探討裝配式建筑設(shè)計(jì)中的BIM方法

胡昱昆（湖南建工集團(tuán)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410001）

現(xiàn)代工程建設(shè)正朝著科學(xué)化的方向發(fā)展，施工圖設(shè)計(jì)是工程建設(shè)中非常關(guān)鍵的階段，設(shè)計(jì)計(jì)劃的管理效率會(huì)直接影響建設(shè)項(xiàng)目的施工效率，甚至?xí)＜把b配式建筑質(zhì)量。因此，在制定施工設(shè)計(jì)方案過(guò)程中，運(yùn)用BIM等技術(shù)，可以為設(shè)計(jì)與裝配式建筑提出新的發(fā)展思路，并確保整體工程的質(zhì)量。

1 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)與應(yīng)用特點(diǎn)

1.1 促進(jìn)工程項(xiàng)目的協(xié)調(diào)

BIM技術(shù)可以根據(jù)智能技術(shù)分析數(shù)據(jù)和信息，根據(jù)不同技術(shù)和專業(yè)交叉問(wèn)題的集合協(xié)助工程建設(shè)全方位的協(xié)調(diào)進(jìn)行，為項(xiàng)目的重要環(huán)節(jié)提供大量幫助。在工程建設(shè)項(xiàng)目的整個(gè)過(guò)程中，BIM的協(xié)調(diào)服務(wù)項(xiàng)目甚至可以滲透到每個(gè)階段。建設(shè)項(xiàng)目部門都可以與BIM協(xié)調(diào)相處的所有問(wèn)題進(jìn)行溝通，避免出現(xiàn)裝配式建筑無(wú)法解釋或過(guò)于模棱兩可的情況，確保建設(shè)工程建設(shè)順利進(jìn)行。

1.2 BIM模擬性特點(diǎn)

BIM技術(shù)在仿真方面相對(duì)較強(qiáng)。它不僅可以模擬裝配式建筑物的外部形狀，還可以模擬裝配式建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且可以在各種實(shí)體模型上執(zhí)行模擬級(jí)別的實(shí)際操作。在項(xiàng)目建設(shè)之前，首先應(yīng)用收集到的各種不同數(shù)據(jù)信息的方法。根據(jù)BIM技術(shù)，可以在計(jì)算機(jī)上建造完整的裝配式建筑物模型，根據(jù)BIM工程施工仿真模擬，對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整，以獲得更合適的方案設(shè)計(jì)。值得一提的是，BIM技術(shù)還可以在模擬級(jí)別上模擬特定裝配式建筑物的特征。例如，它可以在發(fā)生地震時(shí)模擬消防員的救援線，以及工程樓內(nèi)人員的實(shí)際逃生路線等，使用傳統(tǒng)的二維工程圖很難做到這一點(diǎn)。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的重要作用

2.1 裝配式建筑模型三維可視化

BIM技術(shù)可以基于2D工程圖構(gòu)建3D裝配式建筑模型。此功能將傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為三維設(shè)計(jì)方案，方便設(shè)計(jì)人員掌握設(shè)計(jì)模型的要點(diǎn)，并能直接觀察到三維裝配式建筑模型的錯(cuò)誤造型設(shè)計(jì)，減少了裝配式建筑設(shè)計(jì)與建造的困難因素，提高了裝配式建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)的安全效果。

2.2 裝配式建筑信息集成化

在此階段應(yīng)用BIM技術(shù)的關(guān)鍵是信息內(nèi)容數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢，并且基于三維體系結(jié)構(gòu)模型的產(chǎn)生來(lái)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)查詢。它不僅包括裝配式建筑設(shè)計(jì)計(jì)劃信息，還涵蓋從項(xiàng)目設(shè)計(jì)到工程設(shè)計(jì)的所有內(nèi)容。實(shí)際工程建設(shè)的信息材料要比涵蓋整體工程建設(shè)過(guò)程的各種信息資源高。每個(gè)階段都可以使用交互式軟件轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，傳輸實(shí)體模型數(shù)據(jù)，確保建設(shè)項(xiàng)目的基本實(shí)體模型信息內(nèi)容在基本建設(shè)的整個(gè)過(guò)程中保持一致。

2.3 優(yōu)化裝配式建筑方案

兩者之間的BIM軟件和配套設(shè)施的各種優(yōu)化工具，可以對(duì)復(fù)雜的建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行改進(jìn)，并取得有效的改進(jìn)效果。BIM集成了5D技術(shù)來(lái)完成建設(shè)項(xiàng)目的計(jì)劃方案改進(jìn)，將項(xiàng)目設(shè)計(jì)與長(zhǎng)期投資分析緊密結(jié)合，并根據(jù)計(jì)算得出設(shè)計(jì)方案變更對(duì)收益率的風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)。之后，可以在施工項(xiàng)目中隨時(shí)隨地更改施工方案，并獲得反饋。

