BIM在裝配式建筑設計中的應用分析

李正浩 滕州市善源建筑設計咨詢有限公司

1 前言

裝配式建筑核心工藝就是按照構件詳圖進行采購，通過優化設計方案實現對建筑的組裝。BIM技術可確認現場實際施工狀況與設計意圖的一致性。在裝配式建筑設計環節，工作人員應該充分了解BIM技術的應用方案，通過各種信息進行建模分析，從而促進建筑工程施工能與建筑設計的步調相一致。建筑企業應該結合當前裝配式建筑項目運行情況，將BIM技術貫穿各個環節，使其與工程有效銜接，充分發揮技術的作用及價值。

2 裝配式建筑與BIM概述

2.1 裝配式建筑

裝配式建筑，是指一種建筑施工技術手段，將建筑構件在工廠中通過流水化作業的方式生產預制出來，然后直接運輸到施工現場進行裝配建筑。相比較傳統建筑施工而言，裝配式建筑建造需要經歷設計、采購、生產構件、施工吊裝等多個環節，通過有效、合理、科學的管理方式進行全過程的管理。

我國最早引進裝配式建筑是在20 世紀中葉，但是由于形式比較單一，造價過高，因此并未投入使用。到了20世紀80年代，國內住宅在改革開放形勢下進行市場化改革，這為裝配式建筑的研究和應用奠定了基礎。近些年來，隨著社會經濟的發展，建筑行業呈現出蓬勃的發展態勢，建筑工業化不斷創新和發展，再加之國家綠色生態和可持續發展理念的深入，裝配式建筑受到各級政府和建筑行業從業者的關注。

首先，隨著城市化建設的發展，高樓林立已成為現今社會的直觀展現。高層建筑的施工建設包含高空作業，這在一定程度上為建筑工程施工帶來了安全隱患。而裝配式建筑在構件預制環節便遵循相關控制標準，有利于確保構件的精密度與質量，以及構件安裝結構的緊密性，從而提高建筑安裝的穩定性。同時，相關工作人員多數依靠現代化、專業化、機械化的機械設備協同完成安裝工作，這樣大大降低了安全風險系數，進一步提高了建筑施工的安全性。

其次，裝配式建筑預制構件的生產標準要求較高，確保了建筑構件的質量標準。另外，建筑的組裝環節需要高質量、高素質的施工隊伍，對建筑方案的設計要求也明顯提高，進一步保障了裝配式建筑的安全性與穩定性。

最后，裝配式建筑在預制構件的環節可實現相關資源的重復利用，有效減少施工現場的污染影響，如減輕垃圾污染、降低噪聲污染、減少廢水污染、規避粉塵污染及有毒有害廢棄物污染等，從而深入落實綠色發展的科學理念。

2.2 BIM技術

BIM技術全稱建筑信息模型，是指在建筑領域工程項目中，用信息數字代表相關建筑的物理特征、功能特點等，并建立信息數據模型的一項科學技術。在建筑工程各階段科學運用BIM技術方法，合理實現項目信息的登記錄入、輸出優化、數據更新、模型修正等操作，可在一定程度上為建筑項目的有效決策提供基礎保障。

BIM技術特點主要包括：能夠展現出可視化的模型、實時動態模擬、兼顧多方面協調、優化設計方案等。對于能夠展現出可視化的模型，主要可表現為，通過相關設計師理論設計，基于二維圖紙等的參數信息通過電子計算機加以整合，為相關企業或部門展示出一個具體可視化的結構模型，能夠最大程度還原工程結構和相關技術要點。

根據這一特點，在化工工程建設方面，經常會遇到各種各樣的不可視工程盲點，此刻運用BIM技術就能夠有效解決這一問題，實現裝配式建筑工程建設人員更好地把握工程進度和情況，進而做出更好的管理和應對。

對于兼顧多方面協調，在工程設計建設之前，都會經歷招標和投資方投資等相關進程，在此過程中由于參與方較多，各方都有自己的態度和意見，難免會產生意見分歧或其他現象，這些在工程設計建設中都是難以避免的。

而在工程設計建設之前能夠很好地運用BIM 技術，就可以實現提前對相關工程建設的內容和參數可視化表現出來，促進多方面的協調，對于實現裝配式設計建設的正常開展具有不可磨滅的影響。對于BIM技術同樣具有其他多方面的優勢和特點，在對于工程建設等方面都有著或多或少的重要影響。

