BIM 技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的研究與實(shí)踐新探

賈士武

(甘肅省長城建設(shè)集團(tuán)有限公司 蘭州 730000)

隨著科技的發(fā)展,BIM 技術(shù)在建筑行業(yè)中得到普遍應(yīng)用和推廣,并在建筑的設(shè)計(jì)、施工工程管理等多個(gè)工程環(huán)節(jié)中得以應(yīng)用。在裝配式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù),能夠通過構(gòu)建仿真模型直觀地展示建筑設(shè)計(jì),并對(duì)建筑設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行完整呈現(xiàn),設(shè)計(jì)人員與所有工程相關(guān)人員交流和探討模型內(nèi)容,從而對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理優(yōu)化和改進(jìn)。通過BIM 軟件設(shè)計(jì)裝配式建筑,能夠?qū)υO(shè)計(jì)的建筑參數(shù)進(jìn)行直接調(diào)整和修改,充分應(yīng)用BIM 技術(shù)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)功能,從而改變相關(guān)參數(shù),提高建筑設(shè)計(jì)的效率,節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間,推動(dòng)裝配式建筑設(shè)計(jì)的穩(wěn)定、快速發(fā)展。

1 BIM 技術(shù)和裝配式建筑設(shè)計(jì)的概念

1.1 BIM 技術(shù)的概念

BIM 是建筑信息模型的英文縮寫,在具體應(yīng)用中主要是通過計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用軟件進(jìn)行三維模型構(gòu)建。通過應(yīng)用BIM 技術(shù),能夠在虛擬的網(wǎng)絡(luò)世界中構(gòu)建現(xiàn)實(shí)場景中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)模型。當(dāng)前在裝配式建筑設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM 技術(shù),能夠全面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界和模型虛擬世界的對(duì)應(yīng)。分析BIM 技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑,發(fā)現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù)主要是以工業(yè)基礎(chǔ)類IFC為應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)根據(jù)建筑產(chǎn)品相關(guān)的生產(chǎn)要素構(gòu)成技術(shù)應(yīng)用所需的數(shù)據(jù)信息,并通過標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和處理,系統(tǒng)性應(yīng)用BIM 技術(shù)表達(dá)裝配式建筑設(shè)計(jì)。

1.2 裝配式建筑設(shè)計(jì)的概念

裝配式建筑不僅是一種施工技術(shù),同時(shí)也是生產(chǎn)和制造建筑產(chǎn)品的一種方案,在裝配式建筑中充分融合了建筑產(chǎn)品的生產(chǎn)管理和制造技術(shù)。通過分析裝配式建筑設(shè)計(jì)的功能價(jià)值,相關(guān)設(shè)計(jì)對(duì)傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行多個(gè)模塊的劃分,采用同步分式設(shè)計(jì),能夠在相同的設(shè)計(jì)框架下,對(duì)不同部門有針對(duì)性進(jìn)行專門設(shè)計(jì),所以裝配式設(shè)計(jì)對(duì)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化;通過分析裝配式建筑設(shè)計(jì)的工具性發(fā)現(xiàn),裝配建筑設(shè)計(jì)高度統(tǒng)一了建筑產(chǎn)品的生產(chǎn)施工建設(shè),并能夠在線監(jiān)測和評(píng)估建筑產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)和施工的全過程,并在線調(diào)整建筑的數(shù)據(jù)參數(shù)等。所以,裝配式建筑設(shè)計(jì)對(duì)原有建筑設(shè)計(jì)的方案和方法進(jìn)行了改變,同時(shí)充分發(fā)揮了建筑設(shè)計(jì)方案和方法的效用,將BIM 技術(shù)合理應(yīng)用到裝配式建筑設(shè)計(jì)中,更加提升了建筑設(shè)計(jì)的施工效率和質(zhì)量[1]。

2 BIM 技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用的優(yōu)勢

2.1 更加直觀呈現(xiàn)設(shè)計(jì)方案

在裝配式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù),通過相關(guān)技術(shù)和軟件進(jìn)行模型構(gòu)建,可以直觀展示建筑結(jié)構(gòu),由傳統(tǒng)的二維平面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S結(jié)構(gòu)展示,方便所有建筑工作人員通過模式對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全面了解,提高建筑工程整體的質(zhì)量,同時(shí)也保證了建筑整體的設(shè)計(jì)成效。BIM 技術(shù)自身擁有資源庫,通過連接數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)裝配建筑信息傳遞到工程建設(shè)的所有環(huán)節(jié)和施工全過程,確保準(zhǔn)確傳遞數(shù)據(jù)信息,同時(shí)避免丟失信息,因此在裝配式建筑設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)得到廣泛應(yīng)用和推廣[2]。

