基于BIM 技術(shù)的小型裝配式景觀建筑設(shè)計研究

1 BIM 技術(shù)概述

從技術(shù)角度分析，BIM 技術(shù)是依托于現(xiàn)代三維數(shù)字技術(shù)的專業(yè)軟件，通過相關(guān)參數(shù)構(gòu)建清晰的三維信息模型，進(jìn)而為工程設(shè)計人員及技術(shù)人員提供直觀反映工程模型及數(shù)據(jù)的技術(shù)，其本質(zhì)上應(yīng)歸屬于三維信息模型技術(shù)

。該技術(shù)在實際應(yīng)用過程中可以直觀地展現(xiàn)建筑工程的形狀、材料、性能等多種參數(shù)，并利用軟件功能優(yōu)勢對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，方便技術(shù)人員隨時調(diào)用，確保其可以直觀地了解工程的實際情況，并依據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行修改調(diào)整。BIM 技術(shù)在實際應(yīng)用過程中呈現(xiàn)出如下特征：

第一，可視化。可視化是BIM 技術(shù)的主要特征。建筑物的最終效果可以在建設(shè)項目的前期設(shè)計階段看到，這對設(shè)計和施工都具有重要意義。通過三維數(shù)據(jù)模型，向設(shè)計人員、施工人員和用戶展示建筑的全貌，提高了設(shè)計、施工、銷售和方案論證過程的效率

。

本工程構(gòu)件共分三個航次拖運，從廈門劉五店港區(qū)至福州港羅源灣港區(qū)海上拖運距離約190海里，如此遠(yuǎn)距離的海上拖運安裝施工，可借鑒的經(jīng)驗極少。通過本文相關(guān)拖運技術(shù)的探討，可以為今后類似工程的技術(shù)方案提供一些思路和經(jīng)驗。

第二，協(xié)同性。工程施工由混凝土澆筑、給排水布線、基礎(chǔ)施工等多個項目協(xié)調(diào)完成，各工程相互銜接、協(xié)作。由于其三維可視化和獨特的碰撞技術(shù)，BIM 可以在設(shè)計階段對施工進(jìn)行預(yù)覽，從而減少與項目對接相關(guān)的問題，從而提高工程項目的開發(fā)效率

。

第三，仿真性。模擬特征是BIM 的另一個主要特征。利用三維數(shù)據(jù)模擬實際建筑物的真實模型，對設(shè)計過程中的不確定因素進(jìn)行模擬和測試，并根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行設(shè)計。

以現(xiàn)代語言學(xué)理論解構(gòu)傳統(tǒng)語文學(xué)名著——評《〈廣雅疏證〉詞匯研究》…………………………………………………………………朱習(xí)文（2）：119

2 基于BIM 技術(shù)的小型裝配式景觀建筑設(shè)計意義

牛皮糖不慌不忙說，我是個講理的人。白紙黑字是用八斗丘加上我另外的土地交換來的茶山，我在自己的土地上開店賺錢，你要趕我走，為什么損失要我自己負(fù)責(zé)喲，誰要茶山誰負(fù)責(zé)。

通過對相關(guān)工程案例進(jìn)行梳理與總結(jié)可知，將BIM 技術(shù)應(yīng)用于小型裝配式景觀建筑中具有以下意義：

第一，提升建筑工程設(shè)計質(zhì)量。由實際工程案例可知，在BIM 技術(shù)輔助下，技術(shù)人員可以快速識別工程設(shè)計方案中存在的漏洞。技術(shù)人員在實際工作中需要先將工程實際參數(shù)輸入到BIM平臺中，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建項目模型，該模型會直觀顯示建筑各環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)特征，同時技術(shù)人員還可以利用平臺功能對其進(jìn)行模擬實驗，其結(jié)果可直接顯示出設(shè)計方案中存在的數(shù)值偏差、結(jié)構(gòu)連接性不合格等問題，技術(shù)人員可以直接利用模型進(jìn)行修改，進(jìn)而保障工程質(zhì)量

