基于BIM的裝配式住宅建筑裝修一體化設(shè)計(jì)研究

摘 要：建設(shè)行業(yè)作為一種支柱性產(chǎn)業(yè)，在提高我國的綜合實(shí)力方面一直處于非常重要的位置。在這個(gè)信息化持續(xù)發(fā)展的年代，建筑行業(yè)也必須持續(xù)地尋找一條能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的發(fā)展之路。以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的裝配式建筑裝修一體化設(shè)計(jì)，可以充分滿足建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的需要。通過構(gòu)建BIM族庫和模型、埋件布置、拆分預(yù)制部件等設(shè)計(jì)方法，可以促使裝配式住宅建筑裝修工程順利且高效的進(jìn)行。裝配式住宅建設(shè)與BIM技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，將促進(jìn)建筑裝修一體化進(jìn)程，并推動(dòng)建筑行業(yè)在信息化時(shí)代的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；裝配式住宅建筑；裝修一體化文章編號(hào)：2095-4085（2024）04-0129-03

1 BIM技術(shù)概述

1.1 BIM技術(shù)概念

BIM是一種信息集成技術(shù)，其利用三維建模的方法，建立多維模型，以視覺的形式展示一個(gè)工程項(xiàng)目的整個(gè)周期模型，在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、裝修與管理等各個(gè)過程中所產(chǎn)生的有關(guān)信息都可以在該三維模型中展示，從根本上改變了傳統(tǒng)的工程項(xiàng)目建設(shè)工作方式，廣泛運(yùn)用在工程建設(shè)中。利用BIM技術(shù)，可以對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目展開全方位地了解，建立起一個(gè)資源共享的信息平臺(tái)。這樣不但可以極大地提升工程建設(shè)和裝修的工作效率，還可以降低在施工過程中發(fā)生錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)工程建設(shè)和裝飾的質(zhì)量起到很好的促進(jìn)作用［1］。

1.2 BIM技術(shù)的工作方式

BIM技術(shù)的發(fā)展給建筑行業(yè)帶來了一場(chǎng)深刻的變革，其能夠?yàn)榻ㄔO(shè)項(xiàng)目提供龐大的數(shù)據(jù)后臺(tái)支持，讓每個(gè)環(huán)節(jié)都可以在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，讓員工間的交流和合作變得更加方便和高效。三維建筑裝飾的設(shè)計(jì)模式可以更直觀地展現(xiàn)出設(shè)計(jì)的整體面貌，同時(shí)也能更準(zhǔn)確地掌握每個(gè)部件和細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)，這對(duì)提升建筑裝飾設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率有著非常重要的意義。

2 裝配式住宅的相關(guān)概述和特點(diǎn)

2.1 裝配式住宅的概述

裝配式住宅是一種較為先進(jìn)的施工形式，其將過去傳統(tǒng)的工地建造作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)闃?gòu)件加工廠，在工廠內(nèi)加工出樓板以及陽臺(tái)等構(gòu)件，運(yùn)送到工地展開拼裝，然后用穩(wěn)固的連接形式，在工地上進(jìn)行組建和安設(shè)。裝配式住宅是一種現(xiàn)代化的工業(yè)化生產(chǎn)模式，其特點(diǎn)是設(shè)計(jì)規(guī)范化、建造標(biāo)準(zhǔn)化、管理信息化。在工程實(shí)踐中，采取預(yù)制拼裝的方式，不僅可以改善工程的品質(zhì)，而且有利于工程的推進(jìn)，對(duì)文明建設(shè)、安全生產(chǎn)都是有益的。

對(duì)于裝配式建筑來說，在實(shí)際施工的時(shí)候，全部的構(gòu)件都是預(yù)制的，易于裝配，為后期的住宅建設(shè)、室內(nèi)裝修等作業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，保證了整體的穩(wěn)定性?，F(xiàn)有的裝配式建筑，其承載力以梁體、墻體等構(gòu)件為主，樓板、樓梯作為次要承重力構(gòu)件。疊合樓板和飄窗是裝配建筑設(shè)計(jì)中的主要應(yīng)用對(duì)象。目前，商用樓盤多采用裝配式施工模式，“三板”應(yīng)用工程的預(yù)制率普遍在20%以上。

2.2 裝配式住宅的特點(diǎn)

