基于BIM技術(shù)的裝配式建筑設(shè)計(jì)分析

邊宇星

（太原市建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030002）

0 引言

新時(shí)代建筑領(lǐng)域在經(jīng)濟(jì)水平提升和信息技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中得到長(zhǎng)足的發(fā)展，一方面便利人們的出行、居住和生活另一方面粗紡式的管理導(dǎo)致資源的巨大浪費(fèi)，造成嚴(yán)重的污染和破壞使生態(tài)環(huán)境受到不同程度的影響，裝配式建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用而生以節(jié)能減排為宗旨使得我國(guó)建筑朝著又快又好的方向持續(xù)進(jìn)步。

1 裝配式建筑設(shè)計(jì)概述和BIM技術(shù)介紹

BIM技術(shù)的持續(xù)性發(fā)展應(yīng)用于建筑行業(yè)發(fā)揮重要作用，我國(guó)制定了切實(shí)可行的政策來(lái)支持BIM技術(shù)使其成為裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要分支，在BIM技術(shù)不斷成熟的過(guò)程中加快了建筑領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)步步伐。BIM是Building Information Model的首字母縮寫，翻譯為建筑信息模型，深入分析包括“產(chǎn)品”和“過(guò)程”兩個(gè)層次的內(nèi)容具有不同的意義，從“產(chǎn)品”的角度理解就是三維數(shù)字和3D模型；從“過(guò)程”的角度來(lái)理解就是一個(gè)完備的使用流程可以視作強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)。作為一種新型的建筑設(shè)計(jì)理念，BIM技術(shù)在新時(shí)期的建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)揮了重要作用，改革了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的局限性可以大幅度提升建筑施工效率，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中BIM表現(xiàn)出可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、一體化性等特點(diǎn)推動(dòng)著建筑工程的進(jìn)步。裝配式建筑作為一種新型的概念具有明顯的優(yōu)勢(shì)，符合我國(guó)建筑發(fā)現(xiàn)的實(shí)際情況可以縮短施工周期、節(jié)能勞動(dòng)力成本和避免建筑材料的浪費(fèi)，在改善施工環(huán)境和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的過(guò)程中降低了資源損耗，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展和綠色環(huán)保的基本發(fā)展理念。

2 應(yīng)用BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)

裝配式建筑設(shè)計(jì)適應(yīng)于我國(guó)建筑行業(yè)的實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r有效控制污染和浪費(fèi)問(wèn)題，在實(shí)際的施工過(guò)程中應(yīng)用BIM技術(shù)可以提升工程建設(shè)質(zhì)量和施工效率，推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的高水平發(fā)展。BIM技術(shù)依托于信息技術(shù)和數(shù)字化虛擬仿真系統(tǒng)針對(duì)建筑設(shè)計(jì)要求進(jìn)行處理和優(yōu)化，在信息收集、加工和處理的過(guò)程中構(gòu)建三維模型體現(xiàn)了以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：①提高建筑設(shè)計(jì)效率，利用BIM技術(shù)的裝配式建筑設(shè)計(jì)可以在短時(shí)間內(nèi)制定切實(shí)可行的施工方案，解決存在的具體問(wèn)題使建筑朝著創(chuàng)新和持續(xù)發(fā)展的方向進(jìn)行；②推動(dòng)虛擬仿真技術(shù)和建模技術(shù)的發(fā)展，BIM技術(shù)呈現(xiàn)可視化和仿真化的特點(diǎn)，在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮基本作用，提升設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的工作效率，推動(dòng)建筑技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展；③BIM技術(shù)和裝配式建筑設(shè)計(jì)的融合提升了建筑行業(yè)的專業(yè)化水平，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目的規(guī)劃和設(shè)計(jì)解決了可能出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題，真正把信息化和建筑施工融為一體，提高了建筑的智能化建設(shè)水平。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和調(diào)整為應(yīng)用BIM技術(shù)創(chuàng)設(shè)條件，真正把與建筑相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域結(jié)合為統(tǒng)一的整體，可以減少設(shè)計(jì)誤差，從而提升施工質(zhì)量，作為設(shè)計(jì)人員必須深入學(xué)習(xí)BIM技術(shù)，并將其應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中取得應(yīng)有的效果。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用策略

3.1 創(chuàng)建BIM預(yù)制式構(gòu)件庫(kù)

