BIM技術在裝配式建筑設計中的應用

李午蘋

（山西五建集團有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

在我國建筑業實際發展的背景下，發展模式粗放、資源消耗巨大、工程建設周期長等問題，特別導致建筑周邊環境污染破壞較為嚴重。當前，國內環境問題日益明顯，降低節能已成為各領域發展的目標，建筑業升級改造迫在眉睫。預制建筑的使用使我國建筑風格發生了重大變化，加上目前建筑業的現代化改造，預制建筑的使用可以達到節能環保的重要目標。BIM技術是將其引入預制建筑設計中的一種信息技術工具，可以提高建筑設計的整體水平，從而有效地促進我國預制建筑的引進和發展。BIM技術可以通過將收集到的數據輸入BIM軟件來構建預制結構設計的三維模型，從而創建一個直觀的模型，真實地反映建筑設計的所有元素。設計人員根據模型進行設計分析，并與各建筑專業合作，保證裝配式建筑的設計精度。在預制建筑設計中，應用BIM技術構建資源池，為建筑設計的各個環節提供準確的信息參考，并建立可視化三維模型，合理設計裝配工程，提高預制建筑的效率和質量。隨著我國經濟實力和科技實力的穩步增長，預制建筑的出現，可以改變以往建筑業突出的高能耗、周期長、高污染程度等問題，有效緩解建筑周邊環境的實際影響，是我國建筑業未來發展的主流。但國內預制型建設起步較晚，存在設計標準化不足、信息共享不及時、施工差距嚴重等諸多問題和不足，制約和影響了我國預制型建筑有序健康發展。以BIM技術與嵌入式有機建筑相結合的BIM技術為基礎，詳細介紹了BIM技術在國內預制建筑中的具體應用。

1 BIM結構模型與結構分析模型間轉換

預制建筑物的概念較新，只有按要求裝配預制組件，才可興建這類樓宇，而這類樓宇的優點是顯而易見的，體現在施工時間短、節省人手、受外界因素影響程度低、施工質素高。BIM技術的應用應以項目實施過程中獲得的信息為基礎，利用數字信息建立三維建筑模型，模擬實際施工信息。該技術具有可視化、建模、制圖性和信息完整性等一系列特點。總的來說，BIM技術的應用使結構模型轉化為結構分析模型成為可能。利用BIM技術結構設計方案將REMIT建筑模型通過接口引入到結構計算軟件中，然后進行具體的結構分析計算，得到結果，將結構分析模型導入REVIT，然后構建REVISIT結構。此外，在該模型的基礎上對模型內部的對象進行了多方面的切割，并對工作圖紙和文檔進行了仔細的標記。但是，成功過渡的概率不是100%，如果數據丟失或數據錯誤，當需要組織人工干預來增加設計人員的總工作量時，建模工作可能會失敗，這是BIM技術應用的最大挑戰。

2 基于BIM技術的建筑優勢

2.1 更直觀的設計

BIM技術在預制建筑設計中的應用，利用BIM技術建立了一個能夠在建筑物中直觀地顯示結構的模型，將以前的二維規劃轉換成三維結構，使每一位在施工中工作的員工都能通過模型全面了解工程，從而提高了施工質量和效益。BIM擁有自己的資源，通過數據通信技術，收集所有收集到的信息，將整個過程傳遞到各個施工環節，保證數據信息的準確性，防止信息丟失問題的發生，并確保BIM技術在預制結構設計中的廣泛應用和推廣。目前，預制件實際發展的困難不是技術性的，其發展困難在于如何實現資源的有機整合。資源的有機整合依賴于現代信息技術的幫助，從而有效地解決了這個問題。目前國內預制件中使用的單片結構太多，沒有形成完整的產業鏈，工藝和過程管理不平衡，如設計環節中的信息不能準確及時地傳遞到生產裝配環節，導致具體施工任務執行中出現空白，進而影響和制約了內部裝配設施的具體發展。將BIM技術集成到預制建筑中的好處更為明顯，從而實現了整個預制建筑綜合體，即。E.教育從而預制建筑能夠達到規范化設計、集成化建設和信息化管理的預期目標，有效地促進了我國裝配式建筑的具體發展[1]。

2.2 更精確的結構內容

基于BIM技術的預制結構設計需要一個可靠的數據庫和信息，其中包含與預制結構施工相關的所有信息，如機電設備機庫、建筑結構倉庫、備件倉庫、零件倉庫等。非常全面和信息豐富。基于資源庫構建的BIM模型包含了很多設計信息和數據，比如設計套件中的數據，如材料表、表格等，BIM資源庫將收集建筑物中需要使用的部件，分解成標準尺寸和形狀，利用這些數據規范生產部件，提高設計內容的準確性，規范裝配施工工作。此外，BIM資源庫已甚至包括家具儲藏室，包括桌子、椅子、衣柜、廚子等信息。因此，基于BIM技術的資源基礎也可以稱為BIM族庫。在實現以前裝配的建筑結構時，主要是基于二維平面圖，環路之間的信息流動和交換主要是由于在具體信息的傳遞過程中，很容易出現信息不對稱現象，影響后續裝配活動的有序生產和施工。在預制建筑設計中引入BIM技術時，最終結果將是一個三維模型，展示真實建筑的具體情況，通過BIM平臺，各個環節的管理人員可以進行信息傳遞，實現模型的優化升級，努力實現專業的信息共享。此外，通過NavisWorks程序組織碰撞實驗，通過檢測模型中隱藏的矛盾來驗證模型設計中的具體矛盾[2]。圖1為建筑結構。

