基于BIM技術(shù)的裝配式建筑設(shè)計

謝舒可 王霞

1. 武漢天華華中建筑設(shè)計有限公司 湖北 武漢 430000；

2. 武漢外語外事職業(yè)學(xué)院 湖北 武漢 430000

引言

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展給建筑行業(yè)帶來了巨大的壓力，建筑行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)也在增加，裝配式建筑的設(shè)計方案是現(xiàn)代建筑工程施工的重點(diǎn)，很多建筑施工都會采取裝配式建筑設(shè)計建設(shè)，建筑工程的施工環(huán)節(jié)無法得到有效的管理，使得施工過程中出現(xiàn)較多問題，不僅會影響工程施工的有序開展，而且會影響建筑工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。BIM技術(shù)的使用能緩解裝配式建筑設(shè)計過程中的壓力，而且有利于建立精確的模型，提高施工質(zhì)量，促進(jìn)BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計中的應(yīng)用。

1 存在的優(yōu)勢

BIM技術(shù)也稱為開發(fā)信息建模技術(shù)。基于數(shù)字仿真和虛擬化，根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目的要求對相關(guān)數(shù)據(jù)和設(shè)備性能參數(shù)進(jìn)行處理。經(jīng)過處理、分析和綜合，建立完整的三維系統(tǒng)，優(yōu)化建筑的實(shí)際性能。與傳統(tǒng)的工程設(shè)計相比，先進(jìn)技術(shù)在預(yù)制構(gòu)件設(shè)計和施工中具有更多的技術(shù)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和參數(shù)計算等優(yōu)勢。

1.1 提高設(shè)計效率

BIM技術(shù)用于比較和分析與設(shè)計參數(shù)相關(guān)的施工數(shù)據(jù)。設(shè)計師需要將工程數(shù)據(jù)和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)入軟件，即可設(shè)計出可行的項(xiàng)目[1]。

1.2 可視化效果較好

BIM技術(shù)具有良好的可視化和仿真能力。這是一個復(fù)雜的建筑設(shè)計，只有專家才能理解術(shù)語和相關(guān)信息，但在建筑設(shè)計結(jié)果的實(shí)際渲染中也顯示出專業(yè)度不足的設(shè)備，促使開發(fā)人員可以使用最新的技術(shù)詳細(xì)設(shè)計。對施工現(xiàn)場的結(jié)構(gòu)建模，以確保施工團(tuán)隊(duì)了解工程師的意圖[2]。

1.3 推動建筑行業(yè)的發(fā)展

通過創(chuàng)造高度可見和精確的建筑形式并調(diào)整施工材料的使用和形狀，可以計劃和預(yù)測實(shí)際設(shè)計。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以改善裝配式建筑設(shè)計中的科技問題，實(shí)現(xiàn)信息與工業(yè)的有機(jī)融合，不僅提高了裝配式構(gòu)件施工的科學(xué)化、專業(yè)化水平，也增強(qiáng)了建筑行業(yè)的整體性和獨(dú)創(chuàng)性。

1.4 預(yù)制結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化

預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，包括預(yù)制構(gòu)件的尺寸和布局，可以通過使用BIM技術(shù)優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計來實(shí)現(xiàn)，提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。有關(guān)預(yù)制工件設(shè)計的信息，可以參閱用于收集的技術(shù)，共享和存儲預(yù)制工件。詳細(xì)地記錄和準(zhǔn)確的維護(hù)為后期的預(yù)制建筑項(xiàng)目提供信息[3]。

