BIM 技術(shù)在裝配式建筑初步設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用研究*

錢(qián) 敏

(武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 武漢 431400)

步入21世紀(jì)以來(lái),BIM 對(duì)于工程設(shè)計(jì)的價(jià)值越發(fā)凸顯出來(lái)。以信息技術(shù)為手段,設(shè)計(jì)師們的數(shù)據(jù)分析能力不斷提升,有效促進(jìn)了現(xiàn)代化建筑模型的構(gòu)建,為裝配式建筑工程的發(fā)展提供了極大的幫助。正是由于BIM 技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的融入,使得現(xiàn)階段的工程設(shè)計(jì)企業(yè)迎來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。在裝配式建筑工程的設(shè)計(jì)中,BIM 技術(shù)與設(shè)計(jì)的融合仍然存在著一些問(wèn)題,本文針對(duì)這些問(wèn)題展開(kāi)研究。

1 BIM 概念

針對(duì)BIM 的概念,在《BIM 應(yīng)用指南》一書(shū)中有明確定義:BIM 是一種具備操作流程的模型系統(tǒng),主要整合了建筑模型中涉及到的溝通、構(gòu)造、分析等一系列相關(guān)的操作。在這本書(shū)當(dāng)中,對(duì)BIM 還進(jìn)行了進(jìn)一步的說(shuō)明。BIM 模型是建筑構(gòu)件中能夠攜帶大量數(shù)據(jù)信息的模型,該模型可以實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的相互關(guān)聯(lián)[1]。

2 裝配式建筑初步設(shè)計(jì)階段概述

2.1 初步設(shè)計(jì)階段的功能空間與構(gòu)件組織

在裝配式建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程中,初步設(shè)計(jì)階段處在概念設(shè)計(jì)階段之后。

在初步設(shè)計(jì)階段,流線(xiàn)對(duì)于裝配式建筑的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。利用流線(xiàn)可以有效將建筑的各個(gè)功能單元相互結(jié)合,形成水平流線(xiàn)系統(tǒng)和垂直流向系統(tǒng)。在建筑中,建筑師利用交通流線(xiàn)的特點(diǎn),可以將建筑的各個(gè)空間功能歸類(lèi)劃分,形成具有一定邏輯的組織系統(tǒng),從而增強(qiáng)人們對(duì)于建筑的現(xiàn)實(shí)感受。一直以來(lái),平面設(shè)計(jì)都是建筑設(shè)計(jì)的核心基礎(chǔ)。利用平面設(shè)計(jì)可以有效地進(jìn)行建筑的構(gòu)造,例如依托平面設(shè)計(jì),借助墻、柱等物品便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于空間結(jié)構(gòu)的塑造,從而進(jìn)一步對(duì)空間的走向以及空間的封閉等進(jìn)行表達(dá),這對(duì)于解決空間布局以及體量特征等問(wèn)題具有重要的作用。因此,平面設(shè)計(jì)在建筑的空間構(gòu)造方面具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義[2]。

2.2 初步設(shè)計(jì)階段的材料表達(dá)

在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段,設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)前便開(kāi)始關(guān)注材料的選擇問(wèn)題。正確的選材可以有效提升建筑的空間感和質(zhì)量。因此材料是建筑思想表達(dá)的重要組成部分。主要體現(xiàn)在以下兩方面:一是正確的選材可以增強(qiáng)建筑空間的舒適感以及互動(dòng)感。二是通過(guò)確定不同材料之間的銜接,可以增強(qiáng)設(shè)計(jì)的整體邏輯感?，F(xiàn)代化的設(shè)計(jì)軟件中,不僅能夠?qū)ㄖ?gòu)件的屬性進(jìn)行選擇,同時(shí)還能進(jìn)行詳細(xì)的材料表達(dá)。例如,對(duì)于裝配式的墻體在面部的選材上可以同時(shí)添加涂料、面磚等多種材料,從而利用不同材料的協(xié)同表達(dá),調(diào)整裝配式建筑材料的顯示方式,加上后期的整體設(shè)計(jì)。