3 BIM技術在裝配式建筑設計中的應用優勢

3.1 提高裝配式建筑設計效率

通過BIM技術的運用，可以實現對各項設計信息的共享，并深入分析各項設計要點，確保在規劃設計過程中能夠提升整體設計效果，為后續施工的順利進行奠定基礎。除此之外，在實際建筑設計工作執行的過程中，設計工作人員需要通過網絡設計進行信息傳輸，并以共享平臺建立完善BIM 技術的運用方案，確保通過專業內容的上傳實現準確高效的主體設計，而且在云計算技術的幫助下，可以強化對BIM技術的運用，通過三維虛擬建模系統優化建筑設計，篩選設計中存在的問題，并尋求創新點，減少影響及限制。

3.2 提升裝配式施工的合理性

針對當前裝配式建筑施工，為保證施工的合理性，應該做好相對較為全面的分析，并適當地優化與落實各項工作，遵循各項工作標準，明確整體施工要求，通過規劃設計將BIM技術貫穿各個環節。

通過BIM技術加強工程管理，需要加強對渠道與裝配施工管理控制的認識，尤其是專業規劃管理，需要針對方案實施情況進行修正，通過BIM技術保證網絡信息技術的穩定化發展，專業化設計工作人員應該掌握充分整體設計要點，并適當地優化與落實，通過BIM技術的運用進一步規劃問題，最大限度保證裝配式建筑設計深化的安全性及穩定性。

3.3 裝配式建筑信息集成化

在此階段應用BIM 技術的關鍵是信息內容數據庫的查詢，并且基于三維體系結構模型的產生來創建數據庫查詢。它不僅包括裝配式建筑設計計劃信息，還涵蓋從項目設計到工程設計的所有內容。實際工程建設的信息材料要比涵蓋整體工程建設過程的各種信息資源高。每個階段都可以使用交互式軟件轉換為數據庫系統，傳輸實體模型數據，確保建設項目的基本實體模型信息內容在基本建設的整個過程中保持一致。

4 裝配式建筑設計中的BIM方法應用措施

4.1 BIM技術在裝配式建筑設計中的方法思路

現階段，建筑設計方式已從混凝土澆筑設計發展成更便捷、更快速的裝配式設計形式，其主要從建筑物的整體設計出發，針對建筑設計拆解分析，完成建筑構件與精細構件的精準設計。裝配式建筑設計在實際設計過程中，是由不同建筑設計單位自主設計的，在交流方面缺乏及時有效的溝通，往往導致預制構件的繁雜、設計方案的不合理等，在一定程度上影響了建筑項目的質量與效率。

因此，建筑企業應在裝配式建筑設計中融合BIM技術，科學建立并完善協同設計平臺。這樣有助于相關設計人員及時上傳設計效果，獲取其他設計單位的設計預案，并在加強溝通交流的同時協調各單位協同設計，從而確保設計的協調性與合理性。

4.2 圖紙繪制與模型建立

在應用BIM技術進行建模的過程中，各個構件資料以參數形式在數據庫中儲存，需要根據實際情況制定標準并建立模型，實現對模型的合理化應用，而且BIM技術的應用可以確定任何一個構件的尺寸，進而將其數據合理地儲存到數據庫中。

因此，在建筑設計過程中，若出現構件修改的情況，只需要在BIM 技術數據庫中進行調整，使模型中與之相關的數據得到修改，避免傳統建筑設計過程中存在的影響，實現對內容的重復改正，降低因圖紙修改而產生的影響。通過建立BIM 模型可以方便快捷地檢索各種構建信息，并根據實際情況生成三維模型及參數列表，通過可視化技術實現對各構件的分析，保證材料質量。

4.3 BIM技術應用于裝配式建筑的協同設計

BIM 技術與裝配式建筑的協同設計流程一般分為四個階段，即建筑項目的方案設計、建立并完善預制構件庫、構建并優化BIM三維模型、強化構件設計。

第一，建筑項目的方案設計。建筑項目的相關設計單位應以客戶對裝配式建筑戶型的可行性評價為依據，了解客戶的裝配需求，基于BIM 技術結合建筑實際與客戶需求初步設計方案模型，加深客戶對裝配式設計方案的了解，明確裝配式建筑的整體設計與結構設計，為后續的建筑設計與施工環節提供重要保障。

第二，建立并完善預制構件庫。預制構件庫的建立與完善是BIM三維模型構建、預制構件生產的重要基礎條件，也是裝配式建筑設計的核心工作。因此，相關設計人員應以實際建筑的具體功能、結構需求、外觀表現為依據，合理設計并優化預制構件，明確所需構件的種類、數量、尺寸等，建立并完善裝配式建筑設計的預制構件庫。然后，設計人員應結合具體建筑分析預制構件是否符合實際需求，并進行適當的調整與補充。

