BIM技術(shù)在裝配式建筑深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

袁云霞

（中國建筑第二工程局有限公司華東公司）

1 引言

本文在對裝配式建筑BIM應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國BIM技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，基于BIM的建模和BIM模型的應(yīng)用，研究BIM在裝配式建筑中的應(yīng)用。在建立BIM信息平臺的過程中，產(chǎn)業(yè)合作發(fā)生了根本變化，BIM建模技術(shù)的使用促進(jìn)了綠色建筑的發(fā)展，優(yōu)化了綠色工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，提高了項(xiàng)目質(zhì)量，降低了成本和安全風(fēng)險(xiǎn)，并提高了項(xiàng)目效益[1]。

2 裝配式建筑和BIM技術(shù)概述

2.1 裝配式建筑

預(yù)制建筑是指使用預(yù)制組件在現(xiàn)場組裝的建筑物。與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑相比，這種建筑具有施工速度快、省力、污染少、建筑環(huán)境質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)困難、整體性差等。目前，我國預(yù)制建筑的發(fā)展還處于起步階段，市場份額還不大。主要原因是：①公眾對裝配技術(shù)的理解不夠；②沒有對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行推廣、改進(jìn)和開發(fā)，對系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)沒有集成創(chuàng)新。

2.2 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)是基于相關(guān)信息和數(shù)據(jù)的建設(shè)項(xiàng)目，它使用數(shù)字信息模擬建筑物的真實(shí)信息，并使用三維建筑模型實(shí)現(xiàn)諸如項(xiàng)目監(jiān)視，設(shè)備管理，數(shù)字處理和項(xiàng)目管理之類的功能。BIM具有以下特征：信息完整性和信息相關(guān)性、連通性、可視化、可用性等。當(dāng)用作最終裝配信息管理平臺時(shí)，BIM可以為客戶提供直觀展示。從建筑物的整個(gè)組件開始，將組件進(jìn)行組裝以形成整個(gè)建筑物，可以在設(shè)計(jì)中標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)組件和設(shè)備數(shù)量，并且可以建立數(shù)據(jù)庫、組件和設(shè)備系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)過程中，所有組件都在BIM平臺上編碼，并且在該過程中創(chuàng)建組件，每個(gè)組件用二維代碼作為標(biāo)識，并與BIM組件參數(shù)和構(gòu)造圖結(jié)合使用，進(jìn)行精確預(yù)制。在施工現(xiàn)場，二維代碼用于識別組件，提高了施工效率和精度[2]。

3 探索BIM技術(shù)在預(yù)制建筑設(shè)計(jì)中的重要性

目前，預(yù)制建筑項(xiàng)目的開發(fā)建設(shè)主要體現(xiàn)在滿足節(jié)能、減排、省工、加速工業(yè)發(fā)展方面。與傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)不同，預(yù)制建筑的設(shè)計(jì)周期更長，需要更多的工作和復(fù)雜控制。為了提高這種體系結(jié)構(gòu)的可靠性和發(fā)展性，相關(guān)構(gòu)件將使用BIM技術(shù)，使其實(shí)際的仿真、信息和可視化功能在實(shí)踐中發(fā)揮作用，從而促進(jìn)行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。但是由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的管理，BIM技術(shù)的應(yīng)用效果不理想。為了加快建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，項(xiàng)目建設(shè)者在針對BIM技術(shù)的人員問題、技術(shù)問題時(shí)，需要改善BIM的技術(shù)措施，加強(qiáng)預(yù)制構(gòu)件的管理。因此，預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性可以得到有效控制，滿足人們對居住環(huán)境舒適和節(jié)能環(huán)保的需要。

4 BIM技術(shù)在預(yù)制建筑規(guī)劃中的應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM技術(shù)廣泛用于建筑行業(yè)，對于BIM技術(shù)在預(yù)制建筑物規(guī)劃中的使用，預(yù)制構(gòu)件的市場環(huán)境仍處于起步階段，存在諸如預(yù)制構(gòu)件的制造商有限、生產(chǎn)能力低、工藝質(zhì)量控制不充分以及設(shè)計(jì)、加工集成性差等問題。另外，在人員方面，由于產(chǎn)業(yè)鏈資源有限，人員的設(shè)計(jì)能力和技術(shù)水平不高，因此，預(yù)制設(shè)計(jì)項(xiàng)目的成本無法達(dá)到預(yù)期的控制目標(biāo)。一些預(yù)制建筑物價(jià)格便宜，這在很大程度上阻礙了建筑行業(yè)市場化的發(fā)展。在標(biāo)準(zhǔn)化方面，BIM技術(shù)在預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用效果尚未形成模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和集成化的設(shè)計(jì)過程，從而導(dǎo)致了構(gòu)件制造、現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備運(yùn)行等目標(biāo)未能實(shí)現(xiàn)。因此，BIM技術(shù)人員應(yīng)深化視角，通過不斷優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用水平和過程控制措施，使裝配式建筑在行業(yè)中發(fā)揮功能效應(yīng)，進(jìn)而推動經(jīng)濟(jì)建設(shè)的現(xiàn)代化[3]。

