基于BIM系統(tǒng)的裝配式新農(nóng)村住宅建設(shè)

蔡碩累 譚玉冰

摘要：探討裝配式建筑在新農(nóng)村建設(shè)中的實(shí)踐應(yīng)用。介紹了裝配式建筑在新農(nóng)村住宅建設(shè)中的結(jié)構(gòu)體系、施工工序、施工過(guò)程中存在的問(wèn)題和解決方案，對(duì)比分析傳統(tǒng)建造模式與裝配式建造模式的優(yōu)缺點(diǎn)。總結(jié)了我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)村住宅結(jié)構(gòu)體系和存在的問(wèn)題，列舉了適用于新農(nóng)村建設(shè)的裝配式住宅建筑結(jié)構(gòu)體系，分析了阻礙農(nóng)村裝配式住宅發(fā)展的因素以及其成本增加原因，提出了裝配式建筑在農(nóng)村住宅建設(shè)中的幾點(diǎn)建議，為我國(guó)新農(nóng)村建設(shè)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：新農(nóng)村建設(shè);裝配式建筑;BIM;模塊化

一、研究背景

2020年是脫貧攻堅(jiān)決戰(zhàn)決勝之年，想要實(shí)現(xiàn)這個(gè)偉大目標(biāo)，新農(nóng)村建設(shè)便是重要抓手。雖然粗放低效的建設(shè)模式仍然是我國(guó)大部分農(nóng)村住房建設(shè)的主流，但運(yùn)用優(yōu)良的技術(shù)手段對(duì)住宅建設(shè)進(jìn)行優(yōu)化是我國(guó)新農(nóng)村建設(shè)的必然途徑。同時(shí)，農(nóng)村住宅建設(shè)模式的較長(zhǎng)的生產(chǎn)周期、低下的生產(chǎn)效率、工程明顯的質(zhì)量安全問(wèn)題、對(duì)環(huán)境的不友好、建筑能耗較高和當(dāng)前綠色低碳發(fā)展的要求相悖，是不可持續(xù)的。所以模塊化、快速化、節(jié)能化、環(huán)保化的新農(nóng)村建設(shè)形式將是新型建設(shè)模式的方向。

二、新農(nóng)村建設(shè)住宅設(shè)計(jì)研究

1.環(huán)境設(shè)計(jì)研究

（1）綜合地形研究

在Revit中建立3D模型，轉(zhuǎn)換相應(yīng)格式輸出到Ecotect，對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)修改，再對(duì)各項(xiàng)得出的類似環(huán)境影響的參數(shù)進(jìn)行分析。

地形會(huì)導(dǎo)致風(fēng)向和風(fēng)力的不同，風(fēng)環(huán)境分析能判斷風(fēng)能對(duì)建筑項(xiàng)目的影響，可在方案階段提供參考依據(jù)，提高建筑物的安全性與舒適性。安裝特定的插件可對(duì)風(fēng)能進(jìn)行模擬，根據(jù)權(quán)威平臺(tái)發(fā)布的數(shù)據(jù)包進(jìn)行風(fēng)向風(fēng)能模擬。

Revit作為BIM系統(tǒng)中較為核心的應(yīng)用軟件，通過(guò)相應(yīng)的學(xué)習(xí)便可對(duì)建筑項(xiàng)目進(jìn)行建模，再通過(guò)BIM系統(tǒng)中的其他軟件及其插件對(duì)模型進(jìn)行深度價(jià)值的開(kāi)發(fā)。

2.建筑單位設(shè)計(jì)

（1）建筑單元模塊化

與常規(guī)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比，最根本的區(qū)別在于信息化提前設(shè)計(jì)與工業(yè)化預(yù)制建筑生產(chǎn)準(zhǔn)備。目前將建筑分解為所需構(gòu)建的方法主要分為建筑平面化拆分和單建筑元化拆分兩種。

平面化拆分中的建筑單元一般為工廠統(tǒng)一制作完成的，包括建筑項(xiàng)目的墻、樓板等，為了縮短組裝時(shí)間，其保溫層，裝飾等會(huì)在出廠前便裝配。單元化拆分則是以建筑物的空間結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行拆分，組裝方便，且后續(xù)工作較為簡(jiǎn)單。單元拆分效率較低，且需要容量較高的儲(chǔ)備空間，但單元拆分擁有讓使用者擁有更直觀的體驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)。

