裝配式建筑各設(shè)計(jì)階段協(xié)同設(shè)計(jì)要點(diǎn)及BIM技術(shù)應(yīng)用

高棟　逄俊杰　田嬌

摘 要：針對(duì)BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用，詳細(xì)分析了設(shè)計(jì)各階段協(xié)同設(shè)計(jì)的要點(diǎn)及相應(yīng)的BIM技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容，為BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用和推廣提供參考。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑；BIM技術(shù)；設(shè)計(jì)階段

中圖分類號(hào)：TU201.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）10-0141-01

“十三五”期間，中央加大了發(fā)展裝配式建筑的政策支持力度，各地方政府也相應(yīng)出臺(tái)了大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見，并制定具體政策和目標(biāo)，共同推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)工業(yè)化、信息化的“兩化融合”發(fā)展。一系列政策從頂層設(shè)計(jì)上明確了我國(guó)裝配式建筑的發(fā)展任務(wù)，標(biāo)志著裝配式建筑與BIM技術(shù)的推廣逐漸由政策導(dǎo)向性階段向政策強(qiáng)制性階段過渡，我國(guó)裝配式建筑將進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化的全新發(fā)展階段。

1 BIM技術(shù)在裝配式建筑中應(yīng)用的意義

BIM（Building Information Modeling）為建筑信息模型的簡(jiǎn)稱，是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，通過三維模型的數(shù)字信息仿真模擬建筑物的真實(shí)信息，建立與實(shí)際情況一致的建筑工程數(shù)據(jù)庫，其本身具有信息一致性、可視化、優(yōu)化性、協(xié)調(diào)性、可出圖性等諸多特點(diǎn)。裝配式建筑建設(shè)過程是將原有的“設(shè)計(jì)—現(xiàn)場(chǎng)施工”模式向“設(shè)計(jì)—構(gòu)件加工—安裝”模式的轉(zhuǎn)變，其本身是集合設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件加工、現(xiàn)場(chǎng)施工、一體化裝修、信息管理為一體的系統(tǒng)工程[1]。BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用，可以在項(xiàng)目的全生命周期內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的共享和傳遞，為設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)各方提供更為直觀和準(zhǔn)確的協(xié)同工作基礎(chǔ)，達(dá)到減少圖紙錯(cuò)誤，提高圖紙質(zhì)量、降低預(yù)制構(gòu)件返工率、縮短建設(shè)工期、提高生產(chǎn)效率的目標(biāo)[2]。

2 現(xiàn)階段裝配式建筑建設(shè)過程中存在的不足

裝配式建筑在建設(shè)過程中，需要建設(shè)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工和管理等各單位的精心配合、協(xié)同工作，但由于裝配式建筑尚處于初期階段，在各環(huán)節(jié)的配合上尚存在不足，需要不斷提高完善。如在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化程度不高，沒有秉承少規(guī)格、多組合的原則，會(huì)造成構(gòu)件拆分種類過多，加工廠模具重復(fù)利用率低等問題；在構(gòu)件加工環(huán)節(jié)未能形成大批量流水線生產(chǎn)，大多將原本現(xiàn)場(chǎng)完成的施工作業(yè)在預(yù)制加工廠完成；施工環(huán)節(jié)掌握裝配式施工工藝的專業(yè)化的技術(shù)工人不足，管理機(jī)制仍按照現(xiàn)澆施工模式執(zhí)行，因設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或構(gòu)件加工精度不滿足要求，造成施工現(xiàn)場(chǎng)鋼筋碰撞、灌漿套筒無法對(duì)位等問題，現(xiàn)場(chǎng)掰鋼筋、切鋼筋現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

3 裝配式建筑各設(shè)計(jì)階段的協(xié)同設(shè)計(jì)要點(diǎn)及BIM技術(shù)應(yīng)用

BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用能從根本上解決技術(shù)策劃、方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、構(gòu)件詳圖設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件加工、現(xiàn)場(chǎng)施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等各階段信息斷層，消除信息傳遞過程中的孤島效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)工程信息在建筑的全生命周期內(nèi)的有效利用和管理，提高項(xiàng)目的質(zhì)量、效率、降低成本[3]。

