探討B(tài)IM技術(shù)在綠色建筑及裝配式建筑設(shè)計中的應(yīng)用

趙國賓

（山東華邦建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 濰坊 262500）

隨著社會經(jīng)濟(jì)與科技的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的鋼筋混凝土建工施工方式已經(jīng)不能較好地滿足高層建筑的建設(shè)需要，技術(shù)人員通過發(fā)展預(yù)制構(gòu)件設(shè)計和裝配式工程建設(shè)的方式形成了更加高效、精準(zhǔn)的建筑施工建設(shè)。在裝配式建筑工程項目的開展過程中，前期設(shè)計對構(gòu)件生產(chǎn)、拼接安裝等都會產(chǎn)生較大的影響，設(shè)計人員可以利用BIM技術(shù)加強(qiáng)前期設(shè)計的驗證和優(yōu)化，提升連接孔位的科學(xué)性與合理性，不斷提升裝配式建筑工程各項性能需求，有效加強(qiáng)工程項目建設(shè)的質(zhì)量和安全。

1 BIM技術(shù)的概念與發(fā)展現(xiàn)狀分析

BIM技術(shù)是一種以3D數(shù)字化為基礎(chǔ)的建筑信息模型構(gòu)建，能夠以更加真實、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)還原建筑工程項目的全部信息，也是建筑工程設(shè)計、施工等過程中常應(yīng)用到的信息模型技術(shù)。BIM技術(shù)在實踐應(yīng)用過程中所形成的建筑設(shè)計模型更加直觀，設(shè)計人員在與業(yè)主進(jìn)行需求溝通時更加方便，也可以通過模塊設(shè)計、整體設(shè)計等不同的方案實現(xiàn)設(shè)計內(nèi)容的對接協(xié)同，修正優(yōu)化的設(shè)計內(nèi)容也可以通過模型信息參數(shù)關(guān)聯(lián)的方式實現(xiàn)快速調(diào)整，協(xié)調(diào)應(yīng)用的優(yōu)勢更加突出。設(shè)計人員可以通過BIM模型對不同的設(shè)計思路及方案進(jìn)行驗證分析，結(jié)合其中的矛盾點進(jìn)行重點調(diào)整，進(jìn)一步提升建工設(shè)計方案的科學(xué)性與合理性，避免了后續(xù)實操建設(shè)過程中產(chǎn)生返工、失誤的情況。BIM技術(shù)可以根據(jù)設(shè)計方案的內(nèi)容直接進(jìn)行項目工程量的計量，并與建材采購、輸配存儲、項目進(jìn)度等之間形成充分融合，有效推進(jìn)了建工行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

2 綠色裝配式建筑工程的概述

裝配式建筑工程是在設(shè)計過程中通過預(yù)制構(gòu)件的切分來實現(xiàn)統(tǒng)一加工生產(chǎn)后在工程現(xiàn)場進(jìn)行拼接安裝的一種重要施工方式，裝配式建筑工程所延伸形成的是一個完整的建筑工程建造方案，其中的前期設(shè)計、預(yù)制加工和現(xiàn)場拼接等環(huán)節(jié)都存在相互影響的情況，這也對裝配式建筑工程項目的開展提出了更高的要求，設(shè)計方案和生產(chǎn)實際之間必須做到有效配合，特別是在預(yù)制構(gòu)件的預(yù)埋和孔洞預(yù)留等環(huán)節(jié)當(dāng)中必須定位準(zhǔn)確，防止出現(xiàn)工期延誤或質(zhì)量隱患的情況。裝配式建筑工程通過將建材加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)前置的方式，更好的簡化了現(xiàn)場工程量，在施工現(xiàn)場安裝拼接時的節(jié)能性和環(huán)保性更加突出，實際建材用料更加節(jié)約，對施工工地周邊環(huán)境的污染性也更低，是一種更為綠色、節(jié)能的建筑工程施工方案。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計中的實踐應(yīng)用

3.1 平面布局設(shè)計

在建筑工程項目開展的過程中，設(shè)計人員需要結(jié)合現(xiàn)場的環(huán)境、地址和結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)進(jìn)行總體性的平面布局規(guī)劃，通過BIM技術(shù)進(jìn)行施工現(xiàn)場通風(fēng)條件、日照條件等的有效模擬，確保在預(yù)制構(gòu)件保存應(yīng)用、現(xiàn)場施工建設(shè)等環(huán)節(jié)當(dāng)中能夠形成更加科學(xué)的分布規(guī)劃。在裝配式工程建設(shè)過程當(dāng)中還會涉及混凝土加工制備、預(yù)制構(gòu)件拼接安裝等環(huán)節(jié)，對施工場地有一定的要求，設(shè)計人員在進(jìn)行總體布局分析時必須考慮到施工建設(shè)的實際情況，以科學(xué)的測量和計算方式合理控制生產(chǎn)區(qū)域和建筑物之間的間距、朝向等，確保裝配式建筑工程的現(xiàn)場施工建設(shè)能夠順利推進(jìn)。

