BI M技術在裝配式建筑設計中的應用

任亞華

（星際空間（天津）科技發展有限公司，天津 300384）

1 引言

BIM 技術在建筑行業中得到了廣泛應用， 它能夠協助人們更好地管理建筑工程。特別是在裝配式建筑設計中，BIM 技術還能利用模型和分析協助設計師更直接地理解建筑內涵，并為他們創造交流和探討的平臺， 從而大大提高質量和工作效率。 由于運用BIM 軟件管理系統能實現對各項參數的快速調整，并且由于BIM 技術具備數據關聯的能力，即可實現技術參數的實時變化，從而大幅提高設計效率，縮短設計周期，為裝配式建筑設計的發展帶來了強大的支持。

2 BI M技術在裝配式建筑設計中的優勢

2.1 促進協同設計

BIM 技術將建筑設計方案通過3D 模型進行展示， 設計人員和相關參與者可以在同一平臺上協同工作、 交流和探討設計方案，提高設計的精度和質量。 在裝配式建筑設計中，各專業設計可以通過BIM 技術進行集成和協調，避免專業之間的誤差和沖突，從而實現快速且準確的設計[1]。

2.2 提高設計效率

BIM 技術具有強大的數據關聯能力， 設計人員可以通過3D 模型實時調整各項參數， 這樣可以大大提高設計效率，縮短設計周期，為裝配式建筑的發展提供了強有力的支撐。

2.3 模擬施工過程

通過BIM 技術，能夠將建筑模型轉變為實時可視化的形式，模擬施工中的各類情景，預測可能會發生的實際問題，為方案的優化提供可靠的參考。 特別是在裝配式建筑設計中，BIM 技術能夠模擬出模塊化安裝的過程， 依據情況對模板加以調節，從而合理提升施工效率和品質[2]。

2.4 實現精細化管理

BIM 技術可實現建筑設計的全過程管理， 提高項目管理的效率和質量。在裝配式建筑設計中，BIM 技術可實現建筑構件的標準化管理，確保構件生產的精度和質量，提高整個建筑施工的效率和準確性。

2.5 優化設計過程的具體方式

BIM 技術能夠實現建筑設計全過程的數字化， 通過建立三維模型， 在設計的每個階段， 設計人員都能夠實時查看模型，優化和修改設計方案。 同時，BIM 技術還可以實現模型的信息共享， 建筑專業的各個設計人員之間可以實現信息交流和協同設計。 通過這些，可以提高設計過程的效率和精度。

2.6 減少工期和成本

裝配式建筑構件的制造和安裝工序具有重復性和規模化特征，BIM 技術能夠幫助設計人員提高工作效率， 減少人力、物力和時間的浪費，降低成本。

2.7 提高設計質量

BIM 技術能夠全面、 精確地展示建筑設計的各個細節和組成部分， 設計人員可以通過模擬和仿真實現建筑方案的優化和完善， 避免因施工過程中出現的不確定因素而造成建筑質量問題。 同時，在裝配式建筑中，BIM 技術還能對構件之間的配合精度進行檢測和控制，保證裝配質量。

2.8 促進建筑設計可視化的發展

建筑設計需要應對工程建設領域的技術門檻， 同時需要讓其他非專業人員理解設計師的設計意圖。 在實際應用中，需要將設計成果展示給施工隊伍中的非專業人員， 以便共同參與施工。BIM 技術通過可視化的特點，可以以模型的形式有效展示設計成果，并幫助非專業人員理解設計師的真實意圖，提高施工過程中的精度，降低施工項目的返工概率。 同時，BIM技術可以促進建筑設計的視覺化發展， 通過模擬形式讓其他領域的工作人員更好地了解建筑設計師的設計成果， 提高建筑設計的可視性。

3 BI M技術在裝配式建筑設計中的具體應用

3.1 創建預制構件的數據庫

BIM 技術在裝配式建筑設計中的一個重要應用是創建預制構件的數據庫。

在傳統的建筑設計中，每個預制構件的設計和生產都是獨立的，缺乏統一的規范和標準，難以實現優化設計和批量生產。而使用BIM 技術創建預制構件的數據庫， 可以將所有預制構件的設計參數、生產工藝和材料等信息統一管理，形成一個可重復使用的標準化構件庫，方便施工方進行快速選擇和組裝。

在創建預制構件數據庫時， 首先需要收集和整理所有可能使用的預制構件的參數信息，包括構件的尺寸、材料、強度、質量、裝配方式、工藝等。 然后通過BIM 軟件將這些信息輸入數據庫中， 形成一個可以進行快速查詢、 篩選和選擇的數據庫。 當需要在設計中使用預制構件時，設計人員可以直接從數據庫中選擇符合要求的構件， 避免了從頭開始設計和生產的重復工作，提高了設計效率和質量。