裝配式建筑設(shè)計(jì)和BIM技術(shù)的深度結(jié)合在初步設(shè)計(jì)或者施工過(guò)程中可以最大限度發(fā)揮其作用，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案調(diào)整施工順序可以通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行三維展示，針對(duì)建筑中的各個(gè)組件進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和擺放，可以設(shè)計(jì)出符合大多數(shù)人要求的建筑。標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)可以通過(guò)裝配式建筑物中運(yùn)用預(yù)制構(gòu)件來(lái)實(shí)現(xiàn)，分解各項(xiàng)構(gòu)件可以構(gòu)成多元的建筑方便后期的施工，創(chuàng)建和優(yōu)化BIM預(yù)制式構(gòu)件庫(kù)是整合信息資源實(shí)現(xiàn)資源共享的前提。在應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是創(chuàng)設(shè)預(yù)制構(gòu)件庫(kù)，依據(jù)構(gòu)件生產(chǎn)、裝配、管理過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整必須適應(yīng)裝配式建筑設(shè)計(jì)的要求，按照建筑設(shè)計(jì)和施工要求增添有關(guān)的數(shù)據(jù)為后期的安全施工和科學(xué)管理提供科學(xué)的依據(jù)。

預(yù)制構(gòu)件滿足裝配式建筑設(shè)計(jì)和施工要求是發(fā)揮BIM技術(shù)的關(guān)鍵因素，無(wú)論是在構(gòu)件預(yù)制時(shí)，還是調(diào)用時(shí)需要進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化和整體性分析，替換不符合標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建或者進(jìn)行修改直到滿足裝配式建筑設(shè)計(jì)的要求。預(yù)制式構(gòu)件庫(kù)的創(chuàng)設(shè)必須突出以下特點(diǎn)：①獨(dú)立性，在裝配式建筑設(shè)計(jì)中所有的預(yù)制構(gòu)件庫(kù)相互獨(dú)立，不同使用頻率、不同功能的構(gòu)件選擇需針對(duì)性地挑選；②可重復(fù)利用性，統(tǒng)一的預(yù)制構(gòu)件可以應(yīng)用于不同的建筑項(xiàng)目只需要滿足規(guī)格要求即可，大批量生產(chǎn)和儲(chǔ)備構(gòu)件符合我國(guó)的綠色建筑理念；③對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行編碼和信息創(chuàng)建在識(shí)別和處理方面可以發(fā)揮作用，應(yīng)用計(jì)算機(jī)程度進(jìn)行讀取和處理可以提升設(shè)計(jì)水平和建筑水平。

3.2 BIM模塊設(shè)計(jì)和優(yōu)化

科學(xué)因素BIM技術(shù)于裝配式建筑設(shè)計(jì)中可以有效解決限制我國(guó)建筑發(fā)展的問(wèn)題，尤其是設(shè)計(jì)綜合性不足、施工效率低下和施工流程的不完備等缺陷，加快信息交流和協(xié)作施工有利于促進(jìn)我國(guó)裝配式建筑設(shè)計(jì)水平的提升。BIM模型模塊快設(shè)計(jì)是從整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化角度出發(fā)的管理，根據(jù)建筑物的實(shí)際設(shè)計(jì)可以劃分為不同的戶型，針對(duì)戶主的要求在數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行補(bǔ)充完整，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以及時(shí)更新設(shè)計(jì)理念構(gòu)建建筑物的整體模型，在個(gè)性化的要上可以增添相關(guān)的結(jié)構(gòu)構(gòu)建形成完整的模塊，最終匯集為完整的設(shè)計(jì)模型保證我國(guó)裝配式建筑設(shè)計(jì)的基本價(jià)值。

在裝配式建筑設(shè)計(jì)中合理應(yīng)用BIM技術(shù)可以發(fā)揮良好的效果，模塊化設(shè)計(jì)思想和我國(guó)信息技術(shù)發(fā)展理念空前一致，使建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)多專業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展和提高建筑效率。在前期的建筑場(chǎng)地勘察結(jié)束后可以利用BIM技術(shù)選擇地址來(lái)確定施工地點(diǎn)，降低環(huán)境因素對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用的限制條件真正實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)水平的提升。建設(shè)一個(gè)構(gòu)建模型必須聯(lián)系整體參數(shù)和局部參數(shù)，通過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)的變化會(huì)對(duì)整體性產(chǎn)生影響和誤差，通過(guò)建立三維模型，設(shè)計(jì)人員可以全面觀察裝配式結(jié)構(gòu)的內(nèi)部尺寸或者設(shè)計(jì)效果，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的所有細(xì)節(jié)，從而提升監(jiān)督管理水平。

3.3 裝配式建筑設(shè)計(jì)

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)具有可行性，可以發(fā)揮應(yīng)有的價(jià)值，符合建筑行業(yè)的綠色化基本要求實(shí)現(xiàn)了信息的快速傳播，逐步形成完整的結(jié)構(gòu)模型有利于提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率。BIM技術(shù)可以整合信息資源和進(jìn)行信息共享是應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)所在，使裝配式建筑設(shè)計(jì)具有連接性、發(fā)展性和可行性，借助計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行操作是設(shè)計(jì)人員的基本技巧。建筑質(zhì)量主要取決于設(shè)計(jì)水平，裝配式建筑設(shè)計(jì)和BIM技術(shù)的融合真正把建筑結(jié)構(gòu)、信息進(jìn)行融合實(shí)現(xiàn)了多面的立體化，給予人們強(qiáng)烈的視覺(jué)感受，這有利于提升工作效率及全面提升我國(guó)現(xiàn)代建筑水平。