3 BIM 技術(shù)在裝配式建筑初步設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

BIM 技術(shù)在裝配式建筑工程的初步設(shè)計(jì)階段發(fā)揮著巨大的作用,其技術(shù)貫穿于初步設(shè)計(jì)階段的整個(gè)流程中,如下圖1所示。

圖1 BIM 技術(shù)在裝配式建筑工程初步設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

3.1 BIM 技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)各階段的介入

在裝配式建筑建筑工程的各設(shè)計(jì)階段,BIM 技術(shù)能夠通過(guò)構(gòu)件模型的方式對(duì)施工的流程進(jìn)行細(xì)化。這一過(guò)程不僅能夠結(jié)合當(dāng)?shù)氐恼吲c業(yè)主需求制定合理的工程指標(biāo),同時(shí)還能夠形成較為系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),從而為計(jì)算工程的造價(jià)等提供良好的基礎(chǔ)。在裝配式建筑的各設(shè)計(jì)階段,BIM 技術(shù)的融入能夠全面發(fā)揮三維設(shè)計(jì)的特點(diǎn),發(fā)揮仿真模擬場(chǎng)景的優(yōu)勢(shì),使建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)更加貼近業(yè)主的需求。因此,在當(dāng)前的裝配式建筑工程的設(shè)計(jì)中,BIM 技術(shù)已經(jīng)可以成熟應(yīng)用在設(shè)計(jì)的各個(gè)階段,并對(duì)工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量及效率提供了強(qiáng)有力的支撐。

3.2 BIM 技術(shù)在裝配式建筑初步設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用核心

在裝配式建筑的初步設(shè)計(jì)階段,BIM 技術(shù)的介入主要體現(xiàn)在以下兩方面:

一是提前查找工程設(shè)計(jì)問(wèn)題。在裝配式建筑工程設(shè)計(jì)中,對(duì)于平面機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要符合一定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)還要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的體量特征,以保證混凝土結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)性。在傳統(tǒng)的裝配式建筑設(shè)計(jì)中,前期的設(shè)計(jì)在后續(xù)的施工過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)沖突的現(xiàn)象,給建筑施工的正常開(kāi)展造成了很大阻礙。而利用BIM技術(shù),在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段,能夠?qū)ξ磥?lái)可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)判,提前分析。利用模型模擬的優(yōu)勢(shì),BIM 技術(shù)能夠增強(qiáng)建筑的設(shè)計(jì)感,促進(jìn)建筑整體性能的提升。

二是借助PC 圖紙,分析設(shè)計(jì)問(wèn)題。在裝配式建筑工程的初步設(shè)計(jì)階段,借助BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì),能夠在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上凸顯可視化的特點(diǎn),便于開(kāi)展平面、立體面的布局。因此,在建筑設(shè)計(jì)階段,合理的使用BIM 技術(shù),能夠有效促進(jìn)對(duì)工程設(shè)計(jì)圖紙、模型的檢查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑施工的最新需求,增強(qiáng)建筑初步設(shè)計(jì)階段的整體設(shè)計(jì)成效。

4 當(dāng)前BIM 技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑初步設(shè)計(jì)階段的困境

4.1 BIM 技術(shù)難度大且平臺(tái)不完善

在裝配式建筑初步設(shè)計(jì)階段,BIM 技術(shù)的融入可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于裝配式建筑整體設(shè)計(jì)周期的資源共享。在初步設(shè)計(jì)階段,需要使用的軟件已經(jīng)高達(dá)數(shù)十種。例如設(shè)計(jì)軟件、結(jié)構(gòu)軟件以及節(jié)能軟件等等。裝配式建筑工程初步設(shè)計(jì)階段,如何將眾多的軟件數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)共享,一直是建筑工程的一項(xiàng)重大難題。而隨著B(niǎo)IM技術(shù)的融入,為各軟件之間的資源共享提供了良好的思路,其開(kāi)放式的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為數(shù)據(jù)資源之間的結(jié)合鋪平了道路。但是,現(xiàn)階段很多現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)軟件對(duì)于BIM 技術(shù)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)未提供足夠的支持,從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的相互傳遞。

