BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計中的運用

張翔宇 白玲玲

【摘要】近年來，裝配式建筑工程是建筑行業(yè)的建設(shè)主體，裝配式建筑工程施工較便捷，不易產(chǎn)生施工問題，且能很好地保證施工質(zhì)量。但在進行裝配式建筑工程施工前，必須做好設(shè)計工作，才能確保各項施工工序的嚴格落實，實現(xiàn)良好的施工質(zhì)量。采用BIM技術(shù)，設(shè)計方案能呈現(xiàn)可視化效果，并能根據(jù)建筑工程的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，對各項施工工序進行協(xié)調(diào)和優(yōu)化，確保各項施工工序有條不紊地進行。文章重點針對BIM技術(shù)展開分析和研究，提出BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計工作中的應(yīng)用要點，有效提高了裝配式建筑設(shè)計的整體質(zhì)量和效果。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);裝配式建筑;設(shè)計

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.02.051

建筑行業(yè)是國民經(jīng)濟重要構(gòu)成，對其他產(chǎn)業(yè)健康、穩(wěn)定發(fā)展起到保障作用。為使我國經(jīng)濟穩(wěn)中推進，建筑行業(yè)應(yīng)積極改革，將建筑能耗量降至最低，短縮工期，最大限度提升建筑工業(yè)化水平。BIM 技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，在維持裝配式建筑設(shè)計優(yōu)勢特征基礎(chǔ)上，助推建筑物設(shè)計踐行智能化、數(shù)字化發(fā)展路線，明顯提升裝配式建筑各部件設(shè)計準確度，打造高品質(zhì)項目。

1、裝配式建筑

裝配式建筑又稱建筑工業(yè)化，即由工廠制造生產(chǎn)、現(xiàn)場進行安裝的集成式建筑物，工廠生產(chǎn)的構(gòu)件包括梁、板、柱、剪力墻、樓梯等，這種建造模式符合當(dāng)前社會發(fā)展趨勢，向人

們展示了建筑業(yè)的全新圖景，建筑物也可以像生產(chǎn)商品一樣，工廠批量生產(chǎn)標準構(gòu)件，運送至工地后像搭積木一樣進行拼裝即可。裝配式建筑的主要特征如下。

1.1功能多樣化

①裝配式建筑外墻設(shè)計有保溫的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)冬暖夏涼的效果，節(jié)約了空調(diào)的使用次數(shù)，減少對空氣的污染，達到節(jié)能減排的目的;②裝配式建筑的墻體和門窗的密封性較好，隔聲效果好;③防火、抗震性能好。

1.2施工裝配化

裝配式建筑大量的構(gòu)件是由工廠生產(chǎn)完成，可以實現(xiàn)保溫、隔熱、裝修一體化設(shè)計和施工，保溫隔熱板及裝飾面可隨預(yù)制構(gòu)件在工廠生產(chǎn)完成，或者預(yù)制構(gòu)件上預(yù)留裝飾面板的埋件，既保證了保溫隔熱、裝修質(zhì)量，又能加快工程整體進度，簡化現(xiàn)場施工工序，減少施工時產(chǎn)生的廢料及噪聲。

1.3設(shè)計多樣化

目前的建筑設(shè)計多以房間內(nèi)的固定格局為主，房屋的整體運用不是很靈活，而裝配式建筑可以避免這些缺點，其主要特點是可以進行空間的大小分割，根據(jù)住戶的需求來配置。

1.4系統(tǒng)化和集成化

裝配式建筑體現(xiàn)了工業(yè)產(chǎn)品社會化生產(chǎn)的理念，從設(shè)計階段到生產(chǎn)、施工階段都是各專業(yè)密切配合、相輔相成的，需要設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、安裝等各行業(yè)人力、物力協(xié)同配合、共同推進，才能完成裝配式建筑的建造。

2、BIM技術(shù)

BIM是將建筑實體信息化、數(shù)據(jù)化的集成技術(shù)，在建筑全生命周期為不同專業(yè)提供信息、數(shù)據(jù)的共享和交互，達到融合各方共同協(xié)作，高效完成項目的作用。BIM 具有以下幾點特征。

1）可視化。通過BIM將項目的三維模擬實體直觀地展示出來，并讀取不同構(gòu)件的詳細信息，在設(shè)計階段協(xié)調(diào)不同專業(yè)把建筑不同部位的碰撞、誤差等問題及早發(fā)現(xiàn)并修改，大大提高了施工效率，節(jié)省了成本。

2）可協(xié)調(diào)。通過 BIM 三維模型在設(shè)計階段發(fā)現(xiàn)各專業(yè)的設(shè)計缺陷及不同專業(yè)間的碰撞點，及時協(xié)調(diào)設(shè)計方及建設(shè)方解決問題。

3）可模擬。設(shè)計階段，設(shè)計師利用軟件對建筑物模型進行日照、節(jié)能分析，對建筑物造型、外立面進行優(yōu)化。施工階段，可以進行堆場、施工路線和次序的模擬，優(yōu)化現(xiàn)場施工，提高效率。運營階段，運用模型對建筑物進行全程監(jiān)控，也可以為突發(fā)狀況進行模擬，提前準備應(yīng)對方案。改建階段，對改建過程進行模擬，建立改建后模型，方便指導(dǎo)施工。

