基于BIM下模塊化設(shè)計方法在裝配式建筑中的應(yīng)用分析

文/周宏偉 中國核工業(yè)第二二建設(shè)有限公司 湖北宜昌 443101

裝配式建筑為新型的建筑類型，是與環(huán)保理念相符合的一種建筑類型。由于該類型的建筑具有施工流程簡單，且易拆卸的特點，近些年來，建筑的施工量逐漸增多。為確保裝配的過程能夠順利實現(xiàn)，將BIM技術(shù)應(yīng)用其中，實現(xiàn)裝配的可視化，對建筑施工效率的提高，具有重要意義。

1、BIM技術(shù)與裝配置建筑的特點

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），是由各建筑信息結(jié)合而成的建筑模型[1]。在BIM技術(shù)支持下所建立的建筑物模型，具有虛擬化的特點。但卻能夠全面的反應(yīng)與建筑參數(shù)等有關(guān)的信息。將BIM應(yīng)用到建筑施工過程中，可有效提高工程的可視化程度。對有關(guān)鍵人員對工期把握水平的提升，意義重大。裝配式建筑，為新型建筑模式的一種。要求于施工前預(yù)制工程所需的構(gòu)件。施工時，將構(gòu)件相互組合，以形成建筑物。與傳統(tǒng)建筑相比，裝配式建筑的施工效率更高，拆卸更加方便，應(yīng)用價值更加顯著。預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量，是影響裝配式建筑施工質(zhì)量的主要因素。將BIM應(yīng)用到施工前的設(shè)計中，可有效解決上述問題，提高建筑的整體施工質(zhì)量。

2、BIM下模塊化設(shè)計方法在裝配式建筑中的應(yīng)用途徑

2.1 工程概況

工程為別墅建筑工程，別墅共3層，總面積415.65M2。為提高別墅的施工質(zhì)量，本工程決定采用裝配式混凝土施工，使之以裝配式建筑的形式體現(xiàn)。同時，將BIM技術(shù)應(yīng)用到工程設(shè)計中，實現(xiàn)模塊化設(shè)計，提高工程的施工效率。

2.2 建筑各層面的設(shè)計

2.2.1 戶型設(shè)計

建筑戶型應(yīng)與之功能相匹配，以確保各功能區(qū)能夠被妥善分配到各個建筑區(qū)域。為達(dá)到上述目的，設(shè)計時，應(yīng)注意以下問題：（1）根據(jù)別墅業(yè)主對各功能區(qū)布置的要求，分別設(shè)計各樓層的功能區(qū)位置[2]。（2）判斷功能區(qū)的分布與別墅的戶型是否匹配。如不匹配，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整某一方面的布置情況。（3）計算構(gòu)件的受力情況，觀察設(shè)備有無碰撞。以國家標(biāo)準(zhǔn)要求為參考標(biāo)準(zhǔn)，提高戶型的設(shè)計水平。（4）戶型內(nèi)可按照其功能的劃分情況而設(shè)計，需將以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)而設(shè)計的各構(gòu)件相互組合，使之成為有序的整體，在確保各功能區(qū)功能獨立的基礎(chǔ)上，在各功能區(qū)之間建立聯(lián)系，提高裝配式建筑設(shè)計的整體性與和諧性。

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計

裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)層，指設(shè)計師在戶型設(shè)計完成前，采用添加附件的方法所構(gòu)成的建筑層次?？蓪IM技術(shù)應(yīng)用到該層的設(shè)計中，提高模塊化設(shè)計的整體質(zhì)量：（1）采集與標(biāo)準(zhǔn)層施工有關(guān)的數(shù)據(jù)，如標(biāo)準(zhǔn)層的層厚及大小等。（2）將數(shù)據(jù)輸入到BIM軟件中，由軟件完成對數(shù)據(jù)的處理。形成標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計模型，以供施工參考。（3）當(dāng)施工中存在某部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)生了改變時，應(yīng)立即更新BIM下的各項數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值，確保工程能夠順利進(jìn)行。

