BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐分析

張楠

摘 要：所謂的裝配式建筑，實(shí)際上就是集合設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、裝修、監(jiān)管等不同環(huán)節(jié)的建筑體系，因此其時(shí)刻呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的集成特性。而BIM技術(shù)方法則是集成上述諸多要素的主線，特別是經(jīng)過(guò)信息化協(xié)同設(shè)計(jì)、可視化裝配、節(jié)點(diǎn)交互式銜接和檢驗(yàn)等模擬活動(dòng)組織之后，能夠更加快捷、便利性地整合，以及動(dòng)態(tài)化監(jiān)督管理裝配式建筑的全產(chǎn)業(yè)鏈，避免設(shè)計(jì)中重復(fù)出現(xiàn)過(guò)多的誤差跡象。至于BIM技術(shù)方法究竟怎樣科學(xué)性地應(yīng)用到裝配式建筑設(shè)計(jì)之中，有關(guān)處理細(xì)節(jié)將會(huì)在后續(xù)加以補(bǔ)充。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；裝配式建筑設(shè)計(jì)；應(yīng)用實(shí)踐

1BIM技術(shù)的概念介紹

建筑信息模型（BIM技術(shù)），是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)基本信息為建筑模型的基礎(chǔ)，并用相關(guān)軟件來(lái)建立建筑模型，此模型用于建筑的全生命周期，指導(dǎo)建筑的設(shè)計(jì)，施工和后期運(yùn)營(yíng)等階段。BIM技術(shù)擁有五大特點(diǎn)：（1）可視化：能清晰監(jiān)控項(xiàng)目的整個(gè)過(guò)程，使設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)等階段更加具體和直觀；（2）協(xié)調(diào)性：BIM技術(shù)可以模擬施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行預(yù)測(cè)，進(jìn)而提高項(xiàng)目在實(shí)際施工中的協(xié)調(diào)性；（3）仿真性：BIM模型可以仿真模擬建筑全生命周期的各個(gè)階段，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，全面控制成本和質(zhì)量；（4）優(yōu)化性：優(yōu)化項(xiàng)目的特殊方面，從而縮短工期和減少造價(jià)；（5）可出圖性：幫助業(yè)主出圖，比如預(yù)埋套管圖和管線綜合圖。BIM技術(shù)相較于傳統(tǒng)施工圖，最大的特點(diǎn)就是能將2D轉(zhuǎn)換為3D或4D，將平面變?yōu)榱Ⅲw，直觀的將項(xiàng)目展現(xiàn)給業(yè)主和施工方。在招投標(biāo)，設(shè)計(jì)和施工階段都有很大幫助。在我國(guó)，BIM技術(shù)現(xiàn)處于新興并高速發(fā)展的階段，對(duì)業(yè)主、設(shè)計(jì)方和施工方而言都有著重要作用和影響。

2裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)

（1）節(jié)約能源和資源。在進(jìn)行裝配式建筑生產(chǎn)過(guò)程中，可以降低建筑垃圾量的產(chǎn)生，提高建筑材料的使用效率；（2）提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率；（3）減少污染。傳統(tǒng)的建筑工程施工往往會(huì)產(chǎn)生噪音、揚(yáng)塵等污染，影響人們的正常工作、生活和學(xué)習(xí)。而裝配式建筑直接在生產(chǎn)車間完成，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，大大降低了污染的產(chǎn)生，更好的滿足城市發(fā)展需求；（4）提高工程質(zhì)量。由于大多數(shù)的構(gòu)件都是在工廠嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)完成，并且在構(gòu)件出廠前委派專業(yè)人員對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行了嚴(yán)格的把關(guān)，從而有效提高裝配式建筑的整體質(zhì)量；（5）可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、信息化的有效結(jié)合；（6）催生一些新型產(chǎn)業(yè)，有效緩解了目前鋼產(chǎn)能過(guò)剩的現(xiàn)象。

3BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐

3.1埋件布置

通常情況下，預(yù)制柱上埋件可以根據(jù)需求構(gòu)建針對(duì)性的預(yù)制柱布置，并調(diào)整鋼板的高度、預(yù)制柱的墻-柱連接處為實(shí)例參數(shù)，然后對(duì)其實(shí)施參數(shù)化的調(diào)整，該過(guò)程可以把參數(shù)關(guān)聯(lián)設(shè)置為全局參數(shù)，并在全局參數(shù)條件下來(lái)對(duì)預(yù)制墻板連接件的高度進(jìn)行設(shè)置，這樣就可以對(duì)柱上連接件的高度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。梁上吊鉤可以對(duì)Dynamo中的點(diǎn)進(jìn)行調(diào)用和平移來(lái)構(gòu)建吊鉤形狀多段線，從而獲取吊鉤鋼筋，明確吊鉤在梁上的相關(guān)位置參數(shù)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)梁上吊鉤布置。