。

考慮到裝配式建筑設(shè)計預(yù)制構(gòu)件、設(shè)備等種類較為復(fù)雜，數(shù)量也相對較多，由此，為切實保障專業(yè)間協(xié)同設(shè)計及模型構(gòu)建的管理成效，應(yīng)在案例工程設(shè)計過程中構(gòu)建模型數(shù)據(jù)庫。由于模型數(shù)據(jù)庫只是針對此次項目，而且所有設(shè)計人員在同一地點進(jìn)行辦公，所以不需要采取云端的方式構(gòu)件數(shù)據(jù)庫，而是建立在本地的中心服務(wù)器上。這樣一來，項目的參與人員便可以通過訪問中心服務(wù)器和清晰的目錄層級，有效地管理各類構(gòu)件模型，這也是項目有序開展的基礎(chǔ)。由于項目規(guī)模較小，且本項目建設(shè)周期較短，僅有二十余天，在方案設(shè)計階段即需要綜合各方面因素與要求，設(shè)計出合理的方案，于是BIM 模型的可視化特點對建筑外形樣式、結(jié)構(gòu)形式與建筑細(xì)節(jié)的推敲都起到了十分重要的作用。

基于結(jié)構(gòu)框架模型，進(jìn)行封板方案與內(nèi)部空間設(shè)計。考慮到小型景觀建筑的內(nèi)部空間十分有限，須通過精細(xì)化設(shè)計使空間利用最大化。借助三維可視化環(huán)境，使許多二維設(shè)計中難以表達(dá)的細(xì)節(jié)直觀呈現(xiàn)，幫助設(shè)計師推敲樓板、桌板、座椅及書架等部件的位置、造型及尺寸，并進(jìn)一步深化部件搭接固定方案，確定梯梁、角碼、龍骨位置及型號，使模型具有施工深度。

(2)本科學(xué)習(xí)成績用R表示，本文把學(xué)習(xí)成績進(jìn)行了分組，分別對應(yīng)五個不同層次的區(qū)間R1、R2、R3、R4和R5,其中R5作為基組不出現(xiàn)在模型中；

3 基于BIM 技術(shù)的小型裝配式景觀建筑設(shè)計思路

3.1 BIM 拆分設(shè)計

技術(shù)人員在施工圖繪制初期階段，通常將BIM 模型墻體及樓板作為一個單元進(jìn)行處理，因此在深度設(shè)計階段中，必須將模型構(gòu)建劃分為一個單元進(jìn)行處理，方便后續(xù)構(gòu)件的生產(chǎn)加工。減少設(shè)計所需的部件數(shù)量是部件拆卸工作的主要目標(biāo)，其根本目的在于為后續(xù)裝配作業(yè)提供有利條件。在確定基本分離原理后，技術(shù)人員需要對BIM 模型進(jìn)行深化處理。BIM 模型在分離過程中不僅可以實現(xiàn)器件的布線操作，同時也可以在此過程中對原始設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)

。除此以外，通過此環(huán)節(jié)的工作可以直觀地發(fā)現(xiàn)圖紙上的盲點，最大限度地降低失誤率。整個工作流程均依托于數(shù)據(jù)模型完成，一定程度上可以推動數(shù)據(jù)信息傳輸目標(biāo)的實現(xiàn)。

3.2 BIM 圖紙生成

完成生產(chǎn)信息模型分解作業(yè)后，技術(shù)人員需要將相關(guān)組件信息模型轉(zhuǎn)化為二維圖形。考慮到裝配式建筑設(shè)計建造過程中涉及的構(gòu)件種類與數(shù)量相對較大，如果采用傳統(tǒng)手繪圖紙，會導(dǎo)致設(shè)計失誤率大幅提升，使得設(shè)計人員的工作負(fù)荷大幅提升。依托于BIM 技術(shù)，組件圖及模型可通過自動繪制軟件完成，相較于傳統(tǒng)CAD 二維圖形，BIM 技術(shù)可以動態(tài)生成圖形相關(guān)數(shù)據(jù)，在后續(xù)工作中如果出現(xiàn)修改數(shù)據(jù)的情況，圖紙信息也會隨之自動更新。

3.3 基于BIM 技術(shù)進(jìn)行設(shè)計監(jiān)管

預(yù)制構(gòu)件是裝配式建筑的關(guān)鍵組成部分，預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量直接決定了裝配式建筑的質(zhì)量。BIM 技術(shù)應(yīng)用中可以直觀地展現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件的應(yīng)用性質(zhì)及相關(guān)參數(shù)，技術(shù)人員可在BIM 平臺支持下完成預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計監(jiān)管工作

