BIM技術在裝配式建筑中的應用分析

甘鵬飛

（河南工業和信息化職業學院，河南 焦作 454002）

1 基于BIM技術的裝配式建筑設計

1.1 工業化建筑資源庫

將BIM技術應用到裝配式建筑設計中，建立和完善工業建筑的資源庫，包括相關的備件庫，可以方便地編制倉庫各部件的數據表。工業生產所需的要素可以通過將其構件和構件分開，利用BIM技術將建筑工程的各個部分劃分為標準尺寸和形狀，方便其設計、生產和施工。作為基礎，在BIM框架內建立資源庫，特別是建立所謂的BIM族庫，如預制結構倉庫和家具倉庫，每種族類別的資源量都又可以進行拓展，就可以形成企業或國家的標準資源庫［1］。

1.2 BIM數據鏈接技術

在裝配式建筑從設計到生產、施工的過程中，BIM模型可以集成并分為建筑、結構、水暖電等信息。克服傳統二維設計抽象、視覺表現偏差等缺點，項目的主要目的是提高項目的質量和效率，以清晰直觀的方式呈現項目。通過BIM數據傳輸技術，可以將信息有效地傳輸到設計、生產、運輸等各個方面。裝配與控制貫穿整個生命周期，BIM數據傳輸技術已成為裝配業現代化的有效工具。

基于BIM模型的數據一致性和相關性，有效地利用和傳遞建設參與者之間不同階段的數據，上游信息及時的傳達到下游，下游的信息反饋又對上游的工程活動有很好的控制，實現從設計和制造零件，從施工到運行和維護的整個生命周期的控制。為了保證數據的有效傳輸，需要創建一個涉及所有專業的BIM數據模型，這將大大減少數據處理的延遲和誤差。為每個構件建立一個模型，分工明確，分別完成對各自負責內容的設計，以減少重復模型。建筑學專業提供施工資源，結構專業應在結構板上開孔，以減少重復勞動。在創建特殊機電模型的過程中，數據主要通過模型鏈路傳輸。為了保證土建專業模式最有效的使用，在后續的調整中也有相應的要求，否則所有的設備和尺寸，附加到缺失的建筑環節中的專業設備中心檔案中，丟失的數據無法顯示。另外，必須使用完全封閉的房間，信息錄入完整，這樣的數據才可以直接來計算和分析信息。

因此，基于BIM技術，通過建立行業信息化管理平臺，提高數據、設計和生產各個階段的信息傳遞方式和信息效率，可以順利實現所有約定設計流程的預設計，提高產業鏈建設的整體效率［2］。

2 基于BIM的裝配式建筑深化設計

2.1 BIM構件的拆分設計

由于設計深度的原因，在施工圖編制階段，BIM模型的元素，如地板、墻等都是一個整體，因此，在深化設計階段，模型的連續元素必須劃分成單獨的部分，以便在工廠進行加工。根據工廠的生產和設計要求，確立了子構件的原則，做到少規格、多組合，減少預制構件的種類，劃分原則確定后，可直接應用到建筑圖紙的BIM模型中。原連續元素分為可在工廠加工的現成零件，完成預制構件和鋼筋結構的設計，不僅可以通過分離改進設計，還可以顯示元件之間的關系，同時，避免了二維圖像中難以檢測的設計盲點和誤差，確保設計數據的有效傳輸［3］。

2.2 BIM深化圖紙的生成

由于建筑產業化過程中大量預制構件、大型深部設計圖紙、傳統設計圖紙等原因，一旦三維BIM模型的各個部分分離，就需要轉換包含生產信息的BIM構件分離模型。由于人工操作繁重，很難避免錯誤。因此，有必要使用智能映射功能和程序自動更新。與傳統的二維CAD圖形不同，BIM完成了元件圖與模型的關聯，因為自動生成的圖形和模型是動態鏈接的，當模型數據被修改時，所有相關圖紙都會自動更新。設計圖紙可以準確反映所有相關信息，如鋼筋信息、材料信息、幾何尺寸等，可直接用于預制結構的生產。

3 BIM技術在裝配式建筑設計階段中的應用價值

3.1 提高設計效率

在裝配式建筑的設計中，由于需要提前填充和安裝預制結構，因此需要與設計人員密切合作。利用BIM技術開發的一個設計平臺，各專業設計人員可以快速傳遞專業設計信息，同時對設計方案進行修改。利用BIM技術，“云”設計可以通過具有碰撞功能和自動糾錯功能的BIM設計平臺下載帶有專業設計信息的BIM模型，自動篩選不同專業之間的設計沖突，設計人員可以發現專業設計中存在的問題。預制構件種類繁多，出圖量大，BIM專業設計師修改設計參數，同步其他專業設計師的正確選擇，以便于專業設計師的配置適應設計，節省設計師的時間和精力。