第三，構建并優化BIM三維模型。BIM模型的搭建與完善以方案設計為前提基礎，在相關設計人員的操作下，借助預制構件協調裝配而成；同時，應用BIM技術選用沖突檢查、凈高檢查等方式進行模型的問題檢驗與協同優化。

第四，強化構件設計。在構件強化設計的過程中，建筑企業應加強設計單位、施工團隊與構件生產企業的有效溝通，協調構件的強化設計。施工單位應向設計單位及時反饋建筑項目的實際施工需求，如固定孔、安裝孔的預埋預留問題等；構件生產企業應以設計單位的預制構件技術需求為依據進行生產加工；設計單位應加強與施工單位的交流，深入了解施工現場情況，同時將預制構件的更新優化設計及時反饋給生產企業。另外，在強化構件設計后，建筑企業應針對BIM模型進行嚴格審查與結構質量檢測，確保設計模型的質量與可行性。

4.4 碰撞檢查

對于裝配式建筑設計計劃，特別是管線設計計劃，設計人員通常盡可能多地處理預制部件問題，傳統的2D工程圖很難顯示工程裝配式建筑物的建造情況，因此，不可能充分反映裝配式建筑系統彼此之間的碰撞狀況，或預制構件與工程裝配式建筑系統之間的沖突。由于2D 工程圖的準確性不足，在工程施工中容易忽略一些碰撞問題，這給工程施工帶來很大的不便。BIM 技術是根據多層三維裝配式建筑模型制定的工程裝配式建筑設計計劃中。

另外，在模擬練習的基礎上進行了碰撞測試。這樣，管線沖擊問題可能會更加清楚。在數據可視化設計計劃環境中，可以幫助設計計劃人員進行項目設計的改進，并盡量避免可能發生的管線沖突。

4.5 標準化設計

4.5.1 預制構件的生產

裝配式建筑的基礎是生產預制構件，構件作為裝配式建筑的重要組成部分，應合理地進行規劃，制定符合建筑工程施工的方案，提升整體設計的效果，減少過程中產生的影響及限制，發揮不可替代的優勢。BIM 信息共享平臺的建立有助于實現對構建生產廠商的落實，通過建立與健全各項工作方案，提升整體設計的效果，杜絕多種因素的影響與限制，為工程項目管理及流程優化提供幫助。

需要注意的是，在實際規劃建設的過程中，還應該對預制構件的生產要點有充足的掌握，并適當地優化與落實，實現對工程準備計劃的落實，為裝配式建筑設計深化奠定基礎。

4.5.2 預制構件的運輸

生產與運輸作為裝配式建筑設計的重要環節，應該根據實際情況進行優化與落實，并不斷總結經驗，全面分析體積較大和重量較大構件的運輸，掌握整體運輸效果，實現更加合理的控制，杜絕運輸風險的發生。因此，在進行運輸與設計的過程中，需要全面監控運輸車輛，并通過定位芯片的裝備，實時監控運輸車輛的情況，提前做好相應的準備，保證整體設計效果。

4.5.3 預制構件的標準化設計

在裝配式建筑設計中，預制構件的標準化設計是BIM 技術的前提基礎，精確、標準的預制構件對于預制構件庫的建立、BIM模型的構建均有著非常重要的影響。因此，設計單位應合理整合并調整預制構件組裝結構，確保其滿足相關標準與實際需求，同時以標準要求為基礎，以建筑結構為依據，嚴格設計并優化預制構件，確保預制構件的標準化，為裝配式建筑設計提供基礎保障。

5 結束語

總之，盡管當前的BIM技術在裝配式建筑設計過程中仍處于起步階段，但是，作為一種新型的管理技術，在特定用途時下，其使用價值已引起廣泛關注。例如，設計計劃、檢查、工程圖、練習、演算；工程施工過程中活動場所的布局、圖紙審查記錄、工程施工模擬和工程施工審查、安全技術公開、預制件生產加工、安裝模擬、進度控制、安全質量和安全檢查、工程量清單和配置管理；在運維管理階段中使用三維可見性，并整合全息投影信息內容。完善的管理運維服務，學習培訓和遠程診斷，工藝流程仿真等。因此，在裝配式建筑進行全生命周期管理過程中，不斷地補充完善和使用BIM信息模型，可以進一步提高工程質量。