。其實際應(yīng)用中，需要技術(shù)人員首先將設(shè)計參數(shù)輸入至BIM 數(shù)據(jù)之中，隨后依托于施工資源信息對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行審核與校對，并將結(jié)果上交審核部門進(jìn)行確認(rèn)，確保監(jiān)管的精準(zhǔn)性不斷提升。

3.4 參數(shù)化結(jié)構(gòu)深化設(shè)計

綜合考慮結(jié)構(gòu)安全、構(gòu)件加工難度及施工限制條件，小型裝配式景觀建筑基座采用全鋼結(jié)構(gòu)，艙體采用鋼木混合結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)模型基于Revit 軟件平臺搭建，參數(shù)化創(chuàng)建木桿件與鋼連接件，捕捉概念體量空間點，完成構(gòu)件定位組裝。調(diào)整構(gòu)件截面、長短及開孔位置等參數(shù)，得出幾種備選方案導(dǎo)入有限元分析軟件，選出力學(xué)最優(yōu)方案。

3.5 封板及內(nèi)部空間深化設(shè)計

第三，促使工程設(shè)計精細(xì)化。將BIM 技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑設(shè)計時，BIM 技術(shù)能對設(shè)計中存在的偏差問題進(jìn)行有效控制，滿足精細(xì)化的設(shè)計要求，減少后期作業(yè)中各類問題的產(chǎn)生，優(yōu)化工程建設(shè)水平。同時精細(xì)化設(shè)計的落實，也對工程建設(shè)中各項材料的應(yīng)用展開了科學(xué)規(guī)劃，實現(xiàn)了各環(huán)節(jié)作業(yè)的嚴(yán)格檢查，最終增強(qiáng)了工程的建設(shè)效果。

3.6 構(gòu)件出圖及預(yù)制調(diào)差

案例建筑在進(jìn)行構(gòu)件拆分作業(yè)過程中，技術(shù)人員主要依據(jù)其結(jié)構(gòu)邏輯進(jìn)行拆分，將門架部分細(xì)分為斜梁及立柱各兩個，考慮到梁柱構(gòu)件需要承擔(dān)建筑整體的支撐職責(zé)。因此，技術(shù)人員設(shè)計采用五種規(guī)格的30 mm 厚膠合竹板。圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計采用厚度為80 mm 的膠合竹板，并細(xì)分為兩種規(guī)格。保溫層、分隔層等部分采用厚度為10 mm 的膠合竹板，并細(xì)分為29 種規(guī)格。構(gòu)件之間采用6 種規(guī)格鋼連接板及同一規(guī)格鋼螺栓所構(gòu)建的接口進(jìn)行連接，整個建筑共有40 種不同規(guī)格，其建模細(xì)致度需要精細(xì)化到螺栓。

3.7 裝配流程梳理及動畫模擬

基于廠內(nèi)預(yù)拼經(jīng)驗優(yōu)化施工順序，重點梳理結(jié)構(gòu)框架、封板及內(nèi)裝3 部分裝配施工中交叉節(jié)點的安裝順序，避免返工。并將整個裝配流程以三維動畫的形式呈現(xiàn)，用于技術(shù)交底及公眾宣傳（如圖1）。

4 基于BIM 技術(shù)的小型裝配式景觀建筑設(shè)計實踐

4.1 案例概述

案例工程為某高校為實驗BIM 技術(shù)與新型建筑結(jié)構(gòu)體系而進(jìn)行的實踐性項目。該建筑主要采用膠合竹進(jìn)行建設(shè)，是當(dāng)前國內(nèi)預(yù)制化程度最高的膠合竹建筑。案例建筑結(jié)構(gòu)采用輕型預(yù)制體系設(shè)計，主體采用規(guī)格為30 mm×600 mm 的門式鋼架體系，其占地面積達(dá)到100 m

，建筑長度與寬度分別為6 m 與10 m，門式鋼架最高點達(dá)到6 m，實際施工過程中主要采用膠合竹材、木材、方鋼等材料。案例工程為裝配式項目，所有構(gòu)件均由工廠預(yù)制，此項目耗時25 天完成。