采用裝配式施工方法，既可提高施工質(zhì)量，又可加快施工進(jìn)度，有利于文明施工，安全管理。在施工過程中，通過裝配式施工，可以有效地減少現(xiàn)澆施工時(shí)間，突破了施工場(chǎng)地的限制，從而提高了工人的工作效率。與傳統(tǒng)的房屋結(jié)構(gòu)相比，裝配式房屋具有自重小、僅有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)圖就可以建造的特點(diǎn)，具有快速、高效的優(yōu)勢(shì)。總體而言，其是一種更加標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、經(jīng)濟(jì)性更高及符合綠色建筑設(shè)計(jì)理念的住宅［2］。

3 BIM技術(shù)在裝配式住宅建筑裝修一體化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 減少施工損耗，降低建筑成本

在建設(shè)過程中，必須要對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的管理問題進(jìn)行深刻剖析，要對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的投資進(jìn)行有效控制，要從總體上進(jìn)行規(guī)劃，才能使建設(shè)項(xiàng)目順利進(jìn)行。通過 BIM技術(shù)，可以模擬建筑物的裝設(shè)、構(gòu)造接觸等，并通過模擬的結(jié)論，制定符合工程需要的施工計(jì)劃，以減少裝飾工程中的品質(zhì)隱患。

3.2 對(duì)物料數(shù)量進(jìn)行精確核算與統(tǒng)計(jì)

當(dāng)今，建材的品種、指標(biāo)各式各樣，人力建設(shè)方式在執(zhí)行時(shí)，往往需要花費(fèi)很大的精力，同時(shí)在工料統(tǒng)計(jì)方面也有缺陷，最重要的是準(zhǔn)確性較差，不能有效地促進(jìn)建設(shè)進(jìn)程和品質(zhì)。BIM技術(shù)可以對(duì)工程量展開統(tǒng)計(jì)和核算，并將其與材料的詳細(xì)內(nèi)容相結(jié)合，確保建筑下料的精度，降低員工的工作量，同時(shí)也可以管制裝飾費(fèi)用。

3.3 改善專業(yè)設(shè)計(jì)人員的工作效能

在裝配式建筑裝修一體化設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)，有關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)人員可以在 BIM平臺(tái)上直接搭建出一個(gè)模擬的建筑物模型，從而能夠?qū)ζ湔归_升級(jí)，規(guī)避由于專業(yè)設(shè)計(jì)人員對(duì)方案進(jìn)行修改而帶來的額外工作負(fù)擔(dān)，并且可以顯著地提升設(shè)計(jì)師的工作效能，確保數(shù)據(jù)資料的正確性。

4 BIM技術(shù)的應(yīng)用劣勢(shì)

在我國，由于裝配式建筑的探究還處在初級(jí)時(shí)期，因此，在裝修設(shè)計(jì)方面仍具有很大的提升余地。另外，因?yàn)闃?gòu)件尚未實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，導(dǎo)致裝配式建筑裝修的施工成本較傳統(tǒng)建筑高。在裝配式建筑中，在材料種類上的局限性，會(huì)被制造企業(yè)的施工工藝所制約，裝飾層很難完整地還原出原始材料的質(zhì)感。此外，在拼裝過程中，板件的整體偏移，也會(huì)有拼裝縫。因?yàn)闃?gòu)件的深度還需要進(jìn)一步的強(qiáng)化，所以在一些構(gòu)件的安裝過程中，無法運(yùn)用預(yù)埋件進(jìn)行接合，而唯一的辦法就是用釘槍打孔，但這一方法勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生一些破壞。

5 基于BIM的裝配式建筑一體化設(shè)計(jì)方法研究

5.1 構(gòu)建BIM族庫和模型

在構(gòu)造BIM族庫和建模過程中，往往要考慮構(gòu)件制造的特定環(huán)境。搭建參數(shù)化的族庫，不僅有利于裝配式建設(shè)工程達(dá)到從構(gòu)擬到加工再到施工的有序化開展，而且能行之有效地處理預(yù)制件組裝時(shí)的安設(shè)與定位難題。使用BIM模型，并生成對(duì)應(yīng)的庫，然后按照構(gòu)件的類型來對(duì)其進(jìn)行編碼。同時(shí)，還可以高效地利用內(nèi)置插件，保證該模型能夠與已組裝的構(gòu)件相連接，并將其安裝到相應(yīng)的位置，從而達(dá)到精確安裝。

