基于BIM技術的裝配式建筑設計與建造研究

叢巍橫 （中鐵第五勘察設計院集團有限公司東北分院，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 前言

科技水平的帶動著人們生活水平質量的提高，在工程設計施工中人們越來越注重施工效率、減少對環境的破壞，因裝配式建筑能很好地解決這一問題，就在建筑行業中得以快速的推廣與發展。目前BIM 技術得以迅猛的發展，BIM 技術的應用能實現多專業的協同發展、高效率的完成參數化建模等，所以在裝配式建筑中得以廣泛應用。

2 BIM技術在裝配式建筑設計與建造領域的應用價值與優勢

BIM 技術又被稱為建筑信息模型技術，該技術依托數字仿真虛擬化系統為基礎，針對具體的建筑項目設計需求，將其中相關的數據信息、設備性能參數等進行處理，通過一系列的收集、整理、加工、分析、合成環節后，構建起完善的三維建模系統，將建筑物的實際效果高度還原出來。BIM技術在裝配式建筑設計與建造領域就要具備以下幾個方面的優勢與應用價值：

2.1 提高設計效率

相較于傳統工程設計，設計人員需要開展許多諸如工程信息采集、數據分析和參數計算等具有高重復性、基礎性的工作，以及各項設計參數、相關施工規范的對照分析等工作，利用BIM技術的裝配式建筑設計僅需要工作人員將相關的工程信息和設計標準導入軟件，就可實現在短時間內設計出切實可行的方案，并找出方案中存在的具體問題，代替了人工繪圖和數據采集等設計工作。

2.2 推動模型可視化與仿真化發展

BIM技術具有出色的可視化和仿真化特點。作為一項復雜的建筑結構設計項目，通常只有專業的工作人員才能理解相關專業術語和信息，但實際展示中還要向非專業團隊展示建筑結構設計成果，因此設計人員可利用BIM 技術將設計轉化為可視化的結構模型，確保建筑團隊的工作人員更清楚的了解工程師的意圖。

2.3 提升建筑行業的專業化水平

BIM 技術可以通過建立可視化、模擬性較高的建筑模型來對真題項目進行合理的規劃預測，并調配物質的運用和安排。利用BIM技術可以進一步改善裝配式建筑項目的設計過程中出現的科學技術問題。可以說，在裝配式建筑設計中應用BIM 技術能夠充分實現信息化與工業化的有機結合，既大幅提升了裝配式建筑的科學性和專業化水平，同時也提高了建筑行業的完善程度和智能化建設。

2.4 實現預制結構部件的標準化設計

借助BIM 技術對裝配式建筑設計進行優化，能夠實現裝配式建筑預制結構部件的標準化設計，包括預制結構部件的規格、尺寸、樣式等各個方面，均可以提高其設計標準性。針對裝配式建筑設計的相關信息，利用BIM技術進行收集、整合、歸類、共享和存儲，建立起完善的裝配式建筑預制結構部件標準數據存儲庫，在其中規范不同部件的設計性能數據信息，將其詳細、準確的記錄和保存下來，為后續的裝配式建筑設計工作提供數據支持。

3 BIM技術的裝配式建筑設計與建造應用

3.1 建筑規劃

合理使用BIM 技術，能在建筑規劃階段發揮出良好的效果。首先，可以對場地進行分析，通過BIM 技術進行選址，可以在眾多的地理信息中選擇最適合該工程建筑的地點，能夠有效地降低環境對設計的沖突和影響。BIM技術能夠將場地信息與空間信息統一結合分析，幫助工程項目總體負責人科學選定項目建設區域。其次，可以運用BIM技術調整工程圖紙，通過將實地環境中的建筑設計進行相應比例的縮放，使建設的圖紙模型與實際結構和材料能夠相互關聯，例如：建設某一個構件的模型，使其參數與整體構件模型進行關聯，調整其中一個數據時，其他相關聯的數據會隨著變化進行相應的改變，方便設計師對設計方案進行修改，減少修改中出現的誤差。最后利用BIM 技術可以調節各個方面的矛盾，例如在改變某一數據時，其他相應數據同時改變，不需要設計師一一修改，減少其中存在的誤差，防止出現設計與施工不符的現象發生。同時，利用BIM 技術可以將裝配式建筑設計中的各個環節進行調節，消除其中矛盾，增強建筑設計的合理性和可行性。

3.2 三維建模

利用實際測繪得到的數據結合設計師的設計方案，可以構建出裝配式建筑的三維立體仿真模型。通過該模型，設計人員可以直觀看到裝配式建筑結構部件的尺寸和設計及展示效果，利用模型來檢測建筑的各方面性能，能夠將裝配式建筑設計精準度大大提高，同時，可以將設計中出現問題的環節或數據進行調整，通過三維立體模型，可以檢查整體建筑各個環節的細節，對其進行有效的監督和管理。

3.3 數據庫建立

隨著BIM 技術在建筑行業的廣泛應用，許多建筑工程企業都將建筑數據傳入到BIM 設計數據庫中，該數據庫中包含各種建筑信息模型、相關的裝配式建筑設計資料、建筑中所需預制部件的設計資料等，工程師可以對數據庫中的資料進行參考、整合、歸類等，獲取其中的有效信息，幫助構建自己的裝配式建筑設計方案，使建筑方案設計更加完整。

