探討BIM技術在裝配式建筑設計中的應用

吳家祺

（廣東省建筑設計研究院 廣東廣州 510010）

引言

在建筑工程項目中，通過對建筑項目相關信息的利用和數據建立模型的一項技術稱作BIM，即信息建筑模型。建模分析建筑工程中的各項數據，使一致性和協調性在建筑工程的設計和施工中實現，進而使各環節的效率和質量得到提高，因此BIM技術的應用是非常重要的。BIM技術也讓我國的建筑結構設計變得更加實用。隨著科學技術不斷發展，建筑設計水平也在不斷提高，但為了進一步優化設計、加快設計進程，需要引入類似BIM技術的應用。

同時，裝配式建筑與其他建筑類型相比，不僅具有節省工作量以及成本的優勢，還有利于施工。因此，裝配式建筑更受歡迎。然而這種建筑結構的設計是無法通過傳統的結構設計方法實現的，需要結合BIM技術的應用。

1 BIM技術概述與裝配式建筑

1.1 裝配式建筑

預制裝配式建筑與傳統的建筑工程的施工方式存在較大的區別，以工業的方式進行生產，接著以建筑構件的形式進行現場施工及安裝，這使現代化建筑工程施工體現出工業化的特征。生產效率較高、現場作業較少是裝配式建筑工程的優點，而且受氣候天氣的影響不大。裝配式建筑示意如圖1。

1.2 BIM技術

BIM，是建筑信息模型技術的英文縮寫。在三維數字技術的基礎上，構建建筑工程數據模型可以通過對Revit等三維建模的利用來實現，但為了能夠充分表達出建筑工程的特征，可以在進行建模時利用BIM技術，將建筑工程幾何形狀、建筑施工材料的性能、質量也包括其中。于此同時，仿真的建筑模型進行數據更新、整合不同階段的信息也可以利用數字技術來實現。在進行建模的過程中，需要將建筑施工項目的各項信息作為最為基礎的資料，進而可以創建一個三維模型。對于BIM技術來說，它相當于工程施工整個周期的一個信息集，相對于以往的工作模式來說，該技術的應用加快了建筑行業的統一性、精細性，同時它的應用也是一場重要的技術變革。現階段，雖然我國BIM技術的應用與發展還處在開始階段，但是我國的政府部門已經將BIM技術列入到了“十二五”期間建筑信息化管理的范疇之中。BIM建筑信息模型如圖2所示。

圖1 裝配式建筑

2 使用BIM技術在裝配式建筑設計中的優勢

在使用BIM技術進行建模的過程，可以形成一個數據庫。在這一數據庫中，對設計作業周期中大量的、重要的信息進行了記錄，同時相關的信息能夠在建筑工程施工過程中進行及時的變化調整，同時數據庫還能提供快速、精確的查找功能。這樣一來，不僅可以加快建筑工程的決策進程，同時還能有效的提升決策質量、提升工程施工質量。使用BIM技術在裝配式建筑設計中的優勢如下：

圖2 BIM建筑信息模型

（1）第一個優勢首先是能夠快速使工程設計中的遺留問題得到鎖定，設計人員用專業的知識在統一的BIM設計平臺之中把自身開發的BIM模型一一傳輸到數據庫中，然后通過對碰撞與自動化糾錯等功能的利用，從而篩選出容易引發相關專業設計沖突的跡象，這一方面優勢得以實現正是由于BIM技術和云端技術的融合。

（2）預制部件的種類和數量在裝配飾建筑中的應用都是數不清的，并且出圖量過大也是預制部件的一個缺點，這就需要對BIM技術進行應用，從而解決這些缺點。協同性的設計功能也是BIM技術所具有的，通過對這一功能的利用，能夠使其他的設計人員對設計人員當下修改的參數進行及時、精準地接收和調用。

（3）要想精細化設計預制結構與建筑構件，減小偏差問題在建筑施工中的出現，學校技術與裝配式建筑技術應融合利用。同時使裝備沖突有效地排除，避免誤差帶來的工期的延誤和對材料的浪費等問題，都可以通過對構件中的裝備沖突進行有效的分析和檢測并且評估預制構件的連接點來實現。