2 具體應(yīng)用

2.1 創(chuàng)建BIM預(yù)制式構(gòu)件庫

裝配式設(shè)計與BIM技術(shù)的深刻結(jié)合可以在初始設(shè)計或施工中發(fā)揮重要作用。使用BIM技術(shù)優(yōu)化設(shè)計方案和調(diào)整可在3D中查看的施工順序，并為建筑物的每個部分設(shè)計和定位結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計出滿足大多數(shù)人需求的建筑。通過在預(yù)制建筑中使用預(yù)制構(gòu)件可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。零件拆分可以建造各種建筑物，以方便以后的施工，構(gòu)建和優(yōu)化現(xiàn)成的BIM組件庫，對于集成BIM功能至關(guān)重要。信息共享資源，BIM技術(shù)應(yīng)用中最重要的環(huán)節(jié)是開發(fā)即用型組件庫。需要根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)、裝配和構(gòu)件的管理問題調(diào)整，以滿足裝配式建筑的設(shè)計要求，并根據(jù)建筑設(shè)計和下一步施工要求添加信息。為安全施工和科學(xué)管理提供科學(xué)依據(jù)。滿足預(yù)制建筑的設(shè)計和施工要求的預(yù)制組件是啟用BIM技術(shù)的關(guān)鍵因素，無論是預(yù)制零件還是組件，需要全球科學(xué)和分析優(yōu)化來替換不尋常的結(jié)構(gòu)或調(diào)整，直到滿足規(guī)定的要求。建筑設(shè)計要求，一個完整的構(gòu)件庫組件的構(gòu)建應(yīng)強(qiáng)調(diào)以下特征、獨(dú)立性，并非所有預(yù)制構(gòu)件組件都列在預(yù)制建筑設(shè)計中。并且在目標(biāo)屬性中必須選擇不同工作頻率和不同功能的元件；可重復(fù)使用性，成套預(yù)制構(gòu)件可以應(yīng)用于任何建筑項(xiàng)目，只要滿足規(guī)范要求，量產(chǎn)及備件符合綠色建筑理念。預(yù)制構(gòu)件的編碼和數(shù)據(jù)生成可以起到識別和處理的作用和計算機(jī)應(yīng)用，協(xié)商和處理水平可以提高設(shè)計水平和體系結(jié)構(gòu)水平。

2.2 BIM模塊設(shè)計和優(yōu)化

科學(xué)因素建筑工程設(shè)計中的BIM技術(shù)，可以有效解決制約我國建筑發(fā)展的問題。尤其是不恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計缺陷、建設(shè)效率低、建設(shè)過程不完整，加快信息交流，有助于弘揚(yáng)我國企業(yè)家精神。提升建筑設(shè)計水平，BIM模型模塊的設(shè)計從整體重構(gòu)的角度管理。根據(jù)建筑布局，可分為不同類型的單元，嚴(yán)格按照業(yè)主意愿，成品零件從數(shù)據(jù)庫中選擇并完成，設(shè)計團(tuán)隊(duì)可以更新設(shè)計思路。通用建筑模型，添加與建筑相關(guān)的結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建一個完整的模塊。就個人而言，可以增加相關(guān)的施工，并創(chuàng)建一個完整的模塊，最終以完整的設(shè)計形式組裝起來，以確保預(yù)制施工項(xiàng)目的核心價值。BIM技術(shù)在預(yù)制構(gòu)件設(shè)計中的應(yīng)用可以發(fā)揮重要作用。

2.3 裝配式建筑設(shè)計

模塊化設(shè)計理念與中國信息技術(shù)發(fā)展之間存在著協(xié)同作用，在完成對施工現(xiàn)場的初步評估后，可以利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工現(xiàn)場的選擇，以減少環(huán)境因素對BIM技術(shù)應(yīng)用的限制，并改進(jìn)模型的建立，必須結(jié)合整體配置。和本地配置，數(shù)據(jù)更改將影響完整性并導(dǎo)致錯誤。通過三維建模，BIM技術(shù)在預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用是可行的，具有應(yīng)用價值，滿足了建筑業(yè)的基本生態(tài)需求，實(shí)現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)信息。

完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計將優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。BIM技術(shù)可以集成信息源，實(shí)現(xiàn)信息共享，預(yù)制建筑的設(shè)計是相互聯(lián)系的。計算機(jī)軟件的擴(kuò)展和應(yīng)用是設(shè)計師的一項(xiàng)基本技能。建筑的質(zhì)量在很大程度取決于設(shè)計水平，建筑設(shè)計與預(yù)制梁技術(shù)的結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)與信息的集成，實(shí)現(xiàn)了三維多維，為觀眾提供了強(qiáng)大的視覺體驗(yàn)，提高了工作效率和水平。預(yù)埋件的設(shè)計方法有很多種，其中預(yù)埋件設(shè)計需要選擇設(shè)計目標(biāo)的設(shè)計類型。為了縮短施工時間，提高施工質(zhì)量，預(yù)制構(gòu)件的形狀和設(shè)計必須遵循科學(xué)的規(guī)則，才能保證設(shè)計水平和安裝質(zhì)量。BIM操作軟件的使用是設(shè)計功能實(shí)施的基礎(chǔ)。典型的民用建筑使用軟件來完成基本設(shè)計，滿足施工要求。并提高性能，用于景觀設(shè)計，許多建筑都喜歡其高性能風(fēng)格。設(shè)計師的鑒賞提升了BIM技術(shù)的功能品質(zhì)，為建筑設(shè)計提供了舒適感[4]。