（1）技術(shù)策劃階段：設(shè)計(jì)單位需與建設(shè)單位進(jìn)行充分溝通，并考察了解項(xiàng)目當(dāng)?shù)貥?gòu)件加工廠的技術(shù)水平、生產(chǎn)工藝水平、管理水平、構(gòu)件生產(chǎn)能力、構(gòu)件運(yùn)輸條件、項(xiàng)目建設(shè)周期、項(xiàng)目定位、項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)、項(xiàng)目成本限額要求、外部條件要求等因素，結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)有針對(duì)性的確定項(xiàng)目的技術(shù)實(shí)施方案；制定合理的建筑設(shè)計(jì)方案，注重標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化用以提高預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化程度；與建設(shè)單位確定預(yù)制率、裝配率等關(guān)鍵參數(shù)范圍區(qū)間；初步確定預(yù)制構(gòu)件種類，如預(yù)制樓梯、疊合板、陽臺(tái)板、空調(diào)板、外墻板、疊合梁、預(yù)制剪力墻等；與建設(shè)單位共同確定技術(shù)實(shí)施方案，為后續(xù)設(shè)計(jì)工作提供依據(jù)。

技術(shù)策劃階段BIM技術(shù)應(yīng)用主要包括建筑方案可視化設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)算量分析、預(yù)制率估算分析、性能化模擬等方面。在此階段設(shè)計(jì)單位BIM負(fù)責(zé)人需確定項(xiàng)目實(shí)施的三維設(shè)計(jì)深度及模型精度、三維設(shè)計(jì)內(nèi)容及各專業(yè)分工、項(xiàng)目各節(jié)點(diǎn)、構(gòu)件、設(shè)備等三維模型族庫的建立。

（2）方案設(shè)計(jì)階段：建筑專業(yè)根據(jù)技術(shù)策劃開展平面設(shè)計(jì)和立面設(shè)計(jì)。平面設(shè)計(jì)在滿足使用功能的基礎(chǔ)上，遵循少規(guī)格、多組合的設(shè)計(jì)原則，實(shí)現(xiàn)戶型設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化；立面設(shè)計(jì)根據(jù)前期調(diào)研項(xiàng)目當(dāng)?shù)丶庸こ缮a(chǎn)能力，根據(jù)裝配式建造方式的自身特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)立面設(shè)計(jì)的個(gè)性化、多樣化。

方案設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)應(yīng)用主要包括：建筑專業(yè)可在三維設(shè)計(jì)軟件中開展不同建筑方案的比選，并通過參數(shù)化建?？焖傩薷暮徒⑷S模型；在與建設(shè)方針對(duì)方案設(shè)計(jì)溝通期間，可通過三維模型的直觀性，全方位展示建筑設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖及設(shè)計(jì)理念，最終確定項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案；建筑專業(yè)可在初版BIM模型中開展場(chǎng)地環(huán)境、日照、采光、室內(nèi)通風(fēng)等性能設(shè)計(jì)，最終確定最優(yōu)方案；應(yīng)用BIM進(jìn)行預(yù)制率估算，需首先完成預(yù)制構(gòu)件建模，通過模型集成拼裝完成建筑物的BIM模型，然后在BIM模型中讀取相關(guān)信息及數(shù)據(jù)。

（3）初步設(shè)計(jì)階段：根據(jù)方案設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，各專業(yè)開展協(xié)同設(shè)計(jì)，優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件種類；進(jìn)行專項(xiàng)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)，分析影響成本的各項(xiàng)因素，最終制定合理的技術(shù)措施；如結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)用PKPM-PC、盈建科等軟件開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定預(yù)制構(gòu)件及連接型式，確定統(tǒng)一節(jié)點(diǎn)做法等。