5.2 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

BIM系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)信息展開智能化的分析，并將其組織起來進(jìn)行操作和控制，使其能夠在非常短的時(shí)間內(nèi)，精確地設(shè)計(jì)出構(gòu)件的規(guī)格和尺寸，從而可以快速地對(duì)設(shè)計(jì)的建筑體造型進(jìn)行模擬。BIM也能與技術(shù)規(guī)劃要點(diǎn)結(jié)合起來，合理地設(shè)計(jì)裝配式建筑的平、立、剖面圖，在滿足功能要求的同時(shí)，持續(xù)提高圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的質(zhì)量。

5.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)流程

建設(shè)工程施工方案與建設(shè)工程裝修方案同步實(shí)施，通常有很多優(yōu)點(diǎn)。其主要特點(diǎn)是可以按照建筑工程計(jì)劃的個(gè)性化需求反饋信息，據(jù)此對(duì)工程建設(shè)方案進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，使得工程建設(shè)裝修方案得到更好的執(zhí)行，進(jìn)一步提升工程整體的建設(shè)品質(zhì)。

5.4 創(chuàng)建虛擬建筑

虛擬建筑創(chuàng)建的功能具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）當(dāng)前，BIM技術(shù)應(yīng)用軟件類型比較多，在建立虛擬建筑物時(shí)，需要把 BIM建筑模型的建立與選取的軟件密切結(jié)合起來。在此基礎(chǔ)上，通過科學(xué)有效的方法，對(duì)各種有關(guān)的參數(shù)及數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，從而實(shí)現(xiàn)虛擬建筑物的創(chuàng)建。

（2）運(yùn)用BIM技術(shù)，模擬裝配式建筑的施工過程，可以發(fā)現(xiàn)存在的問題，并作出相應(yīng)的改進(jìn)，從而保證裝配式建筑的建造質(zhì)量。

5.5 埋件布置

根據(jù)埋件的位置，對(duì)其進(jìn)行整體參數(shù)和相關(guān)參數(shù)的設(shè)定。當(dāng)設(shè)計(jì)者改變某一設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，BIM軟件會(huì)將該改變的參數(shù)輸入到對(duì)應(yīng)的資料庫，并將預(yù)制件的改變顯示在產(chǎn)生的三維建筑模型中，并將詳細(xì)的信息反饋給設(shè)計(jì)者。比如，在 BIM技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員根據(jù)軟件提供的協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，可以確定吊梁的具體參數(shù)，從而為后續(xù)的吊鉤安裝工作提供基礎(chǔ)。

5.6 拆分預(yù)制部件、優(yōu)化整體設(shè)計(jì)水平

使用BIM系統(tǒng)，可以對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行分析，高效地收集并利用許多信息，如材料、規(guī)格等。以此為基礎(chǔ)，對(duì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，從而有針對(duì)性地對(duì)預(yù)制件進(jìn)行整改，以達(dá)到裝配式建筑設(shè)計(jì)的實(shí)際需要。在對(duì)已有的構(gòu)件進(jìn)行初步選擇之后，利用BIM技術(shù)對(duì)其進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的模擬。以保證組合建筑模型的合理性和有效性，對(duì)結(jié)構(gòu)的各種性能進(jìn)行全面的模擬。

5.7 裝配式吊頂

一般情況下，大部分的天花板都是用石膏板，但是在建筑的時(shí)候，一般都是用輕鋼龍骨來支撐。廚房和廁所選擇的是鋁扣板，這樣不僅方便擺放，還可以防止被油污腐蝕。

5.8 電氣設(shè)計(jì)及優(yōu)化

運(yùn)用BIM模型展開深化設(shè)計(jì)，將強(qiáng)弱電插座的位置和高度都與內(nèi)裝專業(yè)相結(jié)合，展開定位，在電氣專業(yè)的設(shè)計(jì)中，將照明、電氣、弱電、消防專業(yè)都包含在內(nèi)。利用BIM技術(shù)，對(duì)強(qiáng)弱電箱的位置進(jìn)行調(diào)整。在設(shè)計(jì)中，要將強(qiáng)弱電箱集中放置，并將其錯(cuò)開，并將管線路徑結(jié)合起來進(jìn)行布置，從而減少交叉點(diǎn)（見圖1）。

6 基于BIM的裝配式建筑施工質(zhì)量的控制策略

6.1 提升建筑工人的業(yè)務(wù)水平與素質(zhì)

