基于裝配式建筑BIM模型的建筑設(shè)計方法與分析

周文勇 ，肖龍榮 ，余海滔 ，張宇軒 ，高金賀 ，艾顯書

（1.東華理工大學建筑工程學院，南昌330013；2.北京構(gòu)力科技有限公司深圳分公司，廣東深圳518000）

1 引言

裝配式建筑較之傳統(tǒng)的現(xiàn)澆方式，其具有機械化程度高、環(huán)保節(jié)能、施工進度快等特點。建筑信息模型技術(shù)（BIM技術(shù)）是通過應用數(shù)字技術(shù)和信息技術(shù)，對計劃建設(shè)的建筑工程的所有信息進行仿真模擬，其具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、可出圖性和可優(yōu)化性五大特點[1]。國外BIM技術(shù)的應用領(lǐng)先于國內(nèi)，尤其美國政府明確提出，在所有的政府項目中使用BIM技術(shù)。我國BIM技術(shù)的應用比較晚，多數(shù)的研究還處在對國外BIM技術(shù)研究成果的學習、參考和借鑒，對BIM技術(shù)的應用和推廣還處于初步嘗試階段[2，3]。

裝配式建筑結(jié)構(gòu)的信息化技術(shù)模型在我國的實際工程應用較少，仍存在工程經(jīng)驗不足、相關(guān)標準過少、效果不顯著等問題[4]。本文著眼于上述問題，以某鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)宿舍樓為實例，采用裝配式建筑理念以及BIM技術(shù)，并應用PKPM-BIM軟件進行裝配式建筑設(shè)計信息模型設(shè)計。通過對裝配式建筑采用BIM技術(shù)進行建筑設(shè)計，為實際工程項目提供參考，有助于擴展裝配式建筑結(jié)構(gòu)的信息化技術(shù)應用，推動我國裝配式建筑的良好發(fā)展。

2 工程項目概況

本項目為江西省井岡山市某鋼筋混凝土宿舍樓，屬于鋼筋混凝土裝配整體式框架結(jié)構(gòu)。抗震設(shè)防烈度為6度，場地類別為Ⅰ0類，粗糙程度為C類，耐火等級為一級，建筑類別為一類，建筑使用年限為100年。設(shè)有7個自然層，總高25.7m，占地面積1141.92m2。

3 基于PK PM-BIM軟件平臺的裝配式建筑設(shè)計

3.1 建筑設(shè)計流程

本項目綜合裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計理念以及BIM信息化設(shè)計方法，基于PKPM-BIM設(shè)計軟件平臺，建筑設(shè)計流程如圖1所示。

圖1 裝配式建筑建筑設(shè)計流程圖

3.2 裝配式建筑設(shè)計信息模型的創(chuàng)建

為實現(xiàn)裝配式建筑少規(guī)格、多組合的模數(shù)化要求，本項目將標示平面拆分為基本重復單元、標準模塊和可變模塊，分別對墻體、柱、板、樓梯等進行指定預制，通過預制構(gòu)件與部品多樣化組合，外墻材料、色彩、紋理的規(guī)則變化，實現(xiàn)了建筑立面的多樣化。

3.3 生成裝配式建筑設(shè)計信息模型清單列表

為考察本項目是否符合裝配式建筑通用化、模數(shù)化、標準化的設(shè)計要求，少規(guī)格、多組合的原則，應用PKPM-BIM軟件平臺分別對門、窗及房間面積等數(shù)據(jù)信息進行了統(tǒng)計（見表1），現(xiàn)以第2自然層為例，自然層房間面積統(tǒng)計表統(tǒng)計表如表2所示。

表1 第2自然層門窗統(tǒng)計表

3.4 信息模型的3D渲染

在生成裝配式建筑設(shè)計信息模型清單列表完成之后，對本項目的信息模型進行3D渲染，分別生成鳥瞰圖、入室圖和室內(nèi)圖。

表2 第2自然層房間面積統(tǒng)計表

3.5 建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計模型的整合

為實現(xiàn)裝配式建筑設(shè)計新理念與信息化模型新技術(shù)兩者的結(jié)合，本項目將建筑模型與結(jié)構(gòu)模型進行關(guān)聯(lián)，導出具有建筑專業(yè)及結(jié)構(gòu)專業(yè)的建筑結(jié)構(gòu)合模模型，如圖2所示。在整合過程中，運行結(jié)構(gòu)模型，通過發(fā)布建筑參照模型，切換至建筑專業(yè)進行建筑模型與結(jié)構(gòu)模型進行關(guān)聯(lián)。

圖2 建筑結(jié)構(gòu)合模模型

4 結(jié)論

本文基于PKPM-BIM軟件平臺，對某鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)宿舍樓進行了合理的裝配式建筑設(shè)計，生成了門窗、墻體及房間面積統(tǒng)計表和信息模型的3D渲染圖，并導出了具有建筑專業(yè)和結(jié)構(gòu)專業(yè)的合模模型。本文可為基于BIM技術(shù)的裝配式建筑設(shè)計流程和方法提供參考，共同推動裝配式建筑應用BIM技術(shù)的發(fā)展。