裝配式建筑設計的BIM方法研究

摘" 要：[A2]"裝配式建筑設計為主的建筑信息建模（Building Information Modeling，BIM）推動建筑業朝著更高效、可持續的方向發展，探討BIM技術在裝配式建筑領域的應用潛能與實施流程。BIM在提高設計精度、優化構件制造與裝配過程、減少現場施工錯誤方面所起的關鍵作用，從概念設計到施工圖設計，再到制作制造、現場裝配，詳細闡述了BIM如何支撐裝配式建筑，展示了BIM技術在裝配建筑設計標準化、模塊化、信息化方面所取得的重大優勢。

關鍵詞：裝配式建筑 "建筑信息建模[A3]"技術 "設計流程 "成本控制

中圖分類號：TU17;TU201

Research on BIM Method for Prefabricated Building Design

JING Xijin "ZHAO Kun" CUI Rongrong

Shandong Expressway Greentown Real Estate Investment Co.， Ltd.， Ji’nan， Shandong Province， 250013 China

Abstract： Building Information Modeling （BIM）， which focuses on prefabricated building design， promotes the development of the construction industry towards a more efficient and sustainable direction， and explores the potential and implementation process of BIM technology in the field of prefabricated buildings. BIM plays a key role in improving design accuracy， optimizing component manufacturing and assembly processes， and reducing on-site construction errors. This paper in detail elaborates on how BIM supports prefabricated buildings from conceptual design to construction drawing design， and then to manufacturing and on-site assembly， demonstrating the significant advantages of BIM technology in standardizing， modularizing， and informatizing information of prefabricated building design.

Key Wwords： Prefabricated building; BIM technology; Design process; Cost control

基于當前裝配式建筑與建筑信息建模（Building Information Modeling，BIM）[ 4]"技術的融合尚處于探索階段，理論與實踐之間存在一定的脫節。本文致力于填補這一知識空白，通過系統性的分析與實證研究，揭示BIM技術在裝配式建筑設計中的應用價值與實施策略。研究將探討BIM技術如何促進裝配式建筑從概念設計到施工圖設計，再到生產制造與現場裝配的全過程優化，以及如何通過標準化構件庫的構建，實現設計的模塊化與信息化，進一步提升裝配式建筑的生產效率與質量控制能力。

1" 研究背景與目的

建筑行業在全球化和可持續發展的大背景下正在經歷一場深刻的變革，而作為這場變革的先行者，裝配式建筑在行業內外受到了廣泛的關注，其特點是高效、環保和靈活。然而，面對裝配式建筑的復雜程度和規范要求，傳統的設計和建造方式顯出了明顯的局限性。BIM[ 5]"技術的問世，為裝配[ 6]"式建筑設計帶來了革命性的解決方案，成為驅動行業朝著更高效、更可持續方向發展的關鍵引擎，其卓越的信息集成和可視化能力功不可沒。本研究旨在深入探討BIM技術在裝配式建筑設計中的應用潛力和實施過程，挖掘其在標準化、模塊化和信息化設計中的核心價值，以及在成本控制、進度管理、質量保證等方面的潛在貢獻，為裝配式建筑的進一步發展提供堅實的理論基礎和實踐指導，為建筑標準化、模塊化和信息化設計的核心價值組裝式建筑設計以一體化為核心，而這一一體化進程的催化劑就是BIM技術。通過BIM技術，設計師可以通過有效規避二維圖紙的局限，提高設計精度的方法，創建出詳細的三維信息模型，實現虛擬的可視化設計^[1]。

2 "BIM技術在裝配式建筑中的應用

2.1 "BIM技術概述

作為集成平臺的BIM模型的三維信息模型，保證了各專業之間的協同工作，在設計質量和協同效率方面都得到了很好的提高。該模型所包含的建筑材料、工藝設備、成本等信息，為各專業之間的深度協同提供了數據分析的依據。此外，對于建筑構件的信息化表述，BIM技術可以直接生成構件加工圖，將復雜的空間關系清晰地傳達出來，與預制廠房之間加強了緊密的對接，生產、施工的精確度也得到了提高^[2]。