2.2 呈現(xiàn)更加精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

在裝配式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù),首先其資源庫更加完善,數(shù)據(jù)信息更加全面,BIM 技術(shù)資源庫中含有裝配式建筑相關(guān)的部件、土建構(gòu)件、機(jī)電設(shè)備、部品等所有信息,BIM 資源庫擁有豐富和全面的信息,基于資源庫構(gòu)建的BIM 模型能夠?qū)ㄖO(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行整合,并自動(dòng)通過資源庫的數(shù)據(jù)、綜合表單、材料表等各種表單支撐生產(chǎn)裝配構(gòu)件。同時(shí)BIM 資源庫中含有裝配建筑中可能用到的所有部件,并對(duì)部件的尺寸和形狀進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化細(xì)分,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)件生產(chǎn),確保設(shè)計(jì)內(nèi)容更加精準(zhǔn),同時(shí)便于后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)化裝配施工作業(yè)。此外,BIM 資源庫中也含有家居庫,其中涉及到日常生活中廚衛(wèi)、衣柜、桌椅等各種數(shù)據(jù)信息,以及門窗、板梁等預(yù)制構(gòu)件庫。可以說在裝配式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠?qū)IM 資源庫所有的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行應(yīng)用。

3 裝配式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù)的意義

3.1 有效地提升設(shè)計(jì)裝配式建筑的效率

在裝配式建筑設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)人員在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中主要是對(duì)采集、整理和分析計(jì)算建筑工程數(shù)據(jù)信息等基礎(chǔ)操作進(jìn)行重復(fù)作業(yè),不僅延長了設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目的周期,同時(shí)各種分析和對(duì)照規(guī)范建筑設(shè)計(jì)參數(shù)等工作嚴(yán)重增加了整體工程設(shè)計(jì)的人力和物力成本,無法有效地提升建筑工程設(shè)計(jì)效率。在裝配式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù),能夠有效地減少數(shù)據(jù)信息處理和人工核算的時(shí)間,同時(shí)確保設(shè)計(jì)人員在具體設(shè)計(jì)操作中只需要在BIM 軟件中導(dǎo)入項(xiàng)目的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的信息數(shù)據(jù)參數(shù),軟件能夠在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行合適的設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì),并幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)方案中可能存在的問題和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析,極大地降低了人工核算造成的誤差風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)提高了設(shè)計(jì)裝配式建筑的工作效率。

3.2 推動(dòng)可視化建筑設(shè)計(jì)發(fā)展

在工程建筑行業(yè)中,相較于其他領(lǐng)域,該行業(yè)有一定的技術(shù)要求,設(shè)計(jì)人員需要充分明白建筑設(shè)計(jì)意圖,同時(shí)了解建筑設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的參數(shù)。但是在具體建筑工程設(shè)計(jì)應(yīng)用中,部分設(shè)計(jì)的建筑成果很難向其他非專業(yè)人員進(jìn)行清楚展示,其它領(lǐng)域的工作人員很難一起參與進(jìn)行建筑建造。在裝配式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù),能夠通過該技術(shù)的可視化功能,構(gòu)建仿真模型,向其他領(lǐng)域的工作人員直觀進(jìn)行設(shè)計(jì)成果的模型展示,方便所有工作人員對(duì)建筑設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖進(jìn)行充分理解,并提高建筑施工的精準(zhǔn)性,減少工程施工的返工概率,同時(shí)推動(dòng)可視化建筑設(shè)計(jì)發(fā)展。

