淺談BIM裝配式建筑設(shè)計(jì)

程成功

摘要：近年來，隨著建筑業(yè)的繁榮，裝配式建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)化和進(jìn)步做出了巨大的貢獻(xiàn)。作為裝配式建筑設(shè)計(jì)的重要組成部分，BIM技術(shù)的應(yīng)用不僅關(guān)系到裝配式建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和水平，而且對我國建筑業(yè)的整體發(fā)展具有重大影響?；诖耍疚膶IM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的分析。

關(guān)鍵詞：BIM;裝配式;建筑設(shè)計(jì)

引言

BIM 技術(shù)代表建筑信息模型。簡單地說，就是應(yīng)用建筑項(xiàng)目的基本信息和相關(guān)設(shè)計(jì)，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)軟件，在軟件中創(chuàng)建建筑模型。在建筑項(xiàng)目的整個(gè)生命周期中指導(dǎo)項(xiàng)目的建筑設(shè)計(jì)過程、施工和后期運(yùn)營。BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的重要性愈發(fā)凸顯，作為集成過程中的關(guān)鍵線，各種裝配配件可以更高效、無縫地集成。因此，探索BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有非常重要的作用。

一、BIM技術(shù)特點(diǎn)

第一，可視化。BIM技術(shù)的應(yīng)用，讓用戶可以清晰地跟蹤一個(gè)項(xiàng)目的全過程，從而更直觀地反映施工周期的各個(gè)階段進(jìn)行調(diào)整。BIM技術(shù)可以靈活模擬實(shí)際施工過程中的環(huán)境條件，讓項(xiàng)目經(jīng)理更好地定制項(xiàng)目，提高施工現(xiàn)場的協(xié)調(diào)性。第二，模擬。由于BIM模型可以在計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)模擬建筑生命周期的各個(gè)階段，項(xiàng)目參與者可以及時(shí)或主動地發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目問題，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目成本、工期和施工保障。最后，可以對其進(jìn)行優(yōu)化和繪圖。這不僅保證了合理的土地成本，也讓業(yè)主和施工方對項(xiàng)目的預(yù)期效果有一個(gè)直觀的了解，這對建筑行業(yè)業(yè)主、設(shè)計(jì)師和建筑商之間的溝通產(chǎn)生了重大影響。

二、裝配式建筑的基本原理

裝配式建筑的基本原理與現(xiàn)澆建筑基本相同。在施工過程中，一些建筑物結(jié)合使用更安全可靠的連接方法，并使用一些特殊的組裝方法來提高抗震性能。需要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)建筑物的節(jié)點(diǎn)。裝配式建筑結(jié)構(gòu)可以大大提高建筑的施工效率，也可以形成設(shè)計(jì)與施工的統(tǒng)一。在實(shí)際施工過程中，對相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)和預(yù)制，確保其他施工環(huán)節(jié)在施工期間有充足的時(shí)間和精力，大大提高施工效率，提前做好準(zhǔn)備。然后將裝配式結(jié)構(gòu)用于施工，以進(jìn)一步提高建設(shè)項(xiàng)目的施工效率，加強(qiáng)各施工階段之間的協(xié)調(diào)。此外，裝配式建筑結(jié)構(gòu)是標(biāo)準(zhǔn)化的施工技術(shù)，可以使整個(gè)建筑行業(yè)更加系統(tǒng)化。

三、裝配式建筑的優(yōu)勢

裝配式建筑由標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工業(yè)化、施工組裝、室內(nèi)裝飾和信息化管理五個(gè)部分組成。在實(shí)踐中，預(yù)制建筑是在建筑工地上組裝的，零件隨時(shí)可用?？紤]到現(xiàn)階段的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和生態(tài)環(huán)境，裝配式建筑在這方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，因此成為一種新的建筑趨勢。一是可以節(jié)省施工時(shí)間，避免人力資源的浪費(fèi)，可以直接現(xiàn)場組裝工廠的預(yù)期施工，大大提高了工作效率，有效降低了施工成本。其次，環(huán)保材料主要用于裝配式建筑，不僅可以有效保證工程質(zhì)量，也符合我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。第三，施工安全和施工質(zhì)量關(guān)系到項(xiàng)目進(jìn)度和效率，因此，傳統(tǒng)的施工理念難以消除施工人員的安全隱患，而對新型裝配式建筑采用機(jī)械化施工。因此，可以大大提高建筑物的安全性和施工質(zhì)量。

四、BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略

（1）3D建模及BIM技術(shù)在規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在裝配式建筑設(shè)計(jì)的3D模型構(gòu)建過程中，可以使用BIM技術(shù)以3D形式顯示設(shè)計(jì)內(nèi)容。也可應(yīng)用于預(yù)制件的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，使圖紙?jiān)O(shè)計(jì)準(zhǔn)確。在具體應(yīng)用過程中，設(shè)計(jì)師利用BIM技術(shù)的三維仿真技術(shù)，對裝配模型（建筑類型）進(jìn)行仿真，對建筑及其周邊環(huán)境進(jìn)行綜合勘察、規(guī)劃和測繪?？梢栽讷@取應(yīng)用于設(shè)計(jì)的參數(shù)的同時(shí)，建立一個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，傳輸基于BIM技術(shù)的各種測繪信息，使設(shè)計(jì)人員可以利用BIM技術(shù)和相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行設(shè)計(jì)尺寸和相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算出來組裝的建筑結(jié)構(gòu)信息，完成建筑的外形設(shè)計(jì)。

（2）利用BIM技術(shù)建立項(xiàng)目設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫

受云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的影響，BIM技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)效果更加明顯。應(yīng)用BIM技術(shù)，結(jié)合云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)，構(gòu)建項(xiàng)目設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建與BIM技術(shù)相關(guān)的5D數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫的建設(shè)可以存儲裝配式建筑設(shè)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)和裝配式部件相關(guān)數(shù)據(jù)，對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行有序的整合、分析和識別，為裝配式建筑設(shè)計(jì)工作的開展提供更多的信息。同時(shí)，BIM技術(shù)和5D關(guān)系數(shù)據(jù)庫建設(shè)可以在項(xiàng)目的建設(shè)、檢查和管理中發(fā)揮非常積極的作用，可以提高一體化項(xiàng)目的建設(shè)效果。

（3）BIM技術(shù)在預(yù)制件分工中的應(yīng)用

第一，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的BIM構(gòu)件庫

對于裝配式建筑，與常規(guī)建筑相比，主要區(qū)別在于部件從工廠運(yùn)出，然后直接運(yùn)到施工現(xiàn)場車間進(jìn)行組裝，然后完成整個(gè)建筑工程。在傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)中，預(yù)制構(gòu)件主要是使用傳統(tǒng)的二維截面圖進(jìn)行，然后利用BIM技術(shù)構(gòu)建相應(yīng)的預(yù)制模型，然后構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的BIM構(gòu)件庫，構(gòu)建特定數(shù)量和類型的構(gòu)件。

第二、BIM配置拆分設(shè)計(jì)

在BIM模型中，各個(gè)構(gòu)件被集成為一個(gè)整體，為了保證BIM構(gòu)件的設(shè)計(jì)水平符合施工標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)人員必須嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定，將模型構(gòu)件分割成若干個(gè)單獨(dú)的構(gòu)件。工廠結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行進(jìn)一步加工。工廠必須按照“多組合多規(guī)格”的要求，進(jìn)行BIM構(gòu)件的具體設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，進(jìn)一步加強(qiáng)構(gòu)件類型的把控，最終實(shí)現(xiàn)與施工相對應(yīng)的高效生產(chǎn)模式進(jìn)行組裝預(yù)制組件。在模型搭建過程中，相應(yīng)的工作人員必須嚴(yán)格遵循BIM搭建和分割原則，各種形式的幫助可以在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)提高連接件的質(zhì)量。將BIM技術(shù)模型應(yīng)用到BIM構(gòu)件分工設(shè)計(jì)工作中，可以使不同構(gòu)件之間的聯(lián)系更加直觀，完善分工設(shè)計(jì)，同時(shí)減少二維設(shè)計(jì)圖中的盲點(diǎn)。同時(shí)，借助BIM技術(shù)模型，可以在一定程度上保證技術(shù)模型的安全性，防止重要信息的丟失。

第三，運(yùn)用BIM深化圖紙

在BIM技術(shù)的幫助下，員工將模型分割并轉(zhuǎn)換成二維圖紙。預(yù)制件的規(guī)模比較大，所以深拉設(shè)計(jì)的數(shù)量也比較多?？偸鞘褂脗鹘y(tǒng)的繪圖技術(shù)，不僅增加了工作的難度，而且在實(shí)際工作中也會出錯(cuò)。BIM技術(shù)的智能繪圖軟件可用于自動創(chuàng)建各種形狀的平面和三維模型。主要是因?yàn)閳D紙和模型是自動鏈接的，圖紙中的信息會隨著模型數(shù)據(jù)進(jìn)一步更新。但是，BIM深化圖應(yīng)包含生產(chǎn)預(yù)制件所需的相關(guān)信息和數(shù)據(jù)。

（4）BIM技術(shù)在項(xiàng)目建設(shè)中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，具有較高的裝配速度和預(yù)制速度，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模同步施工，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件與吊裝結(jié)構(gòu)的同步交換。在具體的應(yīng)用過程中，建設(shè)項(xiàng)目單位利用BIM技術(shù)搭建信息交流和溝通平臺，提高溝通質(zhì)量，再結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和BIM技術(shù)，協(xié)調(diào)項(xiàng)目施工管理和項(xiàng)目建設(shè)。運(yùn)輸、生產(chǎn)和組裝都被跟蹤和管理。同時(shí)，需要對項(xiàng)目的各個(gè)構(gòu)件和整體施工進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以確保項(xiàng)目的施工質(zhì)量。

（5）BIM技術(shù)在維修管理中的應(yīng)用

在對預(yù)制建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行維護(hù)和管理之后，BIM技術(shù)通過監(jiān)控整個(gè)項(xiàng)目的特定條件并修復(fù)項(xiàng)目組件。例如，BIM技術(shù)可以通過顯示零件的數(shù)據(jù)信息，在后期維護(hù)和管理中發(fā)現(xiàn)損壞的零件后，將其發(fā)送到修理廠，從而實(shí)現(xiàn)智能制造和更換處理。在對零件進(jìn)行加固時(shí)，可以利用BIM技術(shù)對具體的加固情況提供真實(shí)的反饋，然后采取相應(yīng)的加固措施。因此，將BIM技術(shù)應(yīng)用于后期維護(hù)管理，可以對項(xiàng)目信息進(jìn)行整體監(jiān)控，為構(gòu)件維護(hù)和維修提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，方便后期其他任務(wù)的開展。

結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，大大提高了產(chǎn)業(yè)發(fā)展中數(shù)據(jù)設(shè)置的準(zhǔn)確性，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展有很大的促進(jìn)作用。建筑設(shè)計(jì)過程技能是時(shí)代演進(jìn)的要求，可以減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤并提供可視化模型，從而指導(dǎo)建筑項(xiàng)目的整個(gè)生命周期。

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