初步設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)應(yīng)用主要包括：各專業(yè)進(jìn)一步完善三維BIM模型，確定建筑空間和各系統(tǒng)關(guān)系；各專業(yè)開展三維可視化設(shè)計(jì)；連接節(jié)點(diǎn)的三維分析及輔助設(shè)計(jì)；管線綜合碰撞初步檢查，并修改和優(yōu)化原有方案。

（4）施工圖設(shè)計(jì)階段：各專業(yè)按照初步設(shè)計(jì)階段制定的協(xié)同設(shè)計(jì)條件開展本專業(yè)設(shè)計(jì)工作，根據(jù)預(yù)制構(gòu)件、設(shè)備設(shè)施等生產(chǎn)企業(yè)提供的設(shè)計(jì)參數(shù)，在施工圖中充分考慮各專業(yè)的預(yù)留預(yù)埋。結(jié)構(gòu)專業(yè)根據(jù)各專業(yè)預(yù)留預(yù)埋要求，開展預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)圖設(shè)計(jì)；建筑專業(yè)應(yīng)考慮連接節(jié)點(diǎn)處的防水、防火、隔聲等設(shè)計(jì)。

施工圖設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)應(yīng)用主要包括：建立建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等完整的BIM模型，開展多專業(yè)模型整合；應(yīng)用Navisworks進(jìn)行管線綜合的碰撞檢查和凈空檢查；通過BIM模型的可視化和直觀性進(jìn)行各專業(yè)設(shè)計(jì)不合理處修改，開展管線優(yōu)化設(shè)計(jì)；計(jì)算預(yù)制率、裝配率；各連接節(jié)點(diǎn)的可視化信息表達(dá)；

（5）構(gòu)件詳圖設(shè)計(jì)階段：此過程主要是結(jié)構(gòu)專業(yè)對(duì)預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)圖進(jìn)行深化，繪制每種預(yù)制構(gòu)件的構(gòu)件加工詳圖。設(shè)計(jì)單位需與預(yù)制構(gòu)件加工廠緊密配合，完成每種預(yù)制構(gòu)件的模板圖、鋼筋圖、鋼筋明細(xì)表、配件信息表等內(nèi)容，詳圖內(nèi)應(yīng)對(duì)預(yù)留洞口、鋼筋套管、脫模安裝吊點(diǎn)、鎖管、預(yù)埋鐵件等進(jìn)行準(zhǔn)確的尺寸定位控制，但此過程存在人力資源占用大、效率低、返工量大、材料統(tǒng)計(jì)不準(zhǔn)確等問題。

構(gòu)件詳圖設(shè)計(jì)階段可應(yīng)用BIM技術(shù)開展基于Dynamo的可視化編程，通過參數(shù)化設(shè)計(jì)來提高設(shè)計(jì)效率；應(yīng)用Tekla首先完成各預(yù)制構(gòu)件三維帶鋼筋模型，進(jìn)而開展拼裝定位并檢查鋼筋碰撞，最終導(dǎo)出二維深化圖紙。

4 結(jié)語

建筑產(chǎn)業(yè)化的核心是‘兩提兩減，BIM技術(shù)在裝配式建筑中應(yīng)用如何真正做到提高質(zhì)量、提高效益，減少人工、減少消耗是工程技術(shù)人員需要繼續(xù)研究和解決的問題。本文對(duì)裝配式建筑各設(shè)計(jì)階段的協(xié)同設(shè)計(jì)要點(diǎn)及BIM技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了討論，為今后BIM技術(shù)在裝配式建筑各設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用提供了一些思路。

參考文獻(xiàn)

[1]白庶，張艷坤，韓鳳，張德海，李微.BIM 技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用價(jià)值分析[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2015，36（11）：106-109.

[2]李廣輝，鄧思華，李晨光，等.裝配式建筑結(jié)構(gòu)BIM 碰撞檢查與優(yōu)化[J].建筑技術(shù)，2016，7（7）：645-647.

[3]齊寶庫，李長(zhǎng)福.基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理問題研究[J].施工技術(shù)，2014，（15）：25-29.