預制裝配式建筑的BIM設計標準

楊 愷

（湖北工業大學，土木建筑與環境學院 湖北 武漢 430068）

1 引言

近些年，隨著城鎮化的大力推進，傳統建筑的生產模式已不能滿足社會需要，預制裝配式建筑的出現極大改善了這一難題。此外，傳統建筑的生產模式還存在資源浪費及環境污染等不足，不符合可持續發展戰略，預制裝配式建筑的出現時新的建筑技術轉型成功的典范。目前，預制裝配式建筑技術已被我國相關部門列入國家發展政策中，如住建部已在《建筑業發展“十三五”規劃》中要求裝配式建筑到2020年最起碼占我國新建建筑面積的15%，部分省市亦出臺類似政策，如河北省要求上述比例高達20%及以上。而傳統的設計技術已抑制著裝配式建筑的發展，數字信息技術適時出現，將我國建筑業推進入新型建筑工業化階段，創造了巨大的經濟及社會效益。

2 預制裝配式建筑及BIM技術概述

預制裝配式建筑是指對建筑物構件根據統一的結構形式及標準大規模進行集中性的生產，且施工時機械化組裝建筑物構件使其形成的建筑。該建筑技術的核心內容即為預制建筑構件[1]。目前，預制裝配式建筑已成為建筑行業發展的重要組成部分，甚至很多制造業的重心就是預制建筑構件，其重要性不言而喻。

作為新型技術，BIM技術是指通過數字化表述項目的的功能及物理特性，共享項目建設及相關知識資料，以確保項目的切實有效的推進。而對于正在施工的項目，BIM技術可各調整各階段的利益方信息，保證項目協調有序開展[2]。其中BIM模型信息由幾何與非幾何屬性信息組成。BIM技術的主要優勢有可視化、可協同性、可模擬性、可優化性、可出圖性、高度集成性。圖1是建筑工程項目中BIM技術在各個方面的應用。

圖1 是建筑工程項目中BIM技術在各個方面的應用

3 預制裝配式建筑BIM技術的設計流程

由于預制構件是預制裝配式建筑的核心，故預制構件的設計規格及質量能否滿足施工要求直接影響著施工計劃能否全面有效的開展。預制裝配式建筑的設計的重要性不言而喻，為有效控制施工進度，需全面掌握設計情況。而及時、準確得傳遞相關信息是設計預制構件工作有序推進的重中之重。BIM技術由于其的優越性在預制裝配式建筑設計中非常適用，總結發現其設計流程分為以下幾點：

（1）方案設計階段

相對傳統設計而言，方案設計階段在預制裝配式建筑的BIM設計階段中的重要性更加明顯，該階段要求設計人員全方面收集資料，并在使收集到的資料能體現在BIM模型中，該模型是整體建筑方案的基礎，后續的設計都是在此基礎上進行不斷深入的優化，類似于大樓建設的根基。

（2）初步設計階段

該階段是在方案BIM模型上的進一步細化使其建筑構件最優化應用，主要通過分析構件應用的合理性，此階段也會嚴格審查建筑構件的添加以確保整體預制裝配式建筑的穩定性及安全性。

（3）施工圖設計階段

該階段預制裝配式建筑BIM設計主要體現的是實用性特效。通過BIM技術施工圖階段的設計，使BIM模型能更好的指導后續的施工操作，通過分析具體構件與其它構件的關聯性，減少較大矛盾和沖突的出現，增加其可操作性。

（4）優化設計階段

優化設計階段主要深入優化經過上述階段已形成的模型，使其各方面的需求能得到最大的滿足；并保證承包方的需求和認可，保證整個項目的有序推進；且最優化預制裝配式建筑相關構件的制作，使其展示更大的經濟優勢及質量優勢。

具體而言，預制構件的設計是整個BIM設計流程的核心[3]，該設計中應充分考慮預制構件的配筋、預埋、連接、開洞留孔、保溫、防水燈諸多事宜。另外，初步設計及優化設計階段均需前面考慮預制構件的外觀及功能設計，選擇合理的構件尺寸及類型，盡可能提升預制構件的生產規模，進而節約成本，提高工作效率。

4 預制裝配式建筑的BIM設計標準

基于BIM技術的預制裝配式建筑的設計工作應依照BIM設計標準，該標準的應用將涉及多方面信息的傳遞，故需構建預制裝配式建筑的BIM設計標準框架，具體設計以下幾個方面的內容：

（1）建筑自身涉及的編碼及信息分類

根據現有的國家標準及規范，全面控制管理建筑對象的信息，認真做好建筑自身涉及的編碼及信息分類，作為后續BIM設計信息交付的基礎。

（2）統一分類信息

BIM設計標準框架中，需全面規范預制裝配式建筑的各項情況，主要劃分好任務、階段、預制構件、機電設備、土建類型等各方面的工作，進而提升整體的落實效果。

（3）統一信息格式

統一預制裝配式建筑BIM設計格式是通過全面控制整個設計流程的文件情況、合理設置數據格式，尤其是預制構件的模型參數，以確保不同格式文件交互性良好。

（4）信息交付標準

預制裝配式建筑的BIM設計中，信息的重要性不言而喻。而信息交付的標準能保證信息的有效交互，這就需要標準化信息交付。實際工作中，需全面控制具體的交付內容、文件及交付流程。

信息交付標準是預制裝配式建筑BIM設計工作各階段信息交換的支撐。實際施工時，預制裝配式建筑的交付時涉及到的角色眾多，且涉及大量信息，對應的信息交付路徑比較復雜。為了全方面編制預制裝配式建筑的信息交付標準，可應用IDM信息交付標準，取得的效果非常明顯。該過程包括交付角色、交付流程、交付階段、定義信息類型及深度[4]，等等。其中最重要的是定義信息類型及深度，其是后續工作能有效開展的基礎。

涉及每個階段，信息交付流程的具體情況根據具體的設計階段分為：一，方案設計階段，該階段主要創建BIM模型，一般采用EM.1方案模型；二，初步設計階段，該階段設計較多的信息交互。首先，EM.4中的描述方面的信息交互，也即預制構件的初步設計模型，該階段的交付信息主要是土建工程方面的專業信息，該信息的作用主要用于全面滿足設計模型的功能及外觀要求，提取原始構件信息，基于BIM技術的預制構件初步設計模型設計是最終交付給相應預制構件生產商，生產商根據具體情況，綜合考慮諸多因素，繼續后續的深化設計工作。另外，RC.6信息交付是在深化設計基礎上，根據綜合多方需求，交互信息，最終服務于預制構件的生產。圖2是該階段設計的參與方需求，主要有機電、業主、土建及施工需求，集中匯總參與方需求后告知預制構件生產商。最后是預制構件深化設計模型，即EM.8信息交付，該模型是在優化設計階段形成，主要就預制構件生產信息進行交互，建立最終的深化設計模型，節約工程成本的同時，提高工程質量，創造出更大的經濟效益及社會效益。

圖2 參與方的需求

5 結語

預制裝配式建筑是建筑行業發展的必然產物，而BIM技術是設計行業發展的必然產物。兩者的出現及有效組合，極大的提高了建筑施工的效率及質量，推進建筑施工的有序進行。本文在簡述預制裝配式建筑的基礎上，詳細介紹了BIM技術的設計流程及BIM設計標準，以期為后續研究者提供一定的理論基礎。相對而言，BIM技術與預制裝配式建筑技術均處于起步階段，還有很多技術難點亟待解決。這需要一系列的理論研究及工程實踐使其更加完善。