2.4 規(guī)范流程

裝配式建筑的設(shè)計，包括整體設(shè)計的工程規(guī)劃、方案設(shè)計評估、方案設(shè)計、施工圖、構(gòu)件設(shè)計，可以針對建筑類型和施工條件實(shí)現(xiàn)出色的設(shè)計。遵循標(biāo)準(zhǔn)體系，可以加快建設(shè)工作。體系的實(shí)施和建筑的標(biāo)準(zhǔn)化從BIM技術(shù)固有的信息出發(fā)，必須在應(yīng)用過程本身中實(shí)施完整的項(xiàng)目。建立完善的施工流程是加強(qiáng)建設(shè)項(xiàng)目管理的基礎(chǔ)。BIM技術(shù)最大化，精準(zhǔn)預(yù)測豐富信息與創(chuàng)新設(shè)計理念的交互，符合我國建設(shè)發(fā)展趨勢。BIM技術(shù)的應(yīng)用必須取決于建筑物的實(shí)際建造情況，通過在裝配式建筑的設(shè)計過程當(dāng)中借助BIM技術(shù)搭建三維模型展開工作，可以有效提升了設(shè)計規(guī)范性與科學(xué)性，但需要注意的是，BIM技術(shù)的應(yīng)用必須取決于建筑物的實(shí)際建造情況，才能夠不斷提升建設(shè)質(zhì)量。對此，還需要針對設(shè)計流程加以規(guī)范，從方案設(shè)計、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計這幾大方面著手，規(guī)范人員操作、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、解決信息沖突，不斷深化裝配式建筑設(shè)計工作內(nèi)容。

實(shí)施BIM技術(shù)是為了解決裝配式建筑設(shè)計問題，提高技術(shù)的適用性和相關(guān)性，符合現(xiàn)代建筑發(fā)展方向和成本運(yùn)營流程改進(jìn)。提高我國建設(shè)水平設(shè)計的施工效率和綠色建筑要求，例如，建設(shè)項(xiàng)目中的預(yù)留位置，就是在工程中需要釋放的位置?？梢允褂肂IM技術(shù)設(shè)計預(yù)留開口和嵌入式組件布局，而不會影響建筑物的結(jié)構(gòu)完整性。為設(shè)計質(zhì)量施工創(chuàng)造了有利條件。在鋼筋設(shè)計中使用BIM技術(shù)可以驗(yàn)證數(shù)據(jù)的完整性，避免重大錯誤。因此，鋼筋設(shè)計不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，從而降低風(fēng)險并提高鋼筋結(jié)構(gòu)的效率。裝配式建筑的設(shè)計方案要有詳細(xì)的規(guī)劃，確保各個施工階段及施工位置的工作。沒有規(guī)范，施工人員就無法將工作做到位，也會降低建筑工程質(zhì)量。

2.5 建筑規(guī)劃

BIM技術(shù)的合理應(yīng)用在建筑規(guī)劃中可以發(fā)揮重要作用。首先，可以使用BIM技術(shù)測試和選擇站點(diǎn)，并從大量地理數(shù)據(jù)中選擇最適合項(xiàng)目的站點(diǎn)。可以有效地減少項(xiàng)目中的沖突和環(huán)境影響。BIM技術(shù)可以集成和分析場地數(shù)據(jù)和地理空間數(shù)據(jù)，這使得項(xiàng)目總經(jīng)理能科學(xué)地選擇項(xiàng)目的建設(shè)地點(diǎn)。其次，BIM技術(shù)可以分別用于設(shè)計和測量現(xiàn)場環(huán)境建筑項(xiàng)目。因此，建筑設(shè)計風(fēng)格與實(shí)際結(jié)構(gòu)和材料相互關(guān)聯(lián)。其參數(shù)與構(gòu)件的一般模型有關(guān)，如有調(diào)整，其他有關(guān)資料將修改。最后，利用BIM技術(shù)可以調(diào)整多個領(lǐng)域的沖突。例如，當(dāng)某些數(shù)據(jù)被修改時，其他相關(guān)數(shù)據(jù)將被檢索，最大限度地減少錯誤，避免設(shè)計和施工同時發(fā)生不一致。利用BIM技術(shù)，可以對各個環(huán)節(jié)進(jìn)行定制，消除沖突，提高建筑工程的合理性和實(shí)用性。