裝配式建筑的建造方式與傳統(tǒng)的建造方式存在較大差異，對(duì)建設(shè)人員的專業(yè)資質(zhì)提出了更高的要求。因此，有關(guān)建筑工程企業(yè)要深化對(duì)建筑從業(yè)人員的專業(yè)技術(shù)性與專業(yè)品質(zhì)的訓(xùn)練與培養(yǎng)，并在具體的項(xiàng)目建設(shè)過程中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的操作，使施工單位的工作人員能跟上形勢(shì)的變化。在施工過程中，施工人員必須把施工風(fēng)險(xiǎn)降低到最小，一旦發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)立即加以解決，為建設(shè)項(xiàng)目的高品質(zhì)建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

6.2 對(duì)裝配式建筑施工所用材料加以管控

建設(shè)單位要加強(qiáng)對(duì)裝配式裝修各個(gè)環(huán)節(jié)的品質(zhì)管理和控制，以符合國家和行業(yè)要求的規(guī)范原則。要采用各類施工技術(shù)和治理方法，保證裝配式裝修項(xiàng)目各個(gè)環(huán)節(jié)的材料符合相關(guān)規(guī)定。在工程施工材料的輸送中，有關(guān)負(fù)責(zé)人員應(yīng)積極地制訂多重運(yùn)載方案，并擬訂出有可行性的維修與防護(hù)程序，以避免構(gòu)件在工作期間發(fā)生損壞，給建設(shè)工程帶來負(fù)面效應(yīng)。

6.3 進(jìn)一步深化施工工藝的管控力度

裝配式房屋與傳統(tǒng)房屋相比，具有明顯的區(qū)別，主要是在工廠內(nèi)完成構(gòu)件的批量制造，再運(yùn)輸?shù)焦さ厣线M(jìn)行裝配。所以，有關(guān)的建筑項(xiàng)目公司要建立完善的質(zhì)量可追溯體系，不斷完善裝配式建筑項(xiàng)目的質(zhì)量管理和監(jiān)管體系，以確保裝配式建筑的裝飾施工質(zhì)量。除此之外，同時(shí)，還要根據(jù)現(xiàn)有的裝配式建筑工程建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，要對(duì)施工過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，尤其是構(gòu)件的設(shè)計(jì)、施工過程中的質(zhì)量控制等進(jìn)行全面的把控。在此基礎(chǔ)上，再對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，這對(duì)國內(nèi)裝配式建筑工程后續(xù)的科學(xué)化管理具有重要的指導(dǎo)意義。

7 基于BIM的裝配式建筑施工的事故預(yù)防策略

7.1 完善預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸方案

在住宅裝配項(xiàng)目中，預(yù)制件是保證結(jié)構(gòu)安全的有效手段。然而，裝配式剪力墻構(gòu)件的長度和寬度都遠(yuǎn)大于其厚度，豎向安設(shè)的可靠性不佳。因此，在運(yùn)送時(shí)，必須適當(dāng)?shù)貙⑵涔探Y(jié)在專用的支架上，以避免其在裝卸過程中產(chǎn)生震動(dòng)損傷。此外，要完善構(gòu)件的輸送方案。在運(yùn)送中，需對(duì)其進(jìn)行緊固處理，以保證其完好地到達(dá)工地，使其在裝配式建筑裝飾工程中起到真正的作用。

7.2 預(yù)制構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)存放

由于裝配式建筑中的預(yù)制構(gòu)件往往是以大批量的方式運(yùn)抵工地，因此，開始起吊前，現(xiàn)場(chǎng)需要?jiǎng)澐謪^(qū)域。在確定存儲(chǔ)位置時(shí)，應(yīng)盡量考慮吊車及其他配套裝置是否便于吊裝，盡可能地防止部件在施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)二次搬運(yùn)的情況。此外，施工企業(yè)要對(duì)起重機(jī)設(shè)備的作業(yè)能力進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，以保證預(yù)制件在施工過程中構(gòu)件的安全性。在裝配式建筑裝飾施工中，預(yù)制構(gòu)件起吊是非常關(guān)鍵的步驟，只有保證了施工過程中的安全，才能保證整體裝配式裝修工程的順利進(jìn)行。

8 結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)對(duì)安裝、配置、建筑裝修一體化的發(fā)展進(jìn)程有很大的促進(jìn)作用。利用BIM技術(shù)，建立三維模型，對(duì)建筑裝修設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，這對(duì)大幅提高裝配式建筑及裝修的綜合水平有很大幫助?？捎行Т龠M(jìn)工程建設(shè)及裝修質(zhì)量的提高，將建筑行業(yè)的上下游企業(yè)聯(lián)系起來，利用信息化手段，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并有力推動(dòng)整個(gè)建筑行業(yè)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。

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