3 裝配式建筑設(shè)計(jì)與建造BIM技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 裝配式建筑方案輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用要點(diǎn)

BIM技術(shù)不僅是信息技術(shù)的物理模型，因?yàn)槲锢砟Ｐ妥畛跏窃谛畔?nèi)容的支持下創(chuàng)建的。因此，它可以合理快速地反映出信息內(nèi)容的變化，這也是許多室內(nèi)設(shè)計(jì)師在裝配式建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中使用的一種新方法，是典型的參數(shù)化建模，如圖1所示。在為非常復(fù)雜的工程裝配式建筑制定設(shè)計(jì)計(jì)劃的情況下，使用參數(shù)化設(shè)計(jì)的三維建模軟件對(duì)計(jì)劃進(jìn)行更改可以合理地控制工程裝配式建筑物的形狀。參數(shù)化設(shè)計(jì)方案的關(guān)鍵是參數(shù)更改后，對(duì)于工程裝配式建筑物的形態(tài)做出必要參數(shù)更改。設(shè)計(jì)人員為設(shè)計(jì)方案和實(shí)際性能指標(biāo)，還有與裝配式建筑規(guī)劃完成相關(guān)比較和分析的任務(wù)后，篩選出更有效的計(jì)劃對(duì)其進(jìn)行更改。另外，必須更改工程裝配式建筑物的主要參數(shù)，以進(jìn)一步提高裝配式建筑物的設(shè)計(jì)和管理質(zhì)量。

圖1 BIM技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計(jì)圖

3.2 設(shè)計(jì)協(xié)同優(yōu)化

協(xié)同設(shè)計(jì)方案是工程和裝配式建筑設(shè)計(jì)與裝配式建筑中必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題，根據(jù)特定的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)條件來(lái)查找并不是很困難。二維施工圖在協(xié)同管理方面存在很多困難，特別是當(dāng)某些建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)非常復(fù)雜時(shí)，難度可能會(huì)更高。由于工程裝配式建筑的設(shè)計(jì)計(jì)劃是一個(gè)跨越多個(gè)技術(shù)專業(yè)并且需要許多人協(xié)作的項(xiàng)目，因此技術(shù)專業(yè)的特征是不同的，設(shè)計(jì)概念也會(huì)有很大差異。在設(shè)計(jì)計(jì)劃中，會(huì)存在設(shè)計(jì)漏洞或設(shè)計(jì)矛盾，很可能會(huì)出現(xiàn)返工現(xiàn)象。如果將BIM技術(shù)應(yīng)用于工程裝配式建筑設(shè)計(jì)中以執(zhí)行前瞻性設(shè)計(jì)計(jì)劃，則可以合理地集成分析數(shù)據(jù)，檢查不同設(shè)計(jì)方案之間的差異。此外，將更直觀的形狀應(yīng)用于多樣化的信息內(nèi)容，向設(shè)計(jì)人員展示，設(shè)計(jì)師可以仔細(xì)觀察工程圖的實(shí)際三維效果，充分發(fā)揮自身專業(yè)領(lǐng)域的技能，使設(shè)計(jì)方案得到進(jìn)一步改進(jìn)。

3.3 BIM技術(shù)模型在碰撞檢查的應(yīng)用

對(duì)于裝配式建筑設(shè)計(jì)計(jì)劃，特別是管線設(shè)計(jì)計(jì)劃，設(shè)計(jì)人員通常盡可能多地處理預(yù)制部件問(wèn)題，傳統(tǒng)的2D工程圖很難顯示工程裝配式建筑物的建造情況，因此不可能充分反映裝配式建筑系統(tǒng)彼此之間的碰撞狀況，或預(yù)制構(gòu)件與工程裝配式建筑系統(tǒng)之間的沖突。由于2D工程圖的準(zhǔn)確性不足，在工程施工中容易忽略一些碰撞問(wèn)題，這給工程施工帶來(lái)很大的不便。BIM技術(shù)是根據(jù)多層三維裝配式建筑模型制定的工程裝配式建筑設(shè)計(jì)計(jì)劃中。另外，在模擬練習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了碰撞測(cè)試。這樣，管線沖擊問(wèn)題可能會(huì)更加清楚。在數(shù)據(jù)可視化設(shè)計(jì)計(jì)劃環(huán)境中，可以幫助設(shè)計(jì)計(jì)劃人員進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)的改進(jìn)，并盡量避免可能發(fā)生的管線沖突。