在裝配式建筑中應用BIM技術，遠不止3D模型和漫游式動畫演示這么簡單。它通過對預制構件內部各部件的碰撞問題，以及地暖管道和電氣管道之間可能產生的交錯沖突等，通過碰撞檢測分析，提前發現并糾正，從而達到優化設計、減少施工差錯的目的。施工仿真有助于對復雜部位、施工關鍵節點進行預習，進而使工人熟悉施工環境和施工措施，提高施工效率。BIM模型結合施工進度計劃，形成直觀反映施工過程、預知并優化施工安排的4D施工模型。通過可視化裝配，虛擬施工技術確保了組裝樓的組裝件成分清晰無誤，避免了二維圖樣可能造成的認識偏差。通過將裝修階段的標準化設計融入方案設計階段，實現資源的合理配置，提高整體生產效率和質量控制，BIM技術在土建裝飾一體化中的應用，促進了整個流程生產效率的提高。

實際案例也證明了BIM技術在裝配式建筑智慧建造中的價值。廈門天語舟雷達工程通過BIM技術建立了與現場吻合的結構模型，確保了復雜建筑造型的完整體現，提前解決了幕墻與土建及鋼結構之間的沖突，保障了施工安裝的順利進行。廈門中心大廈工程展示了BIM技術在裝配式鋼結構建筑中的綜合應用，實現了全國BIM技術應用一等獎。BIM技術在預制構件的生產、安裝過程中，通過自動生成構件下料單、派工單等生產表單，以及可視化模擬動畫、流程圖等輔助培訓材料，提高了工人生產的準確性和質量效率。通過BIM技術與工廠自動化生產線的協同，實現了鋼筋網片等構件的商品化生產，提高了生產效率和質量^[3]。

2.2 "BIM在裝配式建筑設計中的優勢

應用BIM技術在裝配式建筑設計中，顯示了它的顯著優勢：在設計精度的提高、制造和組裝流程的優化和建筑綠色化、智能化的實現上。首先，通過對3D可視化設計的BIM技術，在保證設計與實際施工一致性的前提下，使設計的精確度和細節表達能力得到顯著提高，從而避免了傳統二維圖紙所可能產生的誤差和信息遺漏。BIM模型的集成化特點，與很多專業同步協作，有效降低了信息孤島，為裝配式建筑一體化設計提供了強有力的技術支撐，實現了設計資料的無縫對接。BIM技術在裝配式建筑的綠色化和智能化方面也起到了同樣的作用。裝配建筑的設計可以通過BIM模型模擬計算日照、自然采光和通風等環境因素，在資源的高效利用和環境的友好性上，充分考慮綠色化的要求。同時，BIM技術在建造過程中的應用實現了項目的智能化管理，提高了項目全生命周期的管理效率，通過BIM協同平臺進行項目各階段的銜接和信息交互，如碰撞檢測、深化設計、施工進度模擬等。

3 "裝配式建筑設計的BIM流程

3.1 "BIM模型的創建與優化

打造和優化BIM模型是組裝式建筑設計BIM流程奠定整體設計成功的基石的一個關鍵一步。模型的創建從功能需求、結構特點、環境影響評價等諸多方面入手，開始對項目需求有了深刻的認識。DesignTeam最早采用BIM軟件為基礎資料進行三維信息模型的構建。本階段模型不僅展示了建筑的幾何形狀，而且為后續的設計、制造和施工提供了一個詳實的資料支持，包括材料屬性、成本信息、施工細節等多個維度數據建^[4]。

在模型創立之初，設計小組需要對預制構件的類型規格進行精心的選擇，這一過程涉及從BIM構件庫中選擇規范化、模塊化構件，保證它們與建筑的結構功能需求無縫對接。BIM軟件的可視化功能在這一階段扮演著重要的角色，設計師可以很直觀地觀察構件之間的關系，以及它們與周圍環境的相互影響，從而對設計進行精確的調整，BIM軟件的可視化功能可以很好的發揮它的作用。