4.2 缺乏將BIM 技術(shù)與建筑設(shè)計(jì)融合的改革意識(shí)

由于現(xiàn)代化的BIM 技術(shù)還未形成良好的評(píng)估方式,使得在很多城市進(jìn)行大型的裝配式建筑工程招標(biāo)過(guò)程中,仍然要求采用圖紙的方式進(jìn)行交付。而隨著現(xiàn)代建筑行業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)于裝配式建筑,傳統(tǒng)的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)方式已經(jīng)無(wú)法達(dá)到市場(chǎng)以及建筑產(chǎn)業(yè)的容忍度范圍。因此,雖然很多企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到BIM 技術(shù)對(duì)于裝配式建筑設(shè)計(jì)的重要作用,但是依然不愿意做出相應(yīng)的改革,只是一味的安于現(xiàn)狀,制約我國(guó)整體建筑行業(yè)的發(fā)展。

4.3 企業(yè)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換存在一定風(fēng)險(xiǎn)

而隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展。二維的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足時(shí)代需求,因此需要逐步向BIM 技術(shù)轉(zhuǎn)型。而在轉(zhuǎn)型升級(jí)的過(guò)程中,對(duì)于建筑設(shè)計(jì)公司而言,需要在業(yè)務(wù)流程上進(jìn)行很多調(diào)整。通過(guò)對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行分析,可以發(fā)現(xiàn)BIM 技術(shù)對(duì)于裝配式建筑的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)劃時(shí)代的技術(shù)改革,其調(diào)整了建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的多項(xiàng)模式以及方法,因此BIM 技術(shù)在裝配式建筑工程中的融入極大改變了現(xiàn)有的設(shè)計(jì)思路。對(duì)于設(shè)計(jì)企業(yè)而言,具有較大的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換風(fēng)險(xiǎn)。正是由于BIM 技術(shù)介入裝配式建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的先進(jìn)性,受到技術(shù)條件的限制,當(dāng)前很多設(shè)計(jì)企業(yè)在BIM技術(shù)的應(yīng)用上存在不同程度的阻礙,很多環(huán)節(jié)無(wú)法充分地將BIM 技術(shù)融入到工程設(shè)計(jì)之中,使得很多企業(yè)在裝配式工程建筑過(guò)程中,無(wú)法保質(zhì)保量完成設(shè)計(jì)任務(wù)。這導(dǎo)致設(shè)計(jì)企業(yè)在業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)入不敷出的現(xiàn)象。

5 BIM 技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑初步設(shè)計(jì)階段的策略

5.1 加強(qiáng)政府引導(dǎo),推動(dòng)BIM 的應(yīng)用

隨著近幾年的發(fā)展,BIM 技術(shù)在裝配式建筑工程設(shè)計(jì)之中,已經(jīng)逐漸處在穩(wěn)定發(fā)展階段。這與政府與科研機(jī)構(gòu)近些年的不斷推動(dòng)有著密不可分的關(guān)系,在裝配式建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中,政府對(duì)于建筑設(shè)計(jì)的項(xiàng)目審批具有一定的強(qiáng)制力,能夠結(jié)合項(xiàng)目開(kāi)展的進(jìn)度進(jìn)行審查,并對(duì)項(xiàng)目建設(shè)的過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。在裝配式建筑初步設(shè)計(jì)階段,BIM 技術(shù)已經(jīng)貫穿于項(xiàng)目設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)。在該技術(shù)的推進(jìn)上,政府部門(mén)需要結(jié)合各參與方的情況,制定合理的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系,從而推動(dòng)BIM技術(shù)在裝配式建筑工程設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用,提升設(shè)計(jì)的整體效果。

5.2 注重人才培養(yǎng),增強(qiáng)改革意識(shí)

