基于BIM 的裝配式住宅建筑裝修一體化設計研究

朱 攀 劉亞雷 左 歡 呂洪磊 張 汶

裝配式住宅建筑憑借高效、環(huán)保且質量穩(wěn)定的特性受到廣泛關注。但是，裝配式住宅的建筑設計與裝修設計之間缺少有效的整合，導致裝修設計與建筑設計脫節(jié)，不僅影響了項目的工程效率，同時也影響了設計的整體性。在此背景下，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術作為一種新的建筑設計和管理技術，引起人們的關注。除此之外，BIM 技術具有整體性和動態(tài)性的特點，將建筑的各個方面集成在一個全面、參數化和三維的計算機模型中，為裝配式住宅的裝修設計提供了新的可能性[1-2]。

該文的目的是研究BIM 技術在裝配式住宅建筑裝修一體化設計中的具體應用，以期提高裝修設計工作的效率、質量和協調性，推動裝配式住宅建筑裝修設計的發(fā)展。

1 裝配式住宅建筑與傳統(tǒng)住宅建筑的對比

裝配式住宅建筑與傳統(tǒng)住宅建筑相比具有明顯優(yōu)勢：首先，裝配式住宅采用工廠預制、現場組裝的模式，有效提高了施工效率，減少了施工誤差，保證了施工質量，而傳統(tǒng)住宅是在施工現場建造而成，容易出現質量問題[3]。其次，裝配式住宅的施工過程更加環(huán)保，通過預制工藝減少垃圾的產生，對環(huán)境破壞小，而傳統(tǒng)建造方式資源消耗大，對環(huán)境影響明顯。再次，裝配式住宅建筑通過工廠批量生產，縮短了施工周期，比傳統(tǒng)住宅施工時間短。最后，雖然裝配式住宅初期制造成本較高，但施工周期短、人力需求小，因此整體成本更低，而傳統(tǒng)住宅因人工需求大導致總成本較高。裝配式住宅建筑與傳統(tǒng)住宅建筑的對比，如表1 所示。

表1 裝配式住宅建筑與傳統(tǒng)住宅建筑的對比

2 BIM 技術在裝配式住宅設計中的應用

BIM 技術是一種基于3D 模型的設計和管理工具，能夠展示出建筑的物理特性和功能特性，如圖1 所示。因此，將BIM 技術應用于裝配式住宅設計，可以提高設計的效率和質量，降低建設過程中的成本和風險，減少建筑垃圾，打造更經濟、更環(huán)保、更高質量的建筑[4]。

圖1 BIM 技術在裝配式住宅設計中的應用（來源：網絡）

在裝配式住宅設計中應用BIM 技術的優(yōu)勢具體體現在以下6 個方面：

1）3D 建模與可視化。BIM 技術可以創(chuàng)建詳細的3D 模型，能夠更直觀地了解設計效果，及早發(fā)現并解決問題，避免設計隱患。

2）提供設計合作平臺。建筑師、工程師、施工單位等不同業(yè)務人員可以在同一個BIM 模型上工作，極大地提高了跨團隊之間協作的通暢和效率。

3）預制部件設計和優(yōu)化。通過采用BIM 技術，能幫助設計師優(yōu)化預制部件設計，確保各個部件的高效制造和正確拼合。

4）施工模擬和規(guī)劃。BIM 技術可以模擬施工過程，幫助施工團隊更準確地規(guī)劃施工任務，提高施工的效率和安全性。

5）成本和時間預測。BIM 技術可以自動生成詳細的材料清單，并通過模擬施工過程預測項目的成本和時間，為決策提供更準確的信息。

6）后期運營和維護。BIM 模型具有建筑性能和使用要求的相關數據，為建筑的后期運營和維護提供了數據信息。

3 裝配式住宅建筑裝修一體化設計的必要性和優(yōu)勢

裝配式住宅建筑裝修一體化設計，整合了裝配式住宅的建筑設計和裝修設計，將傳統(tǒng)住宅中分階段進行的建筑設計、裝修設計和建造過程整體組合在一起，形成了更加高效的一體化工作流程。

3.1 必要性

裝配式住宅建筑裝修一體化設計能夠提高設計效率，在建筑設計階段就提前考慮裝修元素，可以避免后續(xù)的設計調整。通過精確計算在施工中所需的裝修材料，可以顯著減少施工浪費，降低工程成本。更重要的是，建筑裝修一體化設計能夠在項目初期提高對成本、工程量和工期的預測精度，降低項目風險[5]。