3.2 BI M模型構件

構建BIM 模型是BIM 技術在裝配式建筑設計中的重要應用之一。 BIM 模型是指利用BIM 軟件進行建筑模型的三維建模，該模型可以包括建筑的結構、電氣、給排水等多種設計元素，實現了多方面的信息整合和交流，如圖1 所示。

圖1 建筑信息模型

構建BIM 模型可以分為以下步驟。

1）收集數據。在構建BIM 模型之前，需要收集設計所需的所有數據，如地形、建筑設計方案、建筑物大小、各種參數等。

2）建立模型。 將收集到的數據輸入BIM 軟件中，建立建筑物的三維模型，包括各個構件的形狀、尺寸、材料和位置等信息。

3）添加屬性。 對于每個構件，可以添加更多的屬性，如材質、顏色、重量、價格等。 這些屬性便于在后續設計、施工和維護中進行查詢和管理。

4）建立關聯。 在BIM 模型中，每個構件都可以建立關聯，如電氣系統與墻壁、地板之間的關聯。 這些關聯可以使建筑物的各個部分在模型中保持同步，并且可以方便地進行更改。

5）進行分析。 利用BIM 軟件便于進行各種分析，如建筑物的質量、重心、應力等分析，以驗證設計的合理性。

6）將BIM 模型可導出為各種格式，如圖紙、渲染圖像、工程圖等，以滿足不同領域的需求。

3.3 拆分建筑構件

建筑構件的拆分是指將整體的BIM 模型中的構件逐層拆分，轉化為逐層的預制構件或工業化構件。 拆分的目的是方便進行裝配式建筑的生產和施工。 在BIM 模型中，通過對構件進行拆分，可以將構件的各個部分進行細化和標準化，使得在實際的施工過程中可以更加方便地進行生產和裝配[3]。

在拆分構件的過程中，需要對構件進行分類和分層，并對其進行細節劃分和標準化處理。 這包括將構件分解為若干小部件、將構件按照其形狀進行分類、按照其用途進行分層，以及對構件的詳細參數進行標準化處理。

此外，構件拆分還需要考慮工廠化生產的要求。 拆分后的構件需要滿足工廠化生產的要求，如尺寸標準化、零件數量減少等，從而實現構件的標準化和模塊化，為裝配式建筑的生產和施工提供便利。

3.4 創建鋼筋模型

BIM 技術的一個主要優勢是可以幫助設計師快速且準確地創建鋼筋模型，如圖2 所示。 在傳統的建筑設計中，設計師需要通過手繪或使用CAD 軟件繪制鋼筋圖紙，這個過程既費時又容易出現錯誤。 而BIM 技術可以通過三維建模軟件輕松地創建鋼筋模型，提高了設計效率和精度[4]。

圖2 鋼筋模型

BIM 技術創建鋼筋模型的過程通常包括以下步驟。

1）創建結構模型。在BIM 軟件中創建完整的結構模型，包括墻、柱、梁、板等構件，以及其他結構細節，如開口、洞口等。

2）添加鋼筋。 在模型中添加鋼筋，并指定每個鋼筋的大小、長度、位置等參數。 通常可以通過BIM 軟件中的鋼筋庫來添加鋼筋。

3）調整鋼筋。 根據實際需要，對鋼筋進行調整，如修改鋼筋直徑、長度、位置等參數。

4）創建鋼筋圖。 根據模型中的鋼筋信息，自動生成鋼筋圖紙。 這些圖紙可以直接用于施工過程中的鋼筋加工和安裝。

5）優化設計。 通過鋼筋模型和鋼筋圖紙，可以更容易地發現和解決設計中的問題，從而優化設計方案。 例如，在模型中發現鋼筋太密集或太稀疏，可以根據需要進行調整[5]。

3.5 布置預埋件

BIM 技術可用于預埋件布置的優化和管理。 在裝配式建筑設計中，預埋件的正確布置至關重要，因為預埋件的位置和大小直接影響構件的制造和安裝。 如果預埋件布置不當，可能導致構件制造錯誤，安裝時需要增加額外的工作和成本，甚至會影響建筑結構的安全。

BIM 技術通過創建預埋件模型， 可以幫助設計師在設計階段進行預埋件布置的優化和管理。 預埋件模型包含預埋件的類型、位置、數量、大小和其他重要參數，可以被其他BIM模型和設計軟件直接引用和調用， 從而實現數據的共享和協同。 設計師可以實時檢查預埋件的布置情況，識別和糾正設計中的問題，確保預埋件的正確布置，并最終提高裝配式建筑的質量和效率。

4 結語

BIM 技術在裝配式建筑工程設計中發揮著重要作用，它不僅能夠大大提高設計效率和產品質量， 還能形成一個完善的數據信息資源庫，為設計者帶來更可靠的數據分析支持，使他們更加精準地完成工程設計和調節空間、構件尺度和外形，從而實現設計方案的最佳綜合優化。 通過將其應功能用于建筑模型，能夠實現工程設計的可視化展示，從而有效地進一步優化和調節結構，并且將其進行結構的分拆，顯著提升裝配施工的效率和質量。