尤其是在裝配式建筑的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),建筑設(shè)計(jì)師利用BIM 先進(jìn)的技術(shù),開(kāi)始從關(guān)注建筑設(shè)計(jì)的選材,逐漸轉(zhuǎn)向關(guān)注建筑的設(shè)計(jì)環(huán)境以及物理需求。同時(shí),建筑結(jié)構(gòu)的合理性、環(huán)保性以及可持續(xù)性也都成為了建筑設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)的影響因素。這些多元化的需求,也給設(shè)計(jì)師提供了更多的挑戰(zhàn)。因此,我國(guó)亟需培養(yǎng)更多建筑設(shè)計(jì)人才,提升他們的改革意識(shí),在高等人才的培養(yǎng)方面,教育系統(tǒng)不僅要開(kāi)設(shè)有關(guān)于BIM 技術(shù)的理論知識(shí)與操作知識(shí)課程。同時(shí),還要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注BIM 技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì),以及如何將該技術(shù)有效地融入到建筑方案的設(shè)計(jì)之中,從而為后續(xù)學(xué)生走入建筑行業(yè)開(kāi)展相關(guān)設(shè)計(jì)提供一定的理論基礎(chǔ)與實(shí)踐條件。

5.3 改善業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu),促進(jìn)企業(yè)發(fā)展

當(dāng)前,隨著裝配式建筑工程的設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)的改革,業(yè)主對(duì)于建筑設(shè)計(jì)的需求不斷提高,不僅關(guān)注初步設(shè)計(jì)階段的效果,同時(shí)也開(kāi)始注重對(duì)于投資效益的影響。因此,在現(xiàn)階段裝配式建筑初步設(shè)計(jì)階段,將BIM 技術(shù)良好的介入到設(shè)計(jì)工程中能夠?yàn)槠髽I(yè)提供巨大的核心競(jìng)爭(zhēng)力。不過(guò),企業(yè)在推進(jìn)業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)升級(jí),推進(jìn)BIM 技術(shù)融入的過(guò)程中需要關(guān)注以下兩個(gè)過(guò)程:一是公司決策層在BIM 業(yè)務(wù)上的推進(jìn)意見(jiàn)以及推進(jìn)策略;二是公司管理要注重BIM 技術(shù)理念的融入,做到切實(shí)實(shí)施推進(jìn)工作。在裝配式建筑的初步設(shè)計(jì)階段,作為企業(yè)的決策層需要從企業(yè)自身特點(diǎn)出發(fā),制定符合自身發(fā)展的BIM 推進(jìn)戰(zhàn)略,主要有以下幾點(diǎn):

一是制定公司不同階段的BIM 推進(jìn)規(guī)劃。明確各各時(shí)期的BIM 技術(shù)發(fā)展目標(biāo),并制定相應(yīng)的保障機(jī)制,促進(jìn)BIM 技術(shù)在企業(yè)業(yè)務(wù)升級(jí)轉(zhuǎn)型中的穩(wěn)定推進(jìn);二是及時(shí)與國(guó)家相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)接,掌握最新的BIM 發(fā)展趨勢(shì),開(kāi)展BIM 的深入研究;三是實(shí)施人才培養(yǎng)戰(zhàn)略。建立BIM 年輕人才的培養(yǎng)計(jì)劃,重點(diǎn)關(guān)注BIM 管理人才的培養(yǎng),通過(guò)制定合理的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制,促進(jìn)公司內(nèi)部員工學(xué)習(xí)BIM 技術(shù)的熱情。

6 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前,我國(guó)BIM 技術(shù)正處在穩(wěn)定發(fā)展階段,為了更好的將BIM 技術(shù)融入到裝配式建筑工程的設(shè)計(jì)中,需要企業(yè)不斷調(diào)整業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu),深化改革,使BIM技術(shù)的應(yīng)用成為企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)。相信未來(lái),隨著B(niǎo)IM 技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展,我國(guó)裝配式建筑工程的設(shè)計(jì)將會(huì)更加符合市場(chǎng)發(fā)展的時(shí)代需求,進(jìn)而促進(jìn)建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展。