圖1 建筑結構

3 BIM技術的應用

3.1 工程概況

例如，在一個預制住宅項目中，在預制建筑設計的整個生命周期中應用BIM技術，3～15層，建筑項目低、多層、高水平，BIM技術在各個環節的裝配式建筑設計中的應用，包括建立建模數據庫，BIM模型的建立、部件的分離、鋼筋模型的建立、零件的預布置等。進一步提高預制建筑的結構質量，保證其參數的準確性，有利于提高預制建筑的施工效率[3]。

3.2 建立預制組件數據庫

（1）生產分類、結構配套，除設計考慮外，考慮到配套要素的生產，在建立預制構件儲備時，必須按構件類型進行分類，并存放在相應的目錄中。

（2）編碼，給每個組件唯一的編碼，為以后的元素使用做好準備，提高信息處理速度。

（3）將數據準確輸入數據庫，以保證建模深度，并盡可能保證數據輸入的完整性，不超出數據范圍。

（4）儲存庫的資料編碼和輸入工作完成后，須向BIM組件庫管理層匯報所做的工作，以核實和驗證這兩個過程，核實紀錄是否正確，確定資料的準確性，以及進行真正的結構模型測試[4]。

3.3 創建BIM模型

在正式設計之前，BIM模型是使用BIM技術設計的，如圖2所示，該模型是使用Revisit軟件構建的。

圖2 BIM模型

（1）構建主墻，利用墻體數據結構家族軟件，可以直接制作三維墻體，在創建墻體之前，需要輸入工程建設的墻體數據，包括墻體類型、材料、墻體厚度等，然后設計平面位置并設置相關參數。

（2）根據二維建筑布局、總體模型設計，主要對墻體、結構、柱等進行設計。用于將CAD-2計劃導入Revit軟件，調整圖紙的方向和位置，使其與軸向網格相匹配，在二維平面圖上，安裝墻壁、柱子和橫梁。

（3）在設計模型作為安裝有關組件的基礎后，必須考慮與其他專業如機電設備、供水及排污等的沖突問題，以確保建筑資料模型的準確性。

（4）安裝其他元素，進一步完善模型，增加樓梯、門、窗、屋頂等建筑元素。直接使用Revisit軟件中包含的模型[5]。

3.4 建筑結構的劃分

用REVIT軟件建立信息模型后，應用PKPM軟件對模型進行分析，然后將分析后的模型導入Revit軟件，建立一個結構化信息模型，該模型包含有關組件的所有信息，如尺寸、材料等。然后，設計人員根據裝配工作的實際需要對缺陷進行調整，確保結構模型沒有出錯，并開始拆除結構模型。第一步是分解成零件，形成多個零件，然后將它們連接起來，創建一個部件，即完成部件的拆卸[6]。

3.5 鋼筋模型的建立

采用BIM技術在基于安裝鋼筋結構模型的安裝結構設計中，根據鋼筋的拆卸、設計和布置要求，從BIM資源庫中獲取數據，利用相關程序獲取鋼筋的位置規則和數據信息。設計人員依靠BIM提供的參數和信息、設計的縱向鋼筋斷路位置以及夾具之間的距離，保證了鋼筋模型的設計質量[7]。

3.6 預埋件的布置

根據分離要求，在使用BIM軟件設計預制件時，如在設計預制梁構件時，必須設計內置預制件，在實際裝配施工時，將鋼筋鉤放入梁層，需要改變位置以及鉤形也要相應改變，或者在預制柱充填時，需要構建有針對性的布置方案，特別是在預制柱與墻的連接處，鋼筋高度要保證安裝精度，并根據實際施工需要進行一定的調整，保證裝配結構的有效性[8]。

4 結語

BIM技術在預制建筑設計中具有優勢，大大提高了設計效率和質量.基于BIM技術建立了數據庫和信息資源庫，為使用BIM軟件的設計人員設計和調整建筑結構、結構尺寸和形狀提供支持，以進一步優化設計方案[9]。它在模型構建中的應用，實現了可視化映射設計，有助于建筑結構的優化和調整，并在結構拆卸中加以利用，可以提高裝配工作的效率和質量。因此，BIM技術在預制建筑設計中具有實際應用，不僅提高了設計的效率和質量，而且在裝配結構施工相關的各個專業之間實現了協同作用，提高了結構的質量和效率，節約施工成本，提高施工成本效益。現階段BIM技術廣泛應用于建筑行業，可應用于建筑設計、施工、項目管理等各個施工環節。其在預制建筑設計中的應用將通過仿真模型從視覺上展示建筑設計，仿真模型能夠充分顯示建筑元素，設計人員和參與者將在模型框架內進行溝通和研究工作，為改進和優化設計方案奠定基礎。在實踐中，在預制建筑設計中，由于BIM技術具有數據處理功能，因此通過BIM軟件修改和調整參數[10]。

總的來說，將BIM技術引入預制式設計活動中，可以積極解決現代預制式建筑中發現的問題和不足，有效解決協同設計效率低下、不同工作流程之間的差距以及信息共享不足等問題，歸根到底，將有利于今后預制建筑在我國的廣泛推廣和應用。