4.2 建筑方案設(shè)計

案例工程中，設(shè)計師在實際工作中采用簡潔的設(shè)計思路，將該工程平面設(shè)計為凹形，并將凹入空間設(shè)計為具有引導(dǎo)性的入口退讓。屋頂部分采用簡化后的傳統(tǒng)雙坡屋頂，同時在上墻面部分延伸出一道細(xì)柱廊道作為側(cè)入口灰空間。案例建筑設(shè)計中保持較好的內(nèi)容流動性，設(shè)計師在山墻面部分設(shè)計可翻轉(zhuǎn)陽光板，使得整個山墻面界面被打開，使用者通過廊道灰空間進(jìn)入建筑內(nèi)部成為一個連續(xù)的序列，整體空間呈現(xiàn)出層層的滲透感。在景觀設(shè)計方面，設(shè)計師保留了建筑周邊樹木，一方面可供建筑使用者觀賞，另一方面樹木還可以承擔(dān)一定的遮蔽作用。該建筑最顯著的特點，即是其結(jié)構(gòu)構(gòu)件在支撐建筑的同時也可以承擔(dān)家具功能。

4.2.1 建筑整體設(shè)計

4.2.2 預(yù)制構(gòu)件拆分設(shè)計

案例工程中，設(shè)計師決定采用膠合竹結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計建造，其外墻、梁柱、內(nèi)置家具等部分均采用全預(yù)制形式，并采用膠合竹板材料作為預(yù)制件單元建材，不同功能梁柱及圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計通過調(diào)整膠合竹板規(guī)格實現(xiàn)。

借助Revit 出圖功能，將單個構(gòu)件隔離創(chuàng)建三視圖并標(biāo)注尺寸，一定程度上保證了圖模的一致性，提高了出圖效率。因成本問題，小型裝配式景觀建筑鋼構(gòu)件加工采用激光下料、人工焊接工藝，其誤差在±5 mm 內(nèi)。為避免構(gòu)件誤差疊加導(dǎo)致無法合攏，項目組在廠房內(nèi)進(jìn)行結(jié)構(gòu)框架預(yù)拼裝，根據(jù)鋼構(gòu)件實際尺寸，對木構(gòu)件進(jìn)行調(diào)整，以控制整體誤差。廠內(nèi)預(yù)制及調(diào)差前后經(jīng)歷近50d，是整個項目中最耗時、最耗力的階段。該階段將模型投影成實物，梳理了裝配流程，并及時控制了誤差，是順利進(jìn)行現(xiàn)場裝配施工的重要保障。

在構(gòu)件模型創(chuàng)建完畢后，技術(shù)人員需要對構(gòu)件進(jìn)行預(yù)拼裝處理，并對其完整性進(jìn)行驗證。實際操作過程中需要將構(gòu)建模型導(dǎo)入項目文件中，并由多人進(jìn)行同時拼裝以提升拼裝效率。具體工作中需要首先將模型傳至服務(wù)器中形成中心文件，并在Revit 設(shè)置數(shù)個工作集，確保拼裝人員可以在互不影響的前提下完成分配拼裝任務(wù)，最后將拼裝成品同步至中心文件夾之中。其模型如圖2 所示。

4.2.3 構(gòu)件模型庫

第二，工程設(shè)計復(fù)雜性顯著降低。從工程建設(shè)角度分析，裝配式建筑設(shè)計建造過程中涉及不同種類的預(yù)制構(gòu)件，且不同構(gòu)件在尺寸、形狀上存在著顯著差異，傳統(tǒng)設(shè)計方式需要設(shè)計人員手繪圖紙，這種方式雖然可以有效保障獨立預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量，但不同構(gòu)件連接的準(zhǔn)確性難以保障，一定程度上會影響工程的建設(shè)效率，同時會導(dǎo)致額外成本投入的提升

。在BIM 技術(shù)輔助下，技術(shù)人員可利用BIM 平臺的協(xié)調(diào)性功能，從整體層面對預(yù)制構(gòu)件性能參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，切實保障其適用性，顯著降低設(shè)計的復(fù)雜性。

門窗的設(shè)計受到當(dāng)?shù)貧夂颉⒊颉⒔Y(jié)構(gòu)以及私密性的影響，對門窗開啟的位置和方向都有要求，開窗開門的面積都較小，盡量減少與外界熱空氣的接觸。門窗的材質(zhì)多采用木質(zhì)，以減少熱橋。

美國法中涉外專利之訴的法律適用與執(zhí)行——基于管轄與禁令執(zhí)行的分析 ......................趙 雷 02.90

4.3 圖紙生成

在設(shè)計圖紙生產(chǎn)階段，案例工程中的設(shè)計師充分認(rèn)識到傳統(tǒng)手繪圖紙方式會導(dǎo)致工程量激增，而BIM 平臺中模型聯(lián)動性智能出圖及自動更新功能優(yōu)勢較為顯著。BIM 平臺可以依據(jù)設(shè)計需求生成構(gòu)件平、立、剖面圖及深化詳圖，為設(shè)計工作提供有力支持。

