BIM技術在裝配式建筑深化設計中的應用

邢姍姍

【摘要】目前我國經濟已位居世界前列，建設規模前所未有，隨著原材料的短缺、施工人員數量及成本等因素加劇，傳統建造及施工形式已不能滿足建筑市場的需求，在這種框架下BIM、裝配式技術應運而生，相關的生產、設計也朝著標準化的方向發展，BIM技術在裝配式技術中的應用應成為建筑行業未來必不可少的設計手段。

【關鍵詞】傳統建造;裝配式技術;BIM技術;設計手段

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.33.035

BIM技術（Building Information Modeling建筑信息模型，簡稱BIM技術）通過多種計算機三維軟件模擬建筑物所具有的真實信息，并實現信息數據流的傳遞和各種性能的模擬與優化，得到眾多工程師和學者的青睞。BIM技術應用于裝配式建筑正向設計，可實現對預制構件的參數化設計、模數化拆分、信息化出圖，可較大程度提高裝配式建筑的設計質量，減少返工，提高施工管理效率。

1、裝配式建筑

由預制件、部件構建而成的建筑為裝配式結構建筑?，F階段，隨著工業的快速發展，按照建筑需求對建筑房屋部件進行批量生產，能夠有效減少建筑現場混凝土澆筑等環節。20世紀初建筑行業逐漸發展，在60年代逐漸完善并實現應用。法國、蘇聯、英國等國家逐漸投入嘗試，因為裝配式建筑預制件生產能夠有效降低建筑造價成本，裝配式建筑得以逐漸發展。在初期，因為技術應用較為生疏，建筑較為陳舊、僵硬，之后隨著裝配式建筑逐漸發展，在以往基礎上不斷改進，不僅實現裝配式建筑批量建設，也實現建筑房屋多樣化設計。裝配式建筑的應用有以下優勢。一方面，裝配式建筑是通過工廠生產預制件，生產結束經過質量檢驗，將預制件送至施工現場，只需要對預制件進行連接即可，能有效提升施工效率、縮減施工周期、減少人力資源配置。在施工過程中確保拼接質量能夠避免施工階段出現頻繁返工問題，降低建筑造價成本。另一方面，在以往的建筑工程中，對于墻體的建設主要是現場進行混凝土澆筑，不僅對施工現場周圍環境造成嚴重的污染，施工過程中所產生的噪聲還對周圍居民生活造成影響。而裝配式建筑方式只需要將預制件送往建筑現場按照相關技術要求進行拼接即可，能有效減少對周圍環境的污染。

2、BIM技術在裝配式建筑深化設計中的應用

2.1全方位記錄信息

可以全方位的去記錄一個設計信息。BIM技術是在計算機的基礎上進行的，所以對于建造過程中的信息可以有一個詳細的、完整性的收錄作用。不管是在設備信息方面還是在質量管理方面都可以保障信息全面性的存在。施工質量管理方面，其相關的信息是非常零碎的。例如，建筑工程中建筑材料就可能幾百上千種，建筑團隊人員的相關信息也是一個大量的信息庫。而BIM技術的加入，對信息數據的管理方面就有著全面性的優點，避免了信息丟失的存在。BIM技術可以實時的根據建造情況提前做好大量的數據準備工作，省去了大量的前期準備時間，并且信息化科學性的信息會比人為的信息更加精準。通過前期數據的準確收集在后期的建造過程中就會起到非常的大作用，會讓整個建筑過程的整體價值體現達到最大化的，這點是不需要去質疑的問題，也是非常關鍵的。

2.2構件拆分

裝配式建筑的一大特點就是對不同的結構構件進行生產加工，再組裝成整體的建筑。因此，對裝配式建筑的結構構件進行拆分，可以提前確定生產設備加工生產構件的尺寸參數和連接方式等信息，方便后期工廠加工組裝，對保障裝配式建筑建造的連貫性具有重要意義。隨著裝配式建筑發展趨向標準化、模塊化，建筑的平立面布置排列和結構構件的選擇也趨于相對統一。此時，可以利用Revit的預制構件庫建立標準預制構件，在實際工程可以直接調用標準構件庫的相應構件，并且只需要簡單地進行參數修改即可進行模型的拼裝。構件拆分要遵循規格盡量統一，組合相對靈活，受力必須合理，運輸組裝方便的原則。例如，設計中，多將柱拆分為單節柱，更容易統一規格，保證垂直度，也更加易于裝配運輸。BIM技術可以在人工拆分構件的基礎上對細節進行優化調整，不僅大大減少了設計人員進行構件拆分的工序和時間，對裝配式建筑降低造價，提高工程質量和保證工程的連貫性也具有重大意義。