3.2 加強(qiáng)設(shè)計溝通

第一，BIM軟件所呈現(xiàn)出的建筑工程施工方案設(shè)計更加立體直觀，三維化的模型能夠更加充分的展示設(shè)計方案的優(yōu)勢和特點，設(shè)計人員在和業(yè)主方進(jìn)行設(shè)計需求溝通過程當(dāng)中能夠利用BIM軟件所呈現(xiàn)出的立體化模型進(jìn)行高效交流，通過切換觀察角度，能夠更加全面的展示設(shè)計方案的內(nèi)容，在與業(yè)主進(jìn)行溝通交流的過程當(dāng)中可以通過修改建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)的方式進(jìn)行橫向?qū)Ρ确治?，使業(yè)主更加直觀地了解設(shè)計方案的特點，更好地形成具有可行性和科學(xué)性的建筑工程設(shè)計方案。

第二，設(shè)計人員在和施工單位進(jìn)行方案技術(shù)交底交流的過程中，可以根據(jù)BIM系統(tǒng)呈現(xiàn)出的三維模型進(jìn)行逐點核對，特別是在工程參數(shù)等細(xì)節(jié)方面形成了有效交流，幫助施工單位明確工程建設(shè)過程中的重難點環(huán)節(jié)，對不同預(yù)制構(gòu)件的連接方式進(jìn)行分類記錄，對保障裝配式建筑工程的實際建設(shè)質(zhì)量具有重要意義。

3.3 施工流程優(yōu)化

在裝配式工程項目的開展過程中，設(shè)計人員必須與后續(xù)的建設(shè)施工形成有效融合，從涉設(shè)計環(huán)節(jié)做好誤差控制和質(zhì)量把關(guān)。設(shè)計人員可利用BIM軟件對設(shè)計方案的施工情況進(jìn)行模擬分析，特別是在不同構(gòu)件銜接過程當(dāng)中做到精準(zhǔn)的參數(shù)控制，不斷提升裝配施工誤差的有效控制。在工程建設(shè)的流程步驟中，設(shè)計人員可根據(jù)BIM軟件系統(tǒng)輸出的工序計劃進(jìn)行合理分配，充分考慮到人員成本、建設(shè)進(jìn)度等多方面的需求，針對不合理的環(huán)節(jié)可以進(jìn)行個性化的工序流程優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)一步提升裝配式工程建設(shè)的環(huán)保性和高效性。由于裝配式工程項目的規(guī)劃設(shè)計會受到不同因素的影響和限制，設(shè)計人員可利用BIM系統(tǒng)建立設(shè)計內(nèi)容的優(yōu)化和共享，進(jìn)一步提升前期設(shè)計工作聯(lián)系的緊密性，為后續(xù)的施工流程調(diào)整形成重要參考。

3.4 建筑性能模擬

設(shè)計人員在進(jìn)行裝配式工程項目的規(guī)劃設(shè)計時，可以利用BIM技術(shù)對建筑的各項性能進(jìn)行綜合模擬分析，包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)、環(huán)境因素等，綜合衡量設(shè)計方案的科學(xué)性與可行性。設(shè)計人員可以通過BIM軟件對建筑的施工過程進(jìn)行模擬，結(jié)合其中的重要質(zhì)量控制要點反復(fù)進(jìn)行優(yōu)化和改善，提升建筑工程的質(zhì)量和壽命。如在高層裝配式建筑工程中，設(shè)計人員需要對其防風(fēng)抗震的性能進(jìn)行仿真模擬，考察設(shè)計方案在實際施工建設(shè)和居住使用過程中的性能水平，這對衡量建筑的安全性、實用性等都具有重要意義，設(shè)計人員在利用BIM軟件進(jìn)行建筑性能模擬的過程中，還可以對其工程能耗進(jìn)行總體分析，其設(shè)計模型的參數(shù)值更加精確，對把控項目的工期、投資等能夠形成有效參考，詳見圖1。

圖1 裝配式建筑工程建筑性能模擬控制中BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.5 圖紙深化設(shè)計

