基于BIM下模塊化設計方法在裝配式建筑中的應用分析

周宏偉

【摘要】BIM技術為裝配式建筑施工所應用的主要技術。本文以某裝配式建筑工程為例，在分析了BIM技術與建筑的特點的基礎上，從建筑戶型、標準層及整體設計3個角度出發(fā)，闡述了建筑各層面的設計方法。在此基礎上，從構(gòu)件、鋼筋與埋件3個環(huán)節(jié)入手，探討了BIM下模塊化設計的具體應用方法。目的在于進一步提高裝配式建筑的施工效率及質(zhì)量，提高施工的可視化水平。

【關鍵詞】BIM技術；模塊化設計；裝配式建筑

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技術應用其中，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與建筑參數(shù)等有關的信息。將BIM應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，應用價值更加顯著。預制構(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應用到施工前的設計中，可有效解決上述問題，提高建筑的整體施工質(zhì)量。

2、BIM下模塊化設計方法在裝配式建筑中的應用途徑

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技術應用到工程設計中，實現(xiàn)模塊化設計，提高工程的施工效率。

2.2 建筑各層面的設計

2.2.1 戶型設計

建筑戶型應與之功能相匹配，以確保各功能區(qū)能夠被妥善分配到各個建筑區(qū)域。為達到上述目的，設計時，應注意以下問題：（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，應適當調(diào)整某一方面的布置情況。（3）計算構(gòu)件的受力情況，觀察設備有無碰撞。以國家標準要求為參考標準，提高戶型的設計水平。（4）戶型內(nèi)可按照其功能的劃分情況而設計，需將以BIM技術為基礎而設計的各構(gòu)件相互組合，使之成為有序的整體，在確保各功能區(qū)功能獨立的基礎上，在各功能區(qū)之間建立聯(lián)系，提高裝配式建筑設計的整體性與和諧性。

2.2.2 標準層設計

裝配式建筑的標準層，指設計師在戶型設計完成前，采用添加附件的方法所構(gòu)成的建筑層次。可將BIM技術應用到該層的設計中，提高模塊化設計的整體質(zhì)量：（1）采集與標準層施工有關的數(shù)據(jù)，如標準層的層厚及大小等。（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。形成標準層設計模型，以供施工參考。（3）當施工中存在某部分數(shù)據(jù)發(fā)生了改變時，應立即更新BIM下的各項數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的應用價值，確保工程能夠順利進行。

2.2.3 整體設計

裝配式建筑整體設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到業(yè)主的要求。可在利用BIM技術的基礎上，對裝配式建筑進行整體上的設計。方法如下：（1）將各設計人員組織在一起，共同分析建筑不同功能區(qū)域的不同設計方法。（2）將各環(huán)節(jié)的設計參數(shù)，全部納入到BIM軟件中，提高裝配式建筑各環(huán)節(jié)設計內(nèi)容的豐富性與全面性。（3）當參數(shù)補充完成后，即可運行模型，判斷是否存在設計方面的缺陷。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)的設計

2.3.1 構(gòu)件設計

裝配式建筑構(gòu)件的具體設計方法如下：（1）將制作完成的建筑信息模型，導入至Revit軟件中，以使建筑的輪廓以及與鋼筋等有關的信息得到體現(xiàn)。（2）通過對模型的觀察，判斷局部是否存在設計漏洞。如發(fā)現(xiàn)漏洞，應及時糾正。（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 鋼筋設計

裝配置建筑鋼筋的設計方法如下：（1）根據(jù)國家標準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）將鋼筋布置在預制構(gòu)件中，使之能夠滿足構(gòu)件的尺寸。（4）采用加密技術加密，完成設計。

2.3.3 埋件設計

以BIM模塊化設計為基礎的裝配式建筑的埋件設計方法如下：（1）根據(jù)工程施工需求及國家標準要求布置埋件。（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計所關注的重點，根據(jù)建筑的功能及受力情況等，對其進行優(yōu)化設計，以提高建筑的設計水平。（3）以Revit軟件為平臺，關聯(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)件及鋼筋等設計水平的要求顯著提升。未來，建筑領域應將BIM技術應用到該類型建筑的設計與施工過程中，以之為基礎，采用模塊化設計方法，設計各建筑結(jié)構(gòu)，最終將其組裝，以提高建筑的施工質(zhì)量。

參考文獻：

[1]李樺，宋兵.裝配式建筑住宅全裝修模塊化設計方法與案例解析[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.