3.3 不斷優(yōu)化和調(diào)整建筑設(shè)計(jì)方案

在過去傳統(tǒng)的裝配式建筑設(shè)計(jì)中,相關(guān)單位只能根據(jù)建筑實(shí)際的施工環(huán)境和條件對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃和合理設(shè)計(jì),在對(duì)建筑項(xiàng)目成本因素的分析和考量下,為了確保工程設(shè)計(jì)方案具有可行性,會(huì)對(duì)創(chuàng)新的部分建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行去除,最終導(dǎo)致剩下的建筑設(shè)計(jì)大同小異,無法滿足社會(huì)和人們對(duì)建筑多樣化的需求。在裝配式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù),借助該技術(shù)的仿真模擬功能,方便設(shè)計(jì)人員調(diào)用和分配建筑物資,同時(shí)即使預(yù)測和分析建筑工程項(xiàng)目,并對(duì)設(shè)計(jì)方案中的技術(shù)性問題進(jìn)行及時(shí)發(fā)現(xiàn)和完善解決。此外,設(shè)計(jì)人員借助BIM 技術(shù)模擬建筑模型,能夠?qū)?shí)際操作中難以實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)意圖進(jìn)行直觀展示,并對(duì)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方案成本和可行性進(jìn)行具體分析,比如說在裝配式建筑中模擬熱傳導(dǎo)、節(jié)能等功能設(shè)計(jì)。借助BIM技術(shù),設(shè)計(jì)人員能夠通過仿真模擬不斷優(yōu)化裝配式建筑設(shè)計(jì)方案。

4 裝配式建筑設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM 技術(shù)的有效對(duì)策

4.1 合理規(guī)劃裝配式建筑

隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展,建筑工程的數(shù)量和規(guī)模也不斷在擴(kuò)大,在此過程中,社會(huì)和人們對(duì)建筑設(shè)計(jì)有更高的要求。在設(shè)計(jì)規(guī)劃裝配式建筑的過程中,設(shè)計(jì)人員對(duì)BIM 技術(shù)進(jìn)行科學(xué)應(yīng)用,能夠不斷優(yōu)化和發(fā)展建筑設(shè)計(jì)方案,并對(duì)建筑設(shè)計(jì)的效果進(jìn)行良好呈現(xiàn)。在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的場地選擇上借助BIM 技術(shù),能夠充分將建筑現(xiàn)場實(shí)際的環(huán)境因素進(jìn)行結(jié)合,并根據(jù)建筑工程的指標(biāo)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì),避免環(huán)境因素應(yīng)用到工程后期的施工進(jìn)度和整體施工質(zhì)量。在裝配式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù),能夠?qū)?shù)進(jìn)行調(diào)整和應(yīng)用,并對(duì)實(shí)際施工環(huán)境進(jìn)行模擬,通過真實(shí)的建筑結(jié)構(gòu)和材料應(yīng)用模擬,并分析關(guān)聯(lián)材料發(fā)生變化后產(chǎn)生的施工影響,避免設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)方案和圖紙進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整,避免實(shí)際工程施工中產(chǎn)生額外的損失。BIM 技術(shù)能夠通過三維模型對(duì)二維平面圖紙進(jìn)行直觀展示,同時(shí)促使裝配式建筑設(shè)計(jì)更加立體,方便設(shè)計(jì)人員和施工人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題,并加以改正錯(cuò)誤。BIM 技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)Σ煌块T之間產(chǎn)生的施工矛盾進(jìn)行有效緩解,加強(qiáng)工程施工控制,例如在具體施工中,若是某一部門的施工材料或者是流程發(fā)生變化,那么其他部門也需要同步進(jìn)行變化,若是不同部門之間不及時(shí)溝通,很容易導(dǎo)致工程施工流程出現(xiàn)問題,并影響到建筑工程的可行性。BIM 技術(shù)的應(yīng)用能夠加強(qiáng)不同部門之間的溝通,確保裝配式建筑設(shè)計(jì)更具合理性和可操作性。

