yīng)用工廠化施工可以大大減輕施工現(xiàn)場的工作壓力，節(jié)約大量的勞動(dòng)力，在解放生產(chǎn)力方面非常明顯，保證施工效率，有效節(jié)約施工周期，降低施工周期控制難度。裝配式建筑工程可以結(jié)合目前建筑工程的施工，提前應(yīng)用零部件進(jìn)行加工，工廠可以完成墻板和橫梁等部分加工，甚至可以直接埋在電線上安裝門窗等，很多墻面裝飾材料也可以由工廠自行制作。這些零部件在工廠加工完成后，可以應(yīng)用到模具上工作，大大提高產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化度，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一也更加方便，工廠加工完成后可以直接到施工現(xiàn)場組裝。與設(shè)備安裝一樣，這個(gè)過程可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，還可以避免材料的浪費(fèi)。

2 BIM方法于裝配式建筑設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

2.1 裝配式建筑設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性

BIM的主要作用是減少和消除設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行中的不確定性和不可測(cè)性。這從根本上消除項(xiàng)目設(shè)計(jì)、開發(fā)、施工、運(yùn)營和維護(hù)等幾個(gè)階段之間的通信障礙和信息差距，充分實(shí)現(xiàn)整個(gè)施工過程中的生命全周期管理。對(duì)裝配式建筑設(shè)計(jì)和施工環(huán)節(jié)起著關(guān)鍵作用的是整體建筑的協(xié)調(diào)性。在實(shí)際工作中，BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)跨部門多人員協(xié)同工作，合理劃分各部門責(zé)任范圍和工作內(nèi)容。BIM技術(shù)應(yīng)用于整個(gè)項(xiàng)目過程中，在初期就合理梳理好各部分職責(zé)內(nèi)容，在實(shí)際調(diào)整中也會(huì)合理應(yīng)變，解決了工作人員的溝通難問題，減輕人員溝通壓力，也能預(yù)估項(xiàng)目整體合理的人力投資成本，促進(jìn)大家團(tuán)結(jié)協(xié)同完成工作內(nèi)容。BIM技術(shù)的使用不僅使設(shè)計(jì)師在直觀的三維模型中獲取建筑的相關(guān)信息，同時(shí)也給制造商、施工人員等全面的建筑設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息。BIM技術(shù)可以選擇出那些未經(jīng)調(diào)整的數(shù)據(jù)，極大縮短手動(dòng)搜索時(shí)間，提高工作效率。同時(shí)，相關(guān)職員可以第一時(shí)間獲取被修改后的圖紙，保證了信息傳遞的實(shí)時(shí)性。這些成果都有利于各方協(xié)調(diào)溝通，每次修改反饋都會(huì)在三維模型中直觀展現(xiàn)出來，不斷優(yōu)化直到各方滿意然后確定方案，通過BIM技術(shù)的輔助，使不同專業(yè)涉及人員都可以避開次要問題，針對(duì)關(guān)鍵直觀問題進(jìn)行溝通，相對(duì)來說更加高效和順暢，這樣保證在施工過程減少溝通成本。

2.2 裝配式建筑設(shè)計(jì)的建模

在進(jìn)行實(shí)際施工前，應(yīng)當(dāng)首先設(shè)計(jì)相應(yīng)的裝配式建筑模型，以為后續(xù)的施工工作提供參考。在當(dāng)前的科技社會(huì)，為了保證設(shè)計(jì)方案有一定的技術(shù)支持，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行模型設(shè)計(jì)時(shí)需要采用合理的技術(shù)手段，以保證模型的可靠性，為后續(xù)的施工工作提供參考。BIM技術(shù)最直觀的展示就是模擬模型效果，可以提前進(jìn)行操作模擬實(shí)際情況，來幫助工作人員來有效測(cè)試方案的有效性、安全性，在實(shí)際操作前就規(guī)避模擬出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。BIM技術(shù)可以對(duì)建筑物的實(shí)際個(gè)體和抽象個(gè)體進(jìn)行建模。裝配式建筑經(jīng)常會(huì)碰到當(dāng)?shù)氐臋C(jī)電管線問題，建筑施工設(shè)計(jì)需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臋C(jī)電管線的分布情況來進(jìn)行具體的施工，目的就是保證建成的建筑物可以合理有效地利用當(dāng)下的線路。在模擬模型中直接展示各線路的規(guī)范方法，來進(jìn)行多次檢測(cè)來測(cè)試合理性，避免在施工過程中出現(xiàn)線路問題。建筑模型不僅具有一定的參考意義，而且其動(dòng)態(tài)化控制的特點(diǎn)對(duì)于建筑施工也具有一定的積極作用，基于建筑模型的該特點(diǎn)，相關(guān)的工作技術(shù)人員可以制定合理的進(jìn)度計(jì)劃，控制整個(gè)工程的施工進(jìn)度。通過對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)裝配式施工工作與相應(yīng)技術(shù)的完美結(jié)合。裝配式建筑設(shè)計(jì)建模如圖1所示。