2.3 BIM在深化設計中的應用

Revit族庫是一個族單元，可以編輯和驅動各種族文件。深化預制構件設計流程，整合各種預制構件的外輪廓、預埋件、配筋形式。Re‐vit族庫根據文件繪制并存儲在常規測量模型中，族文件的圖紙完全基于構件中鋼筋的形狀進行矢量化作業并可定義基準面。以夾層墻板為例，將表面層裝飾為單個磚（以區分磚的顏色）作為族文件。根據體積模型的幾何信息（例如，外部輪廓、邊線、面板厚度等）對隔熱層進行參數化定義和確定材料。不同的項目分支機構可以通過BIM模型插入、提取、更新數據，實現專業工作之間的協作。使用BIM技術可以很好地將數據進行整合，并準確表達項目的意圖（見圖1）。

2.4碰撞檢查

碰撞檢查主要是指在生產前檢查構件與構件、鋼筋與鋼筋、鋼筋與預埋件以及預埋件與預埋件的碰撞。BIM軟件可以將不同專業的模型整合成一個三維模型，進行本專業的構件間和不同專業的構件之間的碰撞分析并可視化展現表達，不同的軟件間還支持相互轉換導入，可實現所有專業的碰撞檢查，并自動生成檢查報告，設計人員可以實時提取數據信息并進行集成分析，可以最大程度避免實際工程中碰撞現象的出現。

2.5基于BIM技術的戶型設計

裝配式建筑產品的研究思路：部品化、標準化、模數化、系統集成化。戶型的設計直接影響一個產品設計的好壞，因此，要充分考慮部品的集成。目前來看，BIM技術應用于戶型設計的實際案例還比較少，且設計人員對于BIM軟件使用和掌握的熟練程度還不高，他們通常借助CAD等傳統軟件對戶型進行設計，再根據生成的二維圖紙在BIM軟件中建立三維模型。這種設計方法帶來的最大弊端是在PC構件拆分時部品種類多，很難滿足標準化的要求。

2.6疏散方案設計

對于人員密集場所，突發事件情況下的疏散速度直接關系到人們的生命安全。安全疏散的正向設計成為重要的內容。采用Pathfinder軟件導入BIM模型，模擬整個教學樓在緊急情況下的人員疏散情況，通過模擬結果分析應急通道設計的合理性，得出最優疏散方案。傳統的人員疏散計算采用的是公式法，這種方法只能簡單地通過火災探測時間、預動作時間、人員疏散運動時間等，計算出安全疏散時間。但是這忽略了建筑空間設計對人員造成的阻塞因素、發生突發事件時人員逃生路線的個別隨機性等，這樣的計算對建筑設計未能起到直觀的指導作用。采用Agent-base模型的疏散模擬軟件，可更加真實地為建筑設計提供參考（如圖2）。

2.7完善裝配式結構防水方案

建筑工程施工中對建筑結構進行使用過程中會存在一些因素的影響，如雨雪天氣的影響、生活用水和高輻射太陽光等都會對裝配式結構造成一定影響，因此對其進行防水設計并不斷完善裝配式結構防水方案顯得尤為重要。對于裝配式外墻結構而言，需要選擇閉環型的防水設計方案。

2.8工程量預算與統計

在工程量的預算與統計中，主要分為兩個層面：一部分是對預制墻、預制樓板、預制女兒墻等預制PC構件種類、數量的統計;另一部分是對各種預制PC構件所需材料的統計。這樣可以方便向廠家提供所需的材料清單，進行準確備料和生產，同時也為了使得項目在設計階段可以進行初步概算，從而實現對項目的整體控制。同時，由于模型在表中的數據都是相互關聯的，當一處需要進行修改時，所需的工量也會隨之進行更新變化。在某項目工程中，方案設計階段—預制率計算：通過BIM模型我們得到精準的材料表，通過預制率的計算公式得到準確的預制率，為建筑、結構設計方案的選擇提供準確的數據依據。

2.9利用BIM技術進行施工場地布置

優化場地布置方案，合理布置塔吊位置、構件堆放位置，保證吊裝方便，杜絕二次搬運;模擬施工道路流線，最大限度的縮短場內運輸距離，以保證各種材料運輸方便。

結語：

對于裝配式建筑設計來講，要想更好地開展工作，相關工作人員就必須好好尋找方法，多去嘗試探索，有效的利用BIM技術，將工作認真落實，注重安全管理，這些都是對于建筑工作非常重要的。只有好好的注意每一個細節問題，它才可以往更高處的臺階發展。

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