設(shè)計師在實際工作過程中首先對預(yù)制構(gòu)件數(shù)據(jù)信息的完整性進(jìn)行檢驗，同時構(gòu)建具備相應(yīng)標(biāo)識注釋類的族文件，以確保構(gòu)件的出圖效果。在完成此流程并出圖后，設(shè)計者僅需對構(gòu)件模型視圖角度進(jìn)行調(diào)整，即可獲取相應(yīng)視圖。

4.4 現(xiàn)場裝配作業(yè)

案例工程整個建設(shè)周期為25 天，在現(xiàn)場裝配作業(yè)過程中，所有預(yù)制構(gòu)件被提前運送至施工現(xiàn)場，施工人員在Revit 軟件生成的結(jié)構(gòu)圖、構(gòu)建信息圖等圖紙指導(dǎo)下開展裝配作業(yè)，為確保施工人員對建筑整體結(jié)構(gòu)具備更直觀的認(rèn)識與參照，設(shè)計者在現(xiàn)場設(shè)置一座等比例縮小后的結(jié)構(gòu)草模，施工人員僅需依照圖紙尋找相應(yīng)構(gòu)件，并在依照草模利用螺栓鏈接所有構(gòu)件即可完成裝配環(huán)節(jié)，整個建設(shè)流程并未借助大型施工設(shè)備，僅依靠一個腳手架即完成所有裝配流程。

案例工程建設(shè)過程中完全超出設(shè)計師意料。其實際設(shè)計過程中為確保結(jié)構(gòu)的安全性，在經(jīng)過詳細(xì)計算后決定各節(jié)點需要由46顆螺栓進(jìn)行連接，然而實際施工過程中，膠合竹材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度明顯超出意料，第一個樣品制作過程中，僅需四顆螺栓即可達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計師出于安全考慮，實際作業(yè)過程中將螺栓數(shù)量調(diào)整至16 顆，但這種情況依然大幅降低了材料的消耗度。

包括自主學(xué)習(xí)能力；溝通和團(tuán)隊合作能力；知識整合的能力；解決問題的能力；對知識掌握的廣度和深度；臨床科研思維和研究的能力；對信息、資源的掌握及使用能力；評判性思維；激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；均在75%以上，學(xué)生對此模式總的滿意度達(dá)到96%，說明此教學(xué)模式是有顯著效果的，具體見（表2）。

針對上述問題，采取如下處理方法：① 發(fā)現(xiàn)濾布破損時，及時進(jìn)行更換，按要求與刮刀間隙保持2～4 mm；② 做好風(fēng)路維護(hù)工作，及時更換損壞的部件，消除跑風(fēng)現(xiàn)象；③ 針對儲漿槽液位存在的虛泡現(xiàn)象，在浮選入料池的上方敷設(shè)了兩排分散的噴水管，使得水流分散，由于落差高，噴水面積及水流力度有保證，消泡效果極佳；④ 調(diào)整入料濃度，及時處理系統(tǒng)中存在的跑粗現(xiàn)象，保證入料指標(biāo)滿足設(shè)備運行要求。

5 總結(jié)

綜上所述，在當(dāng)前新時代背景下，BIM 技術(shù)、裝配式建筑形式被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)領(lǐng)域之中，此類先進(jìn)施工技術(shù)的應(yīng)用能有效促進(jìn)建筑工程施工效率與質(zhì)量的大幅提升，同時在工程設(shè)計到運維過程中形成一套完善的產(chǎn)業(yè)鏈，使得工程領(lǐng)域逐漸趨向集成化方向發(fā)展。將BIM 技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑中具有較強(qiáng)的可行性，在BIM 技術(shù)支撐下裝配式建筑各構(gòu)件設(shè)計的精準(zhǔn)性將得到顯著提升，BIM 平臺在指導(dǎo)施工方面也同樣發(fā)揮著重要作用。此外依托于BIM 技術(shù)對建造體系進(jìn)行模式化處理，能使得專業(yè)人員可以了解建筑設(shè)計及施工的內(nèi)容，有效提升預(yù)制建筑設(shè)計的可操作性，為真正意義上的同步建造模式提供支持。

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