3.2鋼筋的創(chuàng)建

在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段，可以根據(jù)構(gòu)件中鋼筋的拆分原則和構(gòu)造要求，來(lái)完善裝配式建筑構(gòu)件中鋼筋布置的基本流程，然后通過(guò)二次開(kāi)發(fā)的程序調(diào)用，就可以準(zhǔn)確的獲取鋼筋的相關(guān)參數(shù)信息，并按照鋼筋的布置規(guī)則來(lái)在預(yù)制構(gòu)件上進(jìn)行鋼筋的布置。本文將會(huì)以預(yù)制梁為例來(lái)對(duì)鋼筋的布置規(guī)則進(jìn)行分析：（1）在梁跨中后澆段中按照要求斷開(kāi)縱筋，并適當(dāng)?shù)乃Τ鲆欢ㄩL(zhǎng)度的后澆段，使其更好的滿足套筒安裝尺寸要求；（2）在梁端500和1.5h中選擇最大值來(lái)劃定箍筋加密區(qū)范圍，而其余的部分屬于非加密區(qū)，這樣一來(lái)可以確定箍筋間距和數(shù)量、縱筋斷開(kāi)位置等參數(shù)，然后對(duì)BIM技術(shù)中的相關(guān)程序進(jìn)行調(diào)用，就可以完成對(duì)梁縱筋和箍筋的創(chuàng)建。

3.3BIM構(gòu)件的拆分設(shè)計(jì)

在施工圖階段，由于BIM模型中的墻體、樓板等模型構(gòu)件屬于一個(gè)統(tǒng)一的整體，在對(duì)其進(jìn)行深度設(shè)計(jì)過(guò)程中，最好按照要求把連續(xù)的模型構(gòu)件拆分為各個(gè)工廠可以生產(chǎn)的獨(dú)立構(gòu)件，然后按照設(shè)計(jì)圖紙對(duì)其進(jìn)行加工。在BIM技術(shù)中，構(gòu)件拆分需要嚴(yán)格按照工廠的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)要求來(lái)進(jìn)行，以滿足“多組合、少規(guī)格”的要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的種類的有效控制，以完成在工廠的有效生產(chǎn)，并在裝配式建筑施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行裝配。在明確了BIM構(gòu)件的拆分設(shè)計(jì)原則后，可以在施工圖BIM模型上直接構(gòu)建深化模型，并把一個(gè)完整的構(gòu)建按照一定的要求拆分成各個(gè)工廠可以直接加工的預(yù)制構(gòu)件，從而有效完成預(yù)制構(gòu)件連接構(gòu)造和預(yù)制構(gòu)件配筋設(shè)計(jì)等工作。借助三維BIM技術(shù)模型來(lái)進(jìn)行構(gòu)建的拆分設(shè)計(jì)，能夠?qū)Ω鳂?gòu)件間的連接關(guān)系給予直觀的呈現(xiàn)，其不僅可以拆分設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的完善，而且還可以有效降低二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過(guò)程中所存在的設(shè)計(jì)盲點(diǎn)，降低設(shè)計(jì)誤差的出現(xiàn)，同時(shí)該模型也可以避免數(shù)據(jù)的丟失，從而確保了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的有效傳遞。

3.4BIM技術(shù)和裝配式建筑之間的協(xié)同設(shè)計(jì)

（1）在方案設(shè)計(jì)階段的協(xié)同設(shè)計(jì)

在建筑工程方案設(shè)計(jì)的前期階段，在裝修，設(shè)備，結(jié)構(gòu)，建筑等專業(yè)BIM技術(shù)組成的三維數(shù)據(jù)模型之上對(duì)其展開(kāi)密切配合，并且對(duì)配件制作以及預(yù)制構(gòu)件的安裝要求，標(biāo)準(zhǔn)化要求，經(jīng)濟(jì)性要求以及可能性要求作出策劃。在具體的方案階段，需要將技術(shù)策劃要點(diǎn)作為依據(jù)有效做好剖面，立面以及平面設(shè)計(jì)，同時(shí)在確保使用功能可以得到滿足的基礎(chǔ)之上，借助模數(shù)協(xié)調(diào)手段將模板的使用率以及提攜集成度進(jìn)行提升。將裝配式建筑具備的特點(diǎn)作為依據(jù)，在進(jìn)行平面設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮到墻板之間的組合，滿足方案對(duì)建筑立面提出的要求，借助專業(yè)間協(xié)同來(lái)有效實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的合理性，系列化，標(biāo)準(zhǔn)化以及模數(shù)化，從而使部品以及預(yù)制構(gòu)件的多組合以及少規(guī)格得以實(shí)現(xiàn)。