裝配式建筑設(shè)計(jì)中的預(yù)埋件設(shè)計(jì)方式眾多需要選擇針對(duì)性強(qiáng)的設(shè)計(jì)方案，預(yù)埋件的布置和設(shè)計(jì)必須遵循科學(xué)的規(guī)律可以縮短施工時(shí)間并提高施工質(zhì)量，根據(jù)實(shí)際要求應(yīng)用BIM技術(shù)可以保證設(shè)計(jì)水平和安裝質(zhì)量。利用BIM操作軟件是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能的前提，普通的民用建筑主要使用Revit軟件，可以完成基本的設(shè)計(jì)滿足方案要求指導(dǎo)實(shí)際施工提升了工作效率；園林設(shè)計(jì)中最常用的軟件是Sketchup，功能強(qiáng)大操作方案受到廣大建筑設(shè)計(jì)者的推崇，真正提升BIM技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，為建筑設(shè)計(jì)提供方便。

3.4 規(guī)范流程優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)

裝配式建筑設(shè)計(jì)包括技術(shù)策劃、方案設(shè)計(jì)、方案評(píng)審、施工圖設(shè)計(jì)和構(gòu)件設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，從設(shè)計(jì)的整體上看針對(duì)不同的建筑類型和施工條件進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，遵循各自的標(biāo)準(zhǔn)體系加快了裝配式建筑的系統(tǒng)性和標(biāo)準(zhǔn)性。基于BIM技術(shù)的信息化特點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中必須進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，構(gòu)建系統(tǒng)完備的施工流程是加強(qiáng)建筑工程管理，最大限度發(fā)揮BIM技術(shù)的基礎(chǔ)，精確預(yù)判、多種信息交互和設(shè)計(jì)理念的革新符合我國(guó)的建筑發(fā)展趨勢(shì)。應(yīng)用BIM技術(shù)需要以實(shí)際的建筑施工為根本，絕不可以活動(dòng)依賴和無(wú)效引入，導(dǎo)致施工質(zhì)量低下無(wú)法真正解決裝配式建筑設(shè)計(jì)施工中的問(wèn)題。BIM技術(shù)是建筑行業(yè)不斷發(fā)展和持續(xù)進(jìn)步的科技成果，豐富技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用可以發(fā)揮更大的用途服務(wù)于建筑，巧妙把BIM技術(shù)引入裝配式建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域旨在解決建筑設(shè)計(jì)中暴露出來(lái)的問(wèn)題，加快信息的交流和設(shè)計(jì)人員的深度學(xué)習(xí)，提升信息素養(yǎng)和技術(shù)水平。

應(yīng)用BIM技術(shù)目的在于解決裝配式建筑設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，提高技術(shù)的應(yīng)用性和針對(duì)性，順應(yīng)了現(xiàn)代建筑的發(fā)展方向，強(qiáng)化對(duì)成本、施工效率和綠色建筑要求的實(shí)施過(guò)程，可以提升我國(guó)的建筑設(shè)計(jì)水平。以裝配式建筑設(shè)計(jì)中的預(yù)留位置為例，在設(shè)計(jì)時(shí)必須空出位置，預(yù)留洞口、預(yù)埋件布置都可以通過(guò)BIM技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，不會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)的整體性和設(shè)計(jì)質(zhì)量為后期的施工創(chuàng)設(shè)良好的條件。

應(yīng)用BIM技術(shù)于鋼筋設(shè)計(jì)中可以保證數(shù)據(jù)信息的完善性，避免出現(xiàn)較大的誤差，使鋼筋設(shè)計(jì)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，降低風(fēng)險(xiǎn)和提升鋼筋結(jié)構(gòu)的性能借助BIM技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，使裝配式建筑設(shè)計(jì)更加符合現(xiàn)階段的建筑發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，裝配式建筑設(shè)計(jì)作為我國(guó)建筑發(fā)展的前沿有利于減少資源浪費(fèi)和降低環(huán)境污染，在實(shí)際的施工過(guò)程中引入BIM技術(shù)可以促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和全面革新，彌補(bǔ)裝配式建筑設(shè)計(jì)中的缺陷使結(jié)構(gòu)可以起到應(yīng)有的作用，加強(qiáng)研究和開(kāi)發(fā)BIM技術(shù)在性能和質(zhì)量方面發(fā)揮重要作用符合當(dāng)代人的基本需求。