模型優化是BIM流程中旨在提高設計效率和質量的重要環節，并在之后的建設階段減少變化和誤差。優化過程包括多個方面：首先是碰撞檢測，通過軟件對設計中可能出現的部件與部件、部件與設備之間潛在的碰撞等沖突進行自動識別，及時對設計進行修正，避免了施工過程中的返工和額外的費用支出[A7]"；其次是設計深化，設計團隊可以借助BIM模型進行結構優化、能耗評估、性能仿真等細節設計分析，保證設計方案的合理高效。進一步說，模型的優化還涉及施工仿真，通過4D施工模型對施工過程進行仿真，對施工中可能出現的困難和時間安排進行預知，從而提供施工組織設計的基礎。

3.2 "基于BIM的裝配式建筑施工模擬

基于BIM的裝配式建筑建造模擬是項目實現高效率管理和建筑優化的關鍵一步，通過對BIM模型與施工進度計劃相結合，形成4D施工模型，不但可以對整個建筑施工過程進行直觀反映，而且對施工安排進行預知和優化，從而保證施工的順利進行。建筑模擬既局限于三維空間的可視化，又涵蓋了動態展示的時間維度，使建筑管理人員在決策時能夠對施工過程進行全方位掌握，從而提高決策的精確性與效率。

BIM技術通過碰撞檢測分析，在施工模擬中，提前發現并糾正了預制構件內部各部件的碰撞問題，同時也對地暖管與電器管道之間存在的潛在交錯碰撞問題進行了有效的解決，從而對設計進行了優化，減少了施工中的錯誤。這一過程既節約了施工費用，又加快了建設進度，保證工程的順利進行。通過施工模擬，使工人們熟悉施工環境和施工措施，提高施工效率，避免由于現場突發狀況而造成的延誤，從而達到預演復雜部位和關鍵施工節點的目的^[5]。

基于BIM的虛擬建造技術通過可視化裝配，確保了裝配式建筑的組裝構成清晰無誤，避免了二維圖紙可能引起的理解偏差。這種可視化技術使安裝和施工管理人員能夠清晰地了解裝配式建筑的結構與組裝流程，提高了施工的準確性和質量^[6]。BIM模型生成的構件加工圖，能夠清晰傳達復雜的空間關系，促進與預制工廠的緊密對接，保證構件的精確制造與安裝。

4" 結語

本研究深入探討了BIM技術在裝配式建筑設計中的應用潛力與實施流程，揭示了BIM作為集成設計的催化劑是如何提升裝配式建筑的設計精度，優化制造與裝配流程，并推動其向綠色化、智能化方向發展的。BIM技術的三維可視化設計、碰撞檢測、施工模擬、施工進度規劃等功能，顯著提高了設計與施工的精確度與效率，減少了現場施工錯誤，確保了建筑性能的優化與環境影響的降低。通過BIM模型與施工進度計劃相結合而形成的4D施工模型，直觀反映了建筑施工過程，預知并優化了施工安排，提高了施工效率與質量控制。隨著技術水平的不斷進步，BIM模型將變得更加細致，可以覆蓋到建筑信息的更廣泛范圍內，從而達到協作設計的更深一層。施工階段BIM技術將結合3D打印及無人機[ 8]"等更多的智能化技術來對裝配式建筑的智能水平做進一步的提高。BIM的應用，記錄生產、運輸、施工等各方面的質量管理信息，在預制的構件中預先埋設芯片，從而達到為整個生命周期管理裝配式建筑負責制的目的而提供的建筑質量管理信息。BIM技術在組裝式建筑設計中的應用，在設計與施工過程中不僅優化生產流程，使生產效率與品質把控得到提高，而且為建筑產業的可持續發展開辟了一條新的道路，促使裝配式建筑朝著綠色化、智能化更高的層次不斷發展。未來，在技術不斷創新與跨學科協作不斷深化的情況下，組裝式的建筑設計會更趨智能化、綠色化，將創造一個更加宜人宜居的、可持續的人居居住空間。

參考文獻

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