5 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

5.1 模型深化

在模型預(yù)制設(shè)計(jì)階段，許多專業(yè)都有同樣的難度和高度精細(xì)化的需求。設(shè)計(jì)內(nèi)容和成本需要嚴(yán)格控制。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已無法滿足預(yù)制建筑物的要求，BIM技術(shù)可以以協(xié)作和參數(shù)化的方式實(shí)現(xiàn)組件的分離和組裝。首先，根據(jù)施工圖，可以創(chuàng)建一系列建筑信息數(shù)據(jù)，如地板高度、門窗開度、壁厚、地板厚度等，最終形成建筑物的BIM信息結(jié)構(gòu)和三維模型。其次，基于結(jié)構(gòu)模型，創(chuàng)建機(jī)電管道模型和裝飾模型。根據(jù)模型報(bào)告的問題生成沖突分析報(bào)告，并制定適當(dāng)?shù)膶Σ?。最后，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了施工仿真，利用模擬施工過程和應(yīng)用工作效果，提前選擇和優(yōu)化方案，同時(shí)通過模型中的模擬漫游，感受現(xiàn)場的真實(shí)效果。

5.2 BIM在深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

Revit族庫是一個(gè)族單元，可以編輯和驅(qū)動各種族文件。深化預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)流程，整合各種預(yù)制構(gòu)件的外輪廓、預(yù)埋件、配筋形式。其中，預(yù)制構(gòu)件可根據(jù)外輪廓形狀的不同而有所不同。標(biāo)準(zhǔn)預(yù)埋件可按一般要求定位在預(yù)制構(gòu)件中，Re‐vit族庫根據(jù)文件繪制并存儲在常規(guī)測量模型中，族文件的圖紙完全基于構(gòu)件中鋼筋的形狀，可編輯鋼筋規(guī)格、彎曲角度等參數(shù)，并可定義基準(zhǔn)面。以墻面為例，夾層墻板由外板和內(nèi)板組成，外板由裝飾表面層和絕緣層組成，將表面層裝飾為單個(gè)磚（以區(qū)分磚的顏色）作為族文件?？梢愿鶕?jù)體積模型的幾何信息（例如，外部輪廓、邊線、面板厚度等）對隔熱層進(jìn)行參數(shù)化，以定義和確定材料。BIM模型是一種可以共同使用的信息載體，不同的項(xiàng)目分支機(jī)構(gòu)可以通過BIM模型插入、提取、更新數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)工作之間的協(xié)作。使用BIM技術(shù)可以很好地保持平面圖、立面圖、零件圖和局部圖之間的數(shù)據(jù)一致性，提高在構(gòu)造工程圖的過程中解析專業(yè)信息的能力，并準(zhǔn)確表達(dá)項(xiàng)目的意圖（見圖1）。

圖1 BIM深化設(shè)計(jì)流程

5.3 深化圖紙

創(chuàng)建三維BIM組件模型后，員工必須創(chuàng)建和處理BIM深化圖，將每個(gè)組件信息的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二維構(gòu)造圖，然后將其用于組件加工和生產(chǎn)。通常，大型建筑項(xiàng)目需要大量組件，并且組件類型很多，傳統(tǒng)的工業(yè)預(yù)制過程工作量很大，容易出現(xiàn)較大的計(jì)算錯(cuò)誤。隨著BIM技術(shù)的應(yīng)用，上述問題得到了有效解決。在BIM技術(shù)的幫助下，使用計(jì)算機(jī)軟件自動分析組件數(shù)據(jù)并創(chuàng)建組件生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的模型。與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案不同，可以基于BIM技術(shù)創(chuàng)建用于零件設(shè)計(jì)的三維模型。當(dāng)索引更改時(shí)，關(guān)聯(lián)的工作索引或數(shù)據(jù)信息將自動更改，從而減少了項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用程序信息不一致的問題[4]。

5.4 可視化設(shè)計(jì)

對于預(yù)制的外墻板，技術(shù)控制主要集中在結(jié)構(gòu)上，即隔熱層+節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)層+隔熱層。為了減少形狀的復(fù)雜性，應(yīng)使用預(yù)制方法建造外墻板的BIM模型，以優(yōu)化結(jié)構(gòu)的位置。通常，模型參數(shù)信息是通過信息同步在后續(xù)附圖中再現(xiàn)的，當(dāng)有線數(shù)字信息與視圖中的圖形實(shí)時(shí)同步時(shí)，可以確保BIM信息模型的設(shè)計(jì)和使用的完整性，大大提高實(shí)際預(yù)制建筑設(shè)計(jì)的效率，同時(shí)還可以消除傳統(tǒng)設(shè)計(jì)作品中人為因素引起的信息沖突。

6 結(jié)語

總而言之，預(yù)制BIM建筑物的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)模型的預(yù)制建造可以在施工過程中發(fā)揮巨大作用?；贐IM技術(shù)的三維模型參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)的可視化，有效提高了模型分離和深化設(shè)計(jì)的質(zhì)量，為預(yù)制構(gòu)件的制造和加工提供了極大便利。加強(qiáng)BIM技術(shù)在預(yù)制建筑規(guī)劃中的應(yīng)用研究，可以逐步促進(jìn)建筑設(shè)計(jì)、生產(chǎn)方式和管理理念的創(chuàng)新，促進(jìn)建筑業(yè)向產(chǎn)業(yè)化和信息化方向發(fā)展。