在裝配式建筑工程設(shè)計方案的深化處理過程中，設(shè)計人員需要充分考慮到對不同專業(yè)內(nèi)容的協(xié)同和對預(yù)制構(gòu)件尺寸計算的精細(xì)處理，通過反復(fù)論證和模型測試的方式進(jìn)行設(shè)計方案的對比選擇，將前期設(shè)計、構(gòu)建加工和后期施工等充分結(jié)合在一起，不斷提升圖紙設(shè)計方案的科學(xué)性與合理性。設(shè)計人員在對BIM設(shè)計的集進(jìn)行設(shè)計的過程中，需要分別對圖紙當(dāng)中的建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)電線路、施工建設(shè)等方面的信息進(jìn)行逐一核查，確保深化設(shè)計的要求符合實際需求。如在預(yù)制墻板的設(shè)計圖紙中，需要有墻板的外形尺寸、預(yù)留孔位的數(shù)量和位置等信息，三維模型當(dāng)中還包含有不同的視圖角度信息，墻體當(dāng)中涉及的鋼筋配筋和保溫層連接等都需要有詳細(xì)的數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行支撐，方便施工人員在現(xiàn)場拼接與加工的過程當(dāng)中能夠進(jìn)行有效核對，進(jìn)一步提升裝配式建筑工程的建設(shè)質(zhì)量，詳見圖2。

圖2 裝配式建筑工程深化設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.6 構(gòu)件拆分處理

為更好地降低BIM技術(shù)在裝配式建筑工程設(shè)計過程中產(chǎn)生的誤差和影響，設(shè)計人員必須做好預(yù)制構(gòu)件的合理拆分及處理，并在加工過程中加強(qiáng)對預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)參數(shù)的精準(zhǔn)控制，使其在現(xiàn)場拼接與安裝的過程當(dāng)中更加契合。構(gòu)件拆分的不同方案所產(chǎn)生的施工需求、成本投入等存在很大的差異，設(shè)計人員的前期工作必須和后續(xù)的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)和拼接安裝施工等形成充分結(jié)合，設(shè)計人員可以通過利用BIM軟件對比不同構(gòu)件拆分方式所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)成本和工程量等方式進(jìn)行深入優(yōu)化，避免設(shè)計和生產(chǎn)脫節(jié)后產(chǎn)生的工程延誤和質(zhì)量隱患等問題。在樓板、外墻等預(yù)制構(gòu)件的拆分處理過程中，設(shè)計人員可根據(jù)門窗洞口及樓板預(yù)留洞口的位置來進(jìn)行合理劃分，綜合其他管道線路深化排布的需求不斷進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，再利用VR技術(shù)對施工過程進(jìn)行模擬仿真，不斷提升裝配式工程方案設(shè)計的科學(xué)性與合理性。

3.7 管線碰撞測試

在建筑工程項目中會涉及較為復(fù)雜的管線敷設(shè)體系，特別是在水電氣暖等管道交叉的環(huán)節(jié)過程中更容易產(chǎn)生碰撞矛盾，設(shè)計人員需要利用BIM技術(shù)提前做好圖紙管線的碰撞測試與分析，通過綜合考察和協(xié)同深化的方式，加強(qiáng)裝配式工程建設(shè)和各個預(yù)制構(gòu)件和管線連接之間的契合度，重點關(guān)注管道線路交叉和連接的可靠性，更有利于保障管道線路服務(wù)運行的使用壽命和安全。設(shè)計人員在進(jìn)行工程項目管線碰撞測試與優(yōu)化的調(diào)整過程中，可以根據(jù)BIM系統(tǒng)所提供的參考敷設(shè)連接方式進(jìn)行初步嘗試，對重點環(huán)節(jié)進(jìn)行深化梳理，在減輕設(shè)計人員工作量的同時，提升管道線路敷設(shè)分布的科學(xué)性。

4 結(jié)束語

設(shè)計人員在應(yīng)用BIM技術(shù)的過程中，必須做好現(xiàn)場勘查和信息錄入，為施工現(xiàn)場的總平面布局形成有效參考。設(shè)計人員在進(jìn)行裝配式工程項目的優(yōu)化設(shè)計時，可利用模型進(jìn)行性能測試與分析，特別是建筑在風(fēng)光聲及能源消耗等方面的表現(xiàn)，加強(qiáng)建設(shè)方案的深化設(shè)計，加強(qiáng)和業(yè)主方的需求溝通，嚴(yán)格把控建筑工程質(zhì)量和壽命的工程要求。設(shè)計人員需要通過BIM系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的拆分處理，結(jié)合后續(xù)施工建設(shè)的實際情況進(jìn)行優(yōu)化，加強(qiáng)對建筑內(nèi)部水電氣等管線的碰撞測試。