4 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用

4.1 BIM技術(shù)在可行性研究階段的應(yīng)用

裝配式建筑規(guī)劃的第一個(gè)階段是工程項(xiàng)目的項(xiàng)目可行性階段，這是確保工程質(zhì)量的基礎(chǔ)。必須對(duì)工程裝配式建筑的自然環(huán)境進(jìn)行大量的分析和科學(xué)研究。BIM技術(shù)可以為裝配式建筑模型生產(chǎn)的數(shù)據(jù)可視化設(shè)計(jì)計(jì)劃。投資者可以使用該物理模型來(lái)弄清建設(shè)項(xiàng)目中可能發(fā)生的項(xiàng)目投資消耗問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行更正，這將明顯控制成本并提高施工質(zhì)量，避免因管理決策的變更而導(dǎo)致成本上升問(wèn)題，并將架構(gòu)規(guī)劃設(shè)計(jì)的早期管理決策集中在整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程中。

4.2 BIM技術(shù)在裝配式建筑模型上的應(yīng)用

選擇BIM設(shè)計(jì)方案不僅可以處理傾斜平面的復(fù)雜定位問(wèn)題，還可以使用BIM技術(shù)開發(fā)出協(xié)調(diào)的三維設(shè)計(jì)方案，以確保裝配式建筑規(guī)劃施工與機(jī)構(gòu)的靈活運(yùn)作。裝配式建筑規(guī)劃行業(yè)中的裝配式建筑模型生產(chǎn)是一種材料，可以完善裝配式建筑規(guī)劃和施工團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)理念。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，裝配式建筑模型制作具有很高的使用價(jià)值，不僅包括裝配式建筑設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)的各種課程和核心概念。裝配式建筑物理模型的構(gòu)建必須首先建立裝配式建筑的某些物理標(biāo)準(zhǔn)，以確保可以開展設(shè)計(jì)并添加核心概念，然后逐步建立裝配式建筑物的實(shí)際情況和實(shí)際特征，并對(duì)裝配式建筑物內(nèi)部和外部進(jìn)行多維分析，確保裝配式建筑物的合理性。

4.3 BIM技術(shù)在建設(shè)施工階段的應(yīng)用

裝配式建筑的建設(shè)施工是計(jì)劃設(shè)計(jì)的實(shí)施，傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)使用2D工程圖，導(dǎo)致工程施工可行性分析不完善，工程施工工期不確定，工程施工效率低下等問(wèn)題，將嚴(yán)重危害裝配式建筑質(zhì)量，使用BIM技術(shù)可以合理地防止此問(wèn)題。BIM技術(shù)還可以解決在施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或工程和施工技術(shù)之間的矛盾。它將各個(gè)技術(shù)學(xué)科之間的信息內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)，可以合理地防止設(shè)計(jì)計(jì)劃中發(fā)生矛盾，縮短工期，合理協(xié)調(diào)各種工程和建造技術(shù)之間的差異。使用BIM技術(shù)可以計(jì)算出項(xiàng)目建設(shè)計(jì)劃中的關(guān)鍵問(wèn)題，立即進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)改進(jìn)，合理降低項(xiàng)目投資成本，提高建設(shè)質(zhì)量。

4.4 BIM技術(shù)在運(yùn)行維護(hù)階段的應(yīng)用

BIM技術(shù)可以存儲(chǔ)項(xiàng)目建設(shè)各個(gè)環(huán)節(jié)的信息內(nèi)容，社區(qū)業(yè)主可以根據(jù)自己的需要查看不同環(huán)節(jié)的信息內(nèi)容。如果需要做出更改，則將同時(shí)升級(jí)BIM實(shí)體模型的主要參數(shù)，改進(jìn)整體實(shí)體模型。BIM技術(shù)可以對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，獲取工程裝配式建筑的特征、容量、應(yīng)用狀態(tài)等基本信息，并根據(jù)場(chǎng)地條件顯示更合適的施工方案，總之采用BIM技術(shù)對(duì)裝配式建筑的后期運(yùn)行維護(hù)管理，能夠提高工程管理的質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，盡管當(dāng)前的BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中仍處于起步階段。但是作為一種新型的管理技術(shù)，在特定用途時(shí)下，其使用價(jià)值已引起廣泛關(guān)注。例如，設(shè)計(jì)計(jì)劃、檢查、工程圖、練習(xí)、演算；工程施工過(guò)程中活動(dòng)場(chǎng)所的布局、圖紙審查記錄、工程施工模擬和工程施工審查、安全技術(shù)公開、預(yù)制件生產(chǎn)加工、安裝模擬、進(jìn)度控制、安全質(zhì)量和安全檢查、工程量清單和配置管理；在運(yùn)維管理階段中使用三維可見性，并整合全息投影信息內(nèi)容。完善的管理運(yùn)維服務(wù)，學(xué)習(xí)培訓(xùn)和遠(yuǎn)程診斷，工藝流程仿真等。因此，在裝配式建筑進(jìn)行全生命周期管理過(guò)程中對(duì)BIM信息模型不斷地進(jìn)行補(bǔ)充完善和使用，可以讓這項(xiàng)技術(shù)引導(dǎo)之后的工程質(zhì)量獲得更多提高。