2.2.3 整體設(shè)計

裝配式建筑整體設(shè)計的目的在于提高各模塊間的協(xié)調(diào)性，確保建筑功能能夠達(dá)到業(yè)主的要求。可在利用BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上，對裝配式建筑進(jìn)行整體上的設(shè)計。方法如下：（1）將各設(shè)計人員組織在一起，共同分析建筑不同功能區(qū)域的不同設(shè)計方法。（2）將各環(huán)節(jié)的設(shè)計參數(shù)，全部納入到BIM軟件中，提高裝配式建筑各環(huán)節(jié)設(shè)計內(nèi)容的豐富性與全面性。（3）當(dāng)參數(shù)補(bǔ)充完成后，即可運(yùn)行模型，判斷是否存在設(shè)計方面的缺陷。如存在，需立即改正，直至模型能夠協(xié)調(diào)運(yùn)行、建筑內(nèi)各功能區(qū)的功能均能夠正常實現(xiàn)為止。

2.3 各施工環(huán)節(jié)的設(shè)計

2.3.1 構(gòu)件設(shè)計

裝配式建筑構(gòu)件的具體設(shè)計方法如下：（1）將制作完成的建筑信息模型，導(dǎo)入至Revit軟件中，以使建筑的輪廓以及與鋼筋等有關(guān)的信息得到體現(xiàn)。（2）通過對模型的觀察，判斷局部是否存在設(shè)計漏洞。如發(fā)現(xiàn)漏洞，應(yīng)及時糾正。（3）拆分構(gòu)件，采用Dtnamo實現(xiàn)可視化編程。（4）將不同構(gòu)件進(jìn)一步拆分為零部件，判斷零部件是否齊全。如齊全，則可重新組裝構(gòu)件。

2.3.2 鋼筋設(shè)計

裝配置建筑鋼筋的設(shè)計方法如下：（1）根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)要求及工程需求建立鋼筋布置流程。（2）通過對建筑信息模型的觀察，判斷是否存在待修改的鋼筋參數(shù)。（3）將鋼筋布置在預(yù)制構(gòu)件中，使之能夠滿足構(gòu)件的尺寸。（4）采用加密技術(shù)加密，完成設(shè)計。

2.3.3 埋件設(shè)計

以BIM模塊化設(shè)計為基礎(chǔ)的裝配式建筑的埋件設(shè)計方法如下：（1）根據(jù)工程施工需求及國家標(biāo)準(zhǔn)要求布置埋件。（2）梁板部分鋼筋吊鉤環(huán)的施工難度較大，工程需將其作為各模塊設(shè)計所關(guān)注的重點，根據(jù)建筑的功能及受力情況等，對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以提高建筑的設(shè)計水平。（3）以Revit軟件為平臺，關(guān)聯(lián)各項參數(shù)，使之形成全局性的參數(shù)。采用TeKla自定義組建，定義埋件的尺寸及埋設(shè)區(qū)域，完成埋件的布置過程。

結(jié)論：

目前，裝配式建筑在建筑中所占的比例正在逐漸加大，施工對構(gòu)件及鋼筋等設(shè)計水平的要求顯著提升。未來，建筑領(lǐng)域應(yīng)將BIM技術(shù)應(yīng)用到該類型建筑的設(shè)計與施工過程中，以之為基礎(chǔ)，采用模塊化設(shè)計方法，設(shè)計各建筑結(jié)構(gòu)，最終將其組裝，以提高建筑的施工質(zhì)量。

[1]李樺,宋兵.裝配式建筑住宅全裝修模塊化設(shè)計方法與案例解析[J].住宅產(chǎn)業(yè),2016,（07）:16-25.

[2]孫菁芬,陳曉娟,解丹.模塊化裝配式設(shè)計建造可持續(xù)建筑——以清控人居科技示范樓項目為例[J].動感（生態(tài)城市與綠色建筑）,2015,（02）:48-53.