3.4 構件設計制造

在裝配式建筑設計中，預制構件的規格對于整體工程來說非常重要。因此，在生產預制構件時，生產廠商需要與施工隊進行細致的商討，以確保生產出的預制構件能夠正常使用。使用BIM 技術可以將構件的尺寸、材質、數量等要求進行明確的規定，將數據直接報給生產廠家，廠家根據詳細數據生產出完全符合要求的構件，極大地提高構件的利用率，減少誤差損失。在預制構件使用時，若出現問題可以及時與項目管理者聯系修改，使構件完全符合建筑需要，使資源配置達到最優。

3.5 埋件布置設計

由于埋件的布置方式較為復雜，并且數量較多，在設計時需要對其進行細致分析，設置好每個埋件的具體位置。利用BIM技術能夠對埋件進行預埋處理，使用模型將預埋方案展現出來，使埋件布置設計的效率得到有效提高。通過BIM技術對信息的識別和分析，能夠合理地選擇埋件的內嵌組和吊鉤形狀。結合實際的墻體建筑對梁結構的大小和形狀進行設計，使梁結構的參數與建筑預留洞口的設計更加相符，避免開洞不良導致墻面結構被破壞，有效地提高梁結構設計的質量和準確度。

3.6 拆分設計

在工程項目開始之前，需要將工程項目的所有數據導入到Revit軟件當中，Revit軟件會將該項目的所有信息進行處理最終形成一個三維立體模型，在這個模型當中包括了房屋的界面輪廓、所用的鋼筋信息以及施工材料的分配等等。然后在對別墅模型進行細節上的修正，修正內容包括施工人員的意見，工程師的設計理念以及業主的想法等等。在進行修正的過程中要對每個構件進行拆分，并在拆分之前對構件進行可視化的編程，保證每個構件都是可視的，所有的施工人員以及戶主都能看到構件的安裝方法以及安裝狀態，在最終結果確定之后再對這些構件進行重新組裝，完成構件的拆分工作。

3.7 碰撞檢測

盡管裝配式建筑具有明顯的優勢，但也存在著一定的影響因素，其中最為顯著的問題是其所制定的設計方案普遍存在各部分的管線與建筑部位相碰撞的問題。由于不同管線交接處安裝位置相重疊或是管線與周邊建筑結構的間距不當都會給建筑帶來隱患，因此可以運用BIM技術進行碰撞試驗并生成報告，方便工程師對各處碰撞點進行標記，從而進行完善和改進，確保設計方案的準確可行。

3.8 用鋼量設計

鋼筋的分布以及使用是保證建筑質量的前提和基礎，在對工程鋼筋創建中，需要明確的了解鋼筋分布的位置以及使用數量的控制。在安裝過程中，需要使用BIM 技術來對建筑整體進行三維模型構建，準確了解鋼筋的具體分布，尤其是在梁跨、梁端方面，如果發現鋼筋使用的數量較少，或者安裝位置與設計圖紙有異，需要第一時間進行處理，防止因為梁跨、梁端不穩導致房屋出現裂縫、倒塌的情況出現。同時還需要及時的調用二次開發程序，對于建筑內的鋼筋參數信息進行完善，與最初的設計圖紙保持一致，保證建筑的穩定性。

4 BIM技術在裝配式建筑設計與建造中的應用實例

4.1 國外應用現狀

在國際的建筑領域中許多國家已在建筑及時方面實現了信息化發展，并走在了時代的前列。例如美國、英國等國家在建筑信息化技術領域的研究起步較早，因此早在裝配式建筑信息化技術方面取得了一定的成果。與此同時，許多國家也意識到了保護生態環境的重要性，因此也將綠色環保建筑技術運用到BIM技術之中，將二者進行技術融合并進行綜合性應用，如此一來既可以體現出BIM 技術的模擬可視化性能，又發揮了綠色環保技術的有效價值與特性。

4.2 國內應用現狀

盡管我國在裝配式建筑設計中應用BIM 技術的時間較晚，但卻是后起之秀，勁頭十足。近年來我國高度重視并廣泛應用裝配式建筑，在短短幾年之間就迅速拓展規模，增長幅度高達57%。隨著建筑領域的不斷發展，當前對于技術手段也提出了更高的要求，傳統的CAD技術、二維技術等已無法滿足現代建筑領域的發展，而BIM技術的出現則迅速填補了空缺，發揮出巨大作用，這既代表著建筑技術領域維度的轉化，也標志著建筑行業開始進入全新的技術革新時期。

5 結束語

綜上所述，將BIM技術應用到裝配式建筑工程中是現代社會發展的必然趨勢，在實際的工作中應該充分發揮BIM 技術的重要效用，強化裝配式建筑設計BIM技術的應用，還需要結合實際需求，制定出有效的應用方案，從而不斷優化裝配式建筑設計，提高設計效果，使得設計與建筑質量得以保證，促進我國裝配式建筑設計朝著現代化與智能化方向持續發展。