4.2 對(duì)建筑工程的總量和人力資源進(jìn)行核算和調(diào)配

建筑工程施工的最終目的就是提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,增長經(jīng)濟(jì)利潤。但是當(dāng)前在建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展過程中,建筑工程項(xiàng)目的施工利潤不斷減少,針對(duì)工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度,相關(guān)單位也需要做好精細(xì)化測算和管理。尤其是單一的工程項(xiàng)目不斷擴(kuò)大規(guī)模,增長工程總量,在此過程中也會(huì)不斷延長工程的施工周期,所以子啊建筑工程施工中,施工方需要對(duì)工程總量進(jìn)行精確核算,從而確保建筑工程施工的整體經(jīng)濟(jì)效益。在裝配式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠通過分析現(xiàn)有資源信息對(duì)建筑工程實(shí)際總量進(jìn)行計(jì)算,同時(shí)確保核算的結(jié)果更加準(zhǔn)確、科學(xué),提供更加全面的數(shù)據(jù)保證施工進(jìn)度,同時(shí)也能夠?qū)︻A(yù)留空間進(jìn)行設(shè)計(jì),從而對(duì)建筑工程施工中可能存在的突發(fā)情況進(jìn)行積極應(yīng)對(duì)和解決,全面提高裝配式建筑對(duì)風(fēng)險(xiǎn)抵抗的能力。另外,在大型的建筑工程項(xiàng)目中會(huì)含有比較復(fù)雜的人力物力,為了能夠有效地管理裝配式建筑工程項(xiàng)目,還需要統(tǒng)籌管理人力資源,統(tǒng)一進(jìn)行調(diào)配,從而對(duì)建筑工程整體的施工周期進(jìn)行有效控制,并提高裝配式建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益。BIM 技術(shù)能夠?qū)ㄖこ痰娜肆臀锪Y源進(jìn)行科學(xué)采集,并對(duì)建筑工程施工過程中整體的人力資源應(yīng)用數(shù)量進(jìn)行精細(xì)化管理和調(diào)配,嚴(yán)格遵循不同崗位對(duì)人力資源的能力要求和標(biāo)準(zhǔn),從而科學(xué)規(guī)劃和調(diào)配人力資源,避免不同崗位和施工環(huán)節(jié)之間相互影響,從而確保裝配式工程施工的整體質(zhì)量。

4.3 科學(xué)布置構(gòu)件和埋件設(shè)計(jì)制造

在裝配式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù),BIM 數(shù)據(jù)庫中不斷豐富建筑模型種類和數(shù)量,其中包括了設(shè)計(jì)布置和制造建筑構(gòu)件和埋件等,設(shè)計(jì)人員能夠通過資源庫方便調(diào)用和分析這些數(shù)據(jù)信息,從而提高裝配式建筑設(shè)計(jì)的效率,確保最終的設(shè)計(jì)方案更加完整。在裝配式建筑設(shè)計(jì)中對(duì)構(gòu)件的設(shè)計(jì)和制造非常關(guān)鍵,在具體制造實(shí)際預(yù)制構(gòu)件的過程中,制造單位需要和建筑單位對(duì)設(shè)計(jì)中的構(gòu)件參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)核對(duì)和檢查,避免出現(xiàn)制造構(gòu)件的誤差,確保制造的構(gòu)件能夠正常投入使用。BIM 技術(shù)能夠?qū)ρb配式建筑中需要的預(yù)制構(gòu)件制造數(shù)量、材質(zhì)和尺寸等數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一向制造單位進(jìn)行提供,通過分析數(shù)據(jù)減少構(gòu)件浪費(fèi)現(xiàn)象的出現(xiàn),通過統(tǒng)一的構(gòu)建參數(shù),制造單位能夠確保穩(wěn)定制造構(gòu)件,并對(duì)制造周期進(jìn)行縮短,提高使用構(gòu)件的效率,同時(shí)節(jié)省制造構(gòu)件的時(shí)間成本,對(duì)誤差損失進(jìn)行規(guī)避。

4.4 有效進(jìn)行鋼量設(shè)計(jì)并進(jìn)行碰撞檢測

在裝配式建筑項(xiàng)目施工中的建筑部位和管線之間很容易出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象,傳統(tǒng)的裝配式建筑設(shè)計(jì)無法對(duì)這一矛盾進(jìn)行有效解決,不同部位管線的交接處很容易出現(xiàn)重疊現(xiàn)象,同時(shí)管線交接處與建筑部門過大的距離也容易帶來各種安全隱患。在裝配式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù),能夠有效地檢測不同管線和建筑部位之間的碰撞,并形成檢測報(bào)告,設(shè)計(jì)人員通過分析檢測報(bào)告,標(biāo)記分析不同的碰撞點(diǎn),并對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行有效處理,確保最終設(shè)計(jì)裝配式建筑的方案具有可行性。此外,在裝配式建筑中有效地使用和分布鋼材也非常重要,所以在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中也需要對(duì)鋼材的分布位置和數(shù)量進(jìn)行確定,從而確保建筑整體更加穩(wěn)定。

5 結(jié)語

總之,在裝配式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,提高建筑整體的設(shè)計(jì)效率,同時(shí)對(duì)建筑進(jìn)行模擬建模,可以及時(shí)調(diào)整建筑設(shè)計(jì)方案,可視化設(shè)計(jì)建筑,保證裝配式建筑的施工質(zhì)量,推動(dòng)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。