（2）初步設(shè)計(jì)時(shí)期的具體協(xié)同設(shè)計(jì)

在建筑工程的初步設(shè)計(jì)時(shí)期，需要對(duì)各個(gè)專業(yè)的不同工作進(jìn)行結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步深化以及優(yōu)化。需要將建筑的裝飾材料以及外立面方案進(jìn)行確定，然后和墻板組合的設(shè)計(jì)方案以及立面方案進(jìn)行結(jié)合來(lái)使建筑的立面效果得以實(shí)現(xiàn)，并且將該立面效果直觀的展示到BIM技術(shù)的實(shí)際立面效果圖之上。在提前預(yù)制的墻板構(gòu)件上需要對(duì)電氣專業(yè)的弱電箱，強(qiáng)電箱，開(kāi)關(guān)點(diǎn)位以及預(yù)埋管線的技術(shù)方案進(jìn)行考慮。與此同時(shí)在展開(kāi)裝修設(shè)計(jì)工作時(shí)也需要將非常詳細(xì)并且具體的設(shè)施布置圖提供出來(lái)。在BIM技術(shù)提供的數(shù)據(jù)模型中展開(kāi)碰撞檢查，從而將布置方案的實(shí)際可行性進(jìn)行確定。另外，還需要將由BIM技術(shù)數(shù)據(jù)模型提供的有關(guān)技術(shù)方案的經(jīng)濟(jì)信息作為依據(jù)對(duì)建造成本給技術(shù)方案帶來(lái)的影響進(jìn)行分析以及評(píng)估，從而將建筑工程的最終執(zhí)行技術(shù)路線進(jìn)行確定。

（3）在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)期和BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)

在進(jìn)行施工圖制定階段需要將初步設(shè)計(jì)并且確定下來(lái)的技術(shù)路線作為基礎(chǔ)對(duì)其展開(kāi)進(jìn)一步的深化設(shè)計(jì)。各專業(yè)需要和構(gòu)件廠，裝飾裝修廠，建筑部品廠等其他上下游廠展開(kāi)有效的配合，以BIM技術(shù)數(shù)據(jù)平臺(tái)作為基礎(chǔ)做好深化設(shè)計(jì)以及構(gòu)件組合工作，為人們提供可在構(gòu)件加工廠進(jìn)行加工的預(yù)制構(gòu)件尺寸控制圖，做好構(gòu)件的連接點(diǎn)以及預(yù)留預(yù)埋設(shè)計(jì)工作。和現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)裝配式結(jié)構(gòu)同時(shí)還需要以建筑工程設(shè)計(jì)文件編制深度規(guī)定作為基礎(chǔ)，進(jìn)行連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖，墻板變好索引圖以尺寸控制圖等多種數(shù)據(jù)圖的構(gòu)建。另外，建筑師也需要在認(rèn)真履行自己的工作，協(xié)助結(jié)構(gòu)專業(yè)將預(yù)制構(gòu)件的實(shí)際加工圖設(shè)計(jì)工作做好，保證預(yù)制構(gòu)件可以真正的符合建筑設(shè)計(jì)意圖。

總之，選擇在裝配式建筑之中貫穿融入BIM信息化技術(shù)，將有助于進(jìn)一步構(gòu)建起專業(yè)化的虛擬構(gòu)件庫(kù)、兼?zhèn)銪IM信息化集成功能和云平臺(tái)的全產(chǎn)業(yè)鏈，促使整個(gè)建筑項(xiàng)目全生命周期的持續(xù)創(chuàng)新。如此一來(lái)，不單單可以保證及時(shí)理清建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的最新趨勢(shì)，同時(shí)亦可以提供可視化的模型結(jié)構(gòu)，方便技術(shù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)有關(guān)誤差并修正既有的設(shè)計(jì)方案。長(zhǎng)此以往，為我國(guó)裝配式建筑行業(yè)贏得更加理想化的改革發(fā)展成就。

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（作者單位：鄭州大學(xué)附屬鄭州中心醫(yī)院）