3 BIM技術在裝配式建筑設計中的運用

設計階段中，通過應用BIM技術可以對建筑項目的結構、設備工程等方面進行有效的設計，同時還能建立起三維模型，進而可以實現各個設計環節之間的有效共享。以往在進行建筑工程的設計工作時，工程的設計方與結構工程師分屬于不同的企業或者是部門當中，由于受到某些因素的影響與制約，導致這兩方面的人員不能進行實時的交流、溝通。因而，在進行建筑項目的設計工作時，很容易出現一些意見上的分歧。但是，通過運用BIM技術，兩者之間可以建立起一座溝通的橋梁。同時，通過應用BIM技術還能促使建筑項目的設計流程趨于順序化、規范化。另外，以往在進行手繪圖紙的過程中，大多需要借助二維軟件（如autocad）等來完成工程設計圖，當二維設計圖完成之后，工作人員再將其導入到3Dmax軟件，這樣才能構建出三維的模型。對于這一設計過程來說，不僅浪費了大量的寶貴時間，同時也浪費了大量的人力、物力、財力等資源。這一過程中通過應用BIM技術，可以省去二維圖紙的設計工作，直接進行建筑項目三維模型的構建。這樣一來，不僅可以節省大量的時間，同時也可以有效的避免重復性的工作。此外，通過運用BIM技術還能及時的對設計過程中出現的相關問題進行及時的審核、糾正，并且可以將三維數據自動的導入每一個分析軟件中，進而提升了設計工作的質量和效率。

4 BIM技術在裝配式建筑設計中的應用實例

4.1 工程概況

以一棟三層別墅裝配式建筑為例，建筑工程面積為372.2m2，建筑結構體系為整體裝配式混凝土異性構件結構體系。在設計工程的過程中，通過對BIM技術和Revit軟件的應用，實現對建筑工程設計模型的創建，進而通過模型分析進行工程優化設計。

4.2 BIM結構模型與結構分析模型間的轉換

在Revit建筑模型中導入結構計算軟件，設計和計算工程結構，接著在Revit軟件中導入結構分析模型，使Revit結構模型得以形成，剖切模型，將標注添加最終使建筑工程施工圖文檔得以形成，這一系列過程的完成正是由于在建筑工程設計中對BIM技術方式的應用。當然，BIM技術并不是十全十美的，它也會有一些缺陷，例如在對BIM技術以及相關軟件進行建模和模型分析過程中，信息丟失或信息錯誤等問題會出現。因此，需要采取一定的解決辦法，這就要求我們采用人工的方式整合，在這種情況下，對這個建筑工程的設計才得以最終完善。

4.3 基于BIM的構件深化設計實踐

4.3.1 構件拆分

在對構件進行拆分的過程中，需要在Revit軟件中導入建筑工程的結構分析模型，完成此項步驟后，新的結構模型得以形成，施工的材料信息、鋼筋的信息、建筑工程的界面輪廓都是此結構模型所包含的內容，通過局部更正結構模型，結構拆分即可完成。

4.3.2 鋼筋創建

在創建建筑工程鋼筋的過程中嚴格遵守建筑工程構件中鋼筋的構造以及拆分的要求是必須的，這樣有利于接下來工作的進展。完善的鋼筋布置流程首先要建立起來，其次在建筑預制構件中以鋼筋的布置原則為依據對鋼筋材料進行布置。以該建筑工程預制梁設計為例，在布置預制梁過程中，有幾條要求需要嚴格遵守：①將縱筋在梁跨中后澆段中，且后澆段在長度的甩出方面必須按照套筒安裝的尺寸來進行。②在梁端1.5hO和500最大值的算取需要綜合考慮，對預制梁鋼筋的材料加密的范圍得到合理確定，則加密區為剩余兩段。

4.3.3 埋件布置

在建筑工程方面的埋件布置的要求與鋼筋創建不相上下，都需要嚴格遵守要求，因此，嚴格依據埋件布置需要對建筑工程預制構件中的埋件布置中規則進行布置設計也是必須的。以該建筑工程布置梁柱埋件的過程為例，對于內嵌族中含有的埋件的構建是首先要做的，與此同時，梁、板中鋼筋吊鉤環的設計也應得到注意，不僅需要滿足吊鉤形狀優化設計的要求，對于其布置位置也要選取適宜的。預制柱上埋件也有不同的要求，在預制柱上埋件的布置環節中，可以將預制柱圖得到專門的建立，同時，實例參數的設置以預制柱的墻柱連接處、鋼板的高度為依據，然后再進行參數化調整，通過這一系列的步驟，可以把所有參數在Revit軟件中進行相連，進而全局參數得以形成。埋件布置時，埋件的尺寸和相應的位置是首先要做的，然后對墻體進行選中，把埋件布置這一工作完成。

5 結語

隨著社會的進步，人們的生活質量水平得到了提高，但快速的經濟發展也給整個自然環境帶來了污染。為此，建筑行業也正處于轉型時期，不斷向節能減排方向發展。BIM技術的利用，有利于建筑行業的轉型，使資源的利用率得到提高，對環境污染的治理也有一定的好處。在諸多工程實踐過程當中，此項技術在項目進程與質量控制上體現出明顯的優越性。由此可見，在裝配式建筑中應用BIM技術有著極其重要的意義。