此外，越來越多的技術和管理專家可以參與到裝配式結構的設計過程中，為他們提供設計專業人員和相關技術管理人員所擁有的各種管理和修改權利，根據他們的專業意見和建議，減少預制構件的生產和預制構件的結構變更，提高訂購方對預制構件的滿意度，從而提高預制構件的設計效率，減少或防止工程造價的增加和資源的浪費［4］。

3.2 預制構件的標準化設計

BIM技術可以保證設計信息的開放性和交換性。設計人員可以將預制構件建筑設計方案上傳到云端服務器中，整合有關云的大小和樣式的信息，創建不同預制構件的組合。有了存儲豐富的數據庫，設計人員可以對同類型的庫進行對比和優化，最終形成裝配式建筑預制構件的標準形狀和模數尺寸。庫類型預制結構的設計標準將有助于制定總體設計標準。通過使用不同的標準化數據庫，設計師可以積累和豐富組合結構，節省設計和調整的時間，豐富預制結構，更好地滿足居住者的需求。

3.3 降低設計誤差

設計人員可以利用BIM技術對預制構件進行精細設計，這將有助于減少預制構件在施工階段的裝配偏差。利用BIM技術進行精確的設計和定位，如預制結構的幾何結構、內部鋼筋的直徑和距離以及鋼保護層的厚度等重要參數，在三維表示的BIM模型中，可以直接觀察到成品之間的交互程度、設計和制造的零部件是否符合國際標準，從而消除預制構件之間的裝配沖突，避免粗設計對預制構件定位的影響，減少因設計錯誤造成的延誤和浪費。

3.4 優化預制構件生產流程

預制結構的生產階段是預制結構生產周期中的一個重要且關鍵環節，為了保證加工信息的準確性，預制結構制造應直接從BIM模型調取預制構件所需的信息如尺寸等，并制定相應的生產計劃。在預制構件的生產過程中，制造商可以輸入其幾何尺寸、材料類型，預制構件生產階段、不同預制構件的安裝現場信息和預制構件的物流管理，實現預制構件的質量控制和設計，從而提高預制構件的儲運效率［5］。

3.5 加快建筑模型試制過程

為了保證施工進度和質量，在裝配式建筑工程設計完工后，設計人員提供了各種結構的信息，在與預制構件制造商的BIM模型中，制造商可以直接獲得產品尺寸、材料、材料等信息，在預制構件的參數中，所有的設計數據和參數都可以直接轉換成條碼加工參數，BIM預制結構的設計信息直接與預制結構生產系統相連，從而提高產品的性能。裝配式建筑的自動化和生產能力的有效性在很大程度上通過對原始建筑模型的初步打印來證明，加快了建筑模型預制結構的制造。

3.6 改善預制構件庫存和現場管理

在預制構件制造過程中，預制構件的分類和存放需要大量的人力、物力，采用BIM技術，結合RFID技術，通過RFID可以直接獲取預制構件的信息，芯片包含了構件位置和使用的信息，實現了電子信息的自動關聯，相比在傳統的人工驗收和物流模式下，可以減少接收數量的偏差、倉庫結構偏差、出貨記錄不準確等缺陷，可以有效節省時間和成本。在預制施工階段，施工人員利用RFID技術直接傳遞信息。構件制作完成后，對所需設施進行檢查如預制構件安裝位置，以提高預制構件的管理質量和安裝效率。

3.7 提高施工現場管理效率

施工安裝及懸掛技術復雜，施工機械化程度高，在施工開始前，施工單位可采用BIM技術進行模擬安裝。預制結構施工建模、預制構件裝配及施工過程建模、施工過程優化、完善現場安全管理程序、消除安全風險、防止事故發生等技術也可用于優化現場布置和道路，減少現場二次材料和預制構件搬運，提高垂直運輸機構提升裝置的效率。

3.8 提高運維階段的設備維護管理水平

利用BIM和RFID技術，可以建立裝配式建筑和設備的維修系統。當發生火災時，利用BIM信息系統中的建筑物和設備信息直接定位火場，并在發生火災的地方使用消防設備。在修理裝配大樓和輔助設備時，維護人員可以獲得有關預制構件和輔助設備類型的信息，包括構建和附屬設備的型號、參數和生產廠家等信息，提高維修工作的效率［6］。

4 結語

從以上分析可以看出，BIM技術可以有效地提高預制構件的設計、生產和施工水平，使其在供應鏈上更加緊湊合理，從設計到運行維護，對建筑節能做出了非常積極的貢獻，但是，為了將BIM技術更緊密地集成到裝配設備中，需要進一步的開發和改進，不斷地在實踐中探索和完善，還需要建筑行業從業者的一起努力。