圖1 裝配式建筑設(shè)計(jì)建模

2.3 裝配式建筑的優(yōu)化設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中通過分析各方面詳細(xì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整體的系統(tǒng)優(yōu)化，比如建筑的幾何結(jié)構(gòu)、圖形設(shè)計(jì)等，在施工過程保持對(duì)各方面的監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)變化來及時(shí)調(diào)整生命周期進(jìn)度。BIM技術(shù)的使用也會(huì)帶來巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，有效減少各個(gè)建設(shè)步驟的成本和風(fēng)險(xiǎn)，為整個(gè)建設(shè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。在當(dāng)下使用BIM技術(shù)，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，將搜集的詳細(xì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，在初期就可以解決數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管理、優(yōu)化方案選擇、施工成本控制等問題。在實(shí)際開展施工過程中，也可以根據(jù)不同階段來收集數(shù)據(jù)展示動(dòng)態(tài)的計(jì)劃步驟。這些都在根本上保證控制成本的問題，同時(shí)也體現(xiàn)出綠色設(shè)計(jì)新理念。

2.4 可視化技術(shù)

BIM模型的可視化可以說是BIM技術(shù)最重要的一個(gè)功能。BIM技術(shù)主要是根據(jù)3D模型技術(shù)進(jìn)化而來，使用3D模型技術(shù)，可以向用戶展現(xiàn)建筑物的各種構(gòu)成要素，這也是現(xiàn)代領(lǐng)域的一門新技術(shù)。3D動(dòng)態(tài)圖與二維圖相比，存在很大優(yōu)勢(shì)，3D效果圖在展示建筑局部細(xì)節(jié)，內(nèi)部架構(gòu)展示清晰，工作人員應(yīng)用3D動(dòng)態(tài)圖工作方便，3D建模效果圖與實(shí)際建筑差距不大，能夠展示出建筑內(nèi)部以及外部整體觀感效果，3D建模功能能夠完整、準(zhǔn)確地體現(xiàn)出建筑物結(jié)構(gòu)各個(gè)要素的空間位置和特定形狀。同時(shí)還可以從各個(gè)方面和角度觀察建筑物的構(gòu)件，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。在裝配式建筑設(shè)計(jì)的預(yù)備階段，BIM三維技術(shù)的出現(xiàn)讓非專業(yè)用戶能夠直觀地理解建筑物的構(gòu)成要素和實(shí)際布局。在BIM技術(shù)的輔助下，工作人員可以進(jìn)行系統(tǒng)科學(xué)的數(shù)據(jù)分析，獲取更加準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)模型，可以有效避免計(jì)算失誤的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)問題，降低工作人員的壓力，項(xiàng)目進(jìn)度也在合理調(diào)節(jié)預(yù)期中進(jìn)行調(diào)整，最終的建筑質(zhì)量也有保障，可視化技術(shù)如圖2所示。

圖2 可視化技術(shù)

3 結(jié)語

在社會(huì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步、建筑業(yè)的發(fā)展過程中，大量的材料和技術(shù)已經(jīng)投入，現(xiàn)在人們重視建筑工程的施工效率和質(zhì)量，同時(shí)對(duì)節(jié)能和環(huán)境保護(hù)問題給予一定的重視，很多綠色施工技術(shù)和文明建設(shè)的理念必須得到接受。由于傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，在住宅項(xiàng)目中廣泛使用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，對(duì)促進(jìn)裝配式建筑的發(fā)展和住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展起到重要作用。BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的作用越來越大，主要是因?yàn)锽IM技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，不僅體現(xiàn)在建筑工程設(shè)計(jì)的簡單性上，在建筑工程設(shè)計(jì)費(fèi)用也是大大降低。利用BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)師可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝配式建筑設(shè)計(jì)中存在的問題，快速制定有效的解決方案，降低施工過程中面臨的種種疑難問題的發(fā)生率，從而提高裝配式建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，全面提高裝配式建筑設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量。