2.6 三維模型

使用實(shí)際地形和地圖數(shù)據(jù)以及設(shè)計師的項(xiàng)目計劃，可以創(chuàng)建預(yù)制建筑的三維模型。使用此模型，設(shè)計師直觀地看到預(yù)制構(gòu)件的尺寸、布局和表示，并使用該模型來查看建筑各個方面的效率，大大提高建筑工程設(shè)計的精度。尺寸模型可查詢各個環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)。模型的建立需要設(shè)計人員詳細(xì)勘察施工現(xiàn)場，而且在實(shí)施設(shè)計方案時，三維模型也能提高施工人員的施工效率。

2.7 數(shù)據(jù)庫建立

隨著BIM技術(shù)在建筑業(yè)中的廣泛應(yīng)用，許多建筑工程企業(yè)將建筑設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為BIM數(shù)據(jù)庫。它包括各種建筑信息模板、預(yù)建建筑設(shè)計材料。在數(shù)據(jù)庫中合并和分類數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫的建立能為管理人員提供良好的監(jiān)督環(huán)境，確保各個施工環(huán)節(jié)的信息能及時錄入，方面后期工程核對，針對記錄的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，對施工現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)的檢驗(yàn)，一旦發(fā)現(xiàn)不合理的數(shù)據(jù)，要及時修改，為竣工階段的試驗(yàn)檢測環(huán)節(jié)提供便利，以獲取有價值的信息，幫助創(chuàng)建建筑設(shè)計方案，并對其進(jìn)行有效的管理和管理。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 國外應(yīng)用

在國際建筑領(lǐng)域，很多國家都提前意識到建筑信息和時間的發(fā)展。例如，英國等一些國家很早就開始研究建筑數(shù)據(jù)，并在預(yù)制建筑數(shù)據(jù)方面取得了一些成功，許多國家意識到保護(hù)環(huán)境的重要性。因此，他們也采用了BIM綠色建筑技術(shù)以及這兩種技術(shù)的結(jié)合和綜合應(yīng)用，使BIM得以展示，科技屏風(fēng)也體現(xiàn)了綠色科技的價值和特點(diǎn)，BIM技術(shù)的使用使得裝配式建筑設(shè)計有了更高的效率，綠色施工理念是很多建筑工程需要著重考慮的，BIM技術(shù)的可視化作用能夠給設(shè)計人員提供良好的模型，能夠極大地促進(jìn)綠色施工理念的融入。

3.2 國內(nèi)應(yīng)用

雖然BIM技術(shù)在中國裝配式房屋建設(shè)中的應(yīng)用比較緩慢，但它是一顆充滿活力的后起之秀。近年來，我國重視裝配式建筑的廣泛應(yīng)用，僅短短幾年規(guī)模迅速擴(kuò)大，增長速度不斷增長立體技術(shù)不能適應(yīng)現(xiàn)代建筑的發(fā)展。這不僅表明建筑技術(shù)的維度發(fā)生了變化，也表明建筑行業(yè)進(jìn)入了技術(shù)創(chuàng)新的新時代。傳統(tǒng)的二維技術(shù)相對落后，無法適應(yīng)現(xiàn)代建筑工程的施工，BIM技術(shù)的使用在很大程度上改變了施工方式，促進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展，給建筑施工帶來先進(jìn)的技術(shù)，BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計中有較好的應(yīng)用。

4 結(jié)束語

BIM技術(shù)的應(yīng)用能提高裝配式建筑工程的施工效率，是符合現(xiàn)代社會要求的施工技術(shù)，建筑企業(yè)必須對施工人員實(shí)施嚴(yán)格的管理，確保施工人員能夠掌握BIM技術(shù)，使得BIM技術(shù)能夠得到充分的應(yīng)用，根據(jù)施工現(xiàn)場情況具體分析，使得裝配式建筑設(shè)計能夠更加順利地完成。