（2）戶型模塊化

住宅模塊的建造模式對(duì)于建筑設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)非常重要。可以根據(jù)模塊數(shù)據(jù)庫(kù)匹配戶型，從而提高設(shè)計(jì)效率。然而，如何去避免不同單元在選擇對(duì)應(yīng)的模塊類型后不協(xié)調(diào)的情況，就需要仔細(xì)考慮創(chuàng)造建戶型模塊，如對(duì)建筑項(xiàng)目平面的劃分、設(shè)立結(jié)構(gòu)和管道線路的恰當(dāng)安排，所以建立精確的戶型數(shù)據(jù)庫(kù)是十分必要的，能夠有效縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。

3.BIM系統(tǒng)運(yùn)用方式

（1）基于BIM系統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)方式

對(duì)結(jié)構(gòu)整體的裝配式模型進(jìn)行建模結(jié)構(gòu)模型要根據(jù)提供的BIM模型的參數(shù)信息（尺寸、位置、開(kāi)洞）等進(jìn)行BIM模型的建立（圖1）。通過(guò)計(jì)算分析對(duì)其承載性能、抗震性能、適用性等進(jìn)行復(fù)核，同時(shí)對(duì)其是否存在于其他專業(yè)的碰撞進(jìn)行檢測(cè)，保證模型的科學(xué)性和可行性。

地形及其光照模擬建筑形體與地形的關(guān)系用CAD地形圖、SU地形模型、地形分析圖等表達(dá)，規(guī)劃布局周邊建筑模型、日照分析結(jié)果（圖2）等。

充分利用BIM系統(tǒng)的信息化和可視化對(duì)建筑項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)，針對(duì)開(kāi)窗方式、屋頂?shù)谋胤浪龇ā㈤芸谧龇ā⒒A(chǔ)埋深及其構(gòu)造做法、墻體的保溫隔熱做法等環(huán)節(jié)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了多方案的分析對(duì)比，從形象、性能、造價(jià)等角度分析不同方案的優(yōu)劣，并結(jié)合現(xiàn)狀需求選出最佳方案。

（2）基于BIM系統(tǒng)的建筑模塊化及生產(chǎn)

模型的精度是其主要內(nèi)容。需遵循恰當(dāng)?shù)囊螅簩?duì)模型進(jìn)行恰到好處的簡(jiǎn)化，模型的精度是建筑項(xiàng)目數(shù)字化后最直觀的體現(xiàn)，太過(guò)簡(jiǎn)化的模型達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)而誤差過(guò)大，太過(guò)精細(xì)的模型則會(huì)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，大大延長(zhǎng)設(shè)計(jì)周期。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外BIM結(jié)合裝配式建筑實(shí)例的研究，參照規(guī)范文件，將建筑模塊化分為設(shè)計(jì)模型、初步模型和施工圖設(shè)計(jì)模型三部分。

三、結(jié)論

本文將基于BIM系統(tǒng)的裝配式建筑應(yīng)用于新農(nóng)村建設(shè)，分析了BIM系統(tǒng)應(yīng)用的可行性和優(yōu)勢(shì)。在建筑信息模型的應(yīng)用中，目前的局部應(yīng)用和階段性應(yīng)用還不能充分體現(xiàn)建筑信息模型技術(shù)的價(jià)值優(yōu)勢(shì)，裝配式建筑應(yīng)用建筑信息模型技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和可視化設(shè)計(jì)，通過(guò)能耗分析和碰撞檢測(cè)來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低建筑損耗和生命周期成本。從裝配式建筑應(yīng)用的角度來(lái)看，雖然裝配式建筑的優(yōu)點(diǎn)已得到普遍認(rèn)同，但由于其成本較傳統(tǒng)的建造方法為高，且缺乏規(guī)模、裝配式建筑生產(chǎn)能力不足或市場(chǎng)化程度不夠、組件廠一次性投入成本高、組件攤銷成本高等原因發(fā)展受到影響。希望BIM系統(tǒng)及其裝配式的理念能逐漸改變現(xiàn)有傳統(tǒng)建筑行業(yè)的觀念。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘婷，汪霄.國(guó)內(nèi)外BIM標(biāo)準(zhǔn)研究綜述[J].工程管理學(xué)報(bào)，2017（2）：25-28.

[2]姬麗苗，張德海，管梽瑜，韓進(jìn)宇.基于BIM技術(shù)的預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法初探[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2013，（01）：54-56.

[3]黃子浩.BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用研究[D].華南理工大學(xué)，2013.