4）可出圖。BIM模型可以實現(xiàn)把模擬、優(yōu)化后的三維模型轉(zhuǎn)化為二維平面圖紙，同時可以為相關(guān)單位提供工程量統(tǒng)計結(jié)果、碰撞報告等信息。

5）可集成。BIM模型可以涵蓋項目不同專業(yè)的信息，形成一個完整的數(shù)據(jù)庫，對項目信息進行集成，集中處理。同時也可以根據(jù)項目需求應(yīng)用各種信息化、智能化手段，如：RFID（Radio Frequency Identification，無線射頻識別） 技術(shù)、3D打印、4D 模擬施工、5D 成本控制、物聯(lián)網(wǎng)等，充分體現(xiàn)了 BIM可以集成各方面信息的優(yōu)勢。

3、BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計中的應(yīng)用

3.1三維建模與圖紙設(shè)計

將BIM技術(shù)用于裝配式建筑預(yù)制件設(shè)計過程，有益于提升工程設(shè)計相關(guān)指標準確度和工作效率質(zhì)效。在具體實踐中可組織設(shè)計人員利用BIM三維虛擬仿真系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計裝配式

建筑物模型，親自前往建筑場區(qū)考察，精確采集地質(zhì)勘測、建筑測繪等諸多信息，基于BIM技術(shù)建設(shè)完善化數(shù)據(jù)庫，快速傳送各種數(shù)據(jù)。BIM系統(tǒng)可智能分析數(shù)據(jù)信息，組織設(shè)

計人員進行操作、控制，在短時間內(nèi)精確設(shè)計出建筑構(gòu)件規(guī)格大小，快速模擬設(shè)計建筑體造型。

BIM還能結(jié)合技術(shù)策劃要點，合理設(shè)計裝配式建筑的平、立、剖面圖，在達到使用功能的基礎(chǔ)上，利用模數(shù)協(xié)調(diào)的方法，將提升末班使用率與體系集成度設(shè)定為目標，不斷提升圖紙設(shè)計水平。結(jié)合裝配式建筑施工特征，在設(shè)計平面圖紙時要考慮墻板組合問題，加強不同專業(yè)之間的協(xié)同性，循序漸進實現(xiàn)建筑設(shè)計的模數(shù)化、標準化。

3.2拆分預(yù)制部件、優(yōu)化整體設(shè)計水平

采用BIM系統(tǒng)分析建筑結(jié)構(gòu)模型，設(shè)計人員把結(jié)構(gòu)模型整合至計算機系統(tǒng)內(nèi)部，精確、全面獲得建筑預(yù)制件所有信息，及時有效采集利用材質(zhì)、規(guī)格等諸多信息，以此為據(jù)分析結(jié)構(gòu)特征，有針對性整改預(yù)制件，滿足裝配式建筑設(shè)計現(xiàn)實需求。在初步選定裝配式建筑構(gòu)件后，采用BIM技術(shù)仿真模擬整體結(jié)構(gòu)。確保裝配式建筑模擬合理、有效，綜合模擬結(jié)構(gòu)各項性能指標。把BIM模型轉(zhuǎn)型為有限元分析，考慮建筑結(jié)構(gòu)有限元分析內(nèi)的整體結(jié)構(gòu)，測算出擬建建筑彈性模量，依照測算結(jié)果，整體優(yōu)化裝配式建筑整體設(shè)計水平。

3.3指導(dǎo)施工

將BIM技術(shù)用于建筑工程領(lǐng)域中，主要涵蓋如下兩方面內(nèi)容，一是施工管理;二是現(xiàn)場質(zhì)量檢測采用BIM技術(shù)全程模擬施工流程，對現(xiàn)實施工活動做出科學(xué)指導(dǎo)，優(yōu)化資源，減少工程建設(shè)成本。

3.4日常運維管理

調(diào)查研究表明，很多建筑在生命周期內(nèi)的費用耗損均始源于使用階段，當(dāng)每個建筑平均使用年限超出7年，其耗用運維費用顯著超出建筑自身造價，建筑工程費用耗損始終處

于不均衡增長狀態(tài)中。為提高運營商經(jīng)濟效益，需要使用專業(yè)化建筑運維管理，裝配式建筑施工階段在維修設(shè)備時需數(shù)次采集信息，但因采集信息數(shù)量及類型過多，出現(xiàn)遺漏情況在所難免。

將BIM技術(shù)用于裝配式建筑日常運維活動中，建設(shè)完善化信息管理系統(tǒng)，實時監(jiān)控建筑內(nèi)設(shè)備運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)各類安全隱患，做到防患于未然。BIM技術(shù)建模能篩選出可重復(fù)利用的資源，經(jīng)回收處置后再應(yīng)用，將資源浪費量降至最低。

結(jié)語：

有效結(jié)合近階段我國裝配式建筑的整體發(fā)展狀況，需要從裝配式建筑的設(shè)計施工以及構(gòu)建的生產(chǎn)等各個方面進行有效的融合，以 BIM 技術(shù)為基礎(chǔ)對裝配式建筑工程設(shè)計，有效提高裝配式建筑設(shè)計工作的整體質(zhì)量和科學(xué)性，推動我國建筑產(chǎn)業(yè)不斷向前發(fā)展。

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