裝配式住宅項目采用一體化設計能夠有效提高設計質量，使后續(xù)維護更加便捷。這些因素共同構成了裝配式住宅建筑裝修一體化設計的必要性。

3.2 優(yōu)勢

裝配式住宅建筑裝修一體化設計具有顯著優(yōu)勢：首先，一體化的設計流程可以明顯降低項目的總成本，節(jié)省工期，提高工作效率。其次，一體化的設計方式便于在生產過程中更為嚴格地控制預制件的質量，保證工程質量。再次，一體化設計能夠減少工地廢棄物，優(yōu)化能源利用效率，使裝配式住宅具可持續(xù)性和環(huán)保性。最后，一體化設計可以讓業(yè)主在設計初期參與進來，合理預期最終的完成效果，從而極大地提升客戶滿意度。

4 裝配式住宅建筑裝修一體化設計流程及其與傳統(tǒng)方法的對比

4.1 設計流程

裝配式住宅建筑裝修的一體化設計是指在建筑設計階段就整合裝修設計以提高施工效率，降低成本[6]。

基于BIM 的裝配式住宅建筑裝修一體化設計流程具體為：

1）設計準備。確定項目的需求、預期結果和目標，明確所有相關參與方對此的理解。

2）模型設計。運用BIM 軟件，如Revit，建立包含所有裝配式建筑和裝修元素的三維模型。

3）制造準備?；贐IM 模型確定所需材料，精確計量，并進行制造準備工作。

4）模擬分析。利用BIM 軟件進行各種模擬分析，包括結構穩(wěn)定性分析、生產和裝配效率模擬。

5）制造和裝配規(guī)劃。運用BIM模型制定詳細的制造和裝配計劃，為制造團隊和施工團隊提供明確、詳細的指導。

6）執(zhí)行施工。按照BIM 模型和施工計劃，生產并安裝建筑結構和裝修部件，避免傳統(tǒng)工程中浪費和拆改。

7）評估和反饋。持續(xù)進行項目監(jiān)控和信息審查，根據反饋結果進行必要的調整，保證項目達到預期效果。

8）竣工交付和后期維護。施工完成后進行項目交付，BIM 模型可以為后續(xù)的建筑維護工作提供參考。

另外，具體項目的流程要根據項目的特殊需求和情況做出適當調整。

4.2 與傳統(tǒng)設計方法的對比

裝配式住宅建筑裝修一體化設計相較于傳統(tǒng)設計方法有諸多優(yōu)勢。

本文采用沙盤模擬進行對比實驗，其中1 棟建筑采用BIM 技術輔助的裝配式建筑裝修一體化設計方法，另1 棟建筑采用傳統(tǒng)設計方法。從時效性、資源分配和建設成本等方面對比這兩種設計方法，結果如圖2、圖3所示。

圖2 不同建設方式的效率對比（來源：作者自繪）

圖3 不同建設方式的建設成本對比（來源：作者自繪）

從圖2、圖3 可以看出，基于BIM 技術的裝配式建筑裝修一體化設計比傳統(tǒng)設計方法的建設效率更高?；贐IM 技術的裝配式建筑裝修一體化設計，施工階段的材料倉庫占用率為75%，生產階段的材料倉庫占用率為40%，均低于傳統(tǒng)方法。剩余材料會增加建筑成本，因此基于BIM 的裝配式住宅建筑裝修一體化的綜合建設成本相較于傳統(tǒng)方法更低。

此外，在BIM 模型中通過精準計算和材料優(yōu)化使裝配式住宅建筑裝修一體化設計更具環(huán)保性?；贐IM 技術的裝配式建筑裝修一體化設計提高了客戶滿意度，便于建筑后期的維護和管理，因此相較于傳統(tǒng)的設計方法，裝配式住宅建筑裝修一體化設計顯得更為高效、經濟和可持續(xù)。

5 結語

與傳統(tǒng)的建筑裝修設計相比，建筑裝修一體化的設計方法在設計階段減少了資源浪費，提高了設計質量和效率，具有可持續(xù)性，便于建筑后期的維護管理，提高了客戶的滿意度?；贐IM 的裝配式住宅建筑裝修一體化設計對建筑行業(yè)的設計優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展具有實際意義和理論價值，未來將進一步深化這一領域的理論和實踐工作。