BIM 技術在裝配式建筑中的應用

華北水利水電大學，河南 鄭州 450046

0 引言

我國建筑行業所占自然資源比重較大，為使建筑行業持續化發展，推出建筑行業工業化，而裝配式建筑的特點有助于工業化的發展，其標準化設計、工廠化生產等特點節約了大量的資源，加快了施工進度。并且，傳統的建造方式已不符合工業化建筑的標準，存在很多弊端，如：建筑設計的各專業不系統、難以優化；設計、生產、施工不協同、嚴重脫節；技術、管理、市場不統一、各自為政等。與預制裝配式建筑相比，資源浪費較嚴重［1］，故裝配式價值建筑的發展是有望占據行業前頭的。

近年來，BIM 技術被廣泛應用，因其參數化、可視化、協調性、模擬性、優化性、可出圖性等功能性優勢，有效改善了裝配式建筑設計的施工過程中協同困難，信息難度大，設計成果復用率低等問題，為我國建筑工業化的發展賦予了新使命［2］［3］。

1 BIM 與裝配式建筑國內外發展現狀

建筑工業化概念最早實行的國家是法國。通過相關協會認證了Camnus工業化構法，通過連續3年合同建造了55萬戶住宅，使得以Camu 構法、Coignet 構法為代表的大型板式PCa 構法開始被積極采用［4］；Branko Zezely 教授建立預制裝配式整體預應力板柱體系［5］。周文波等將BIM 技術應用于裝配式建筑，并結合實際案例驗證了BIM 技術的有效性［6］。齊寶庫、李長福總結了裝配式建筑的優缺點，討論了BIM 技術在裝配式建筑全生命周期中管理中的應用問題［7］。胡珉、蔣中行針對裝配式建筑，設計了BIM 相關標準，從多個方面對標準進行了嚴格的定義［8］。

因國內的標準也處于初步制定階段，對于BIM 技術與裝配式的精準結合關注較少。針對上述現象，本文從BIM 技術的深化設計入手，針對預制構件的標準化，構建構件族庫，借助云平臺，存儲單構件參數化族、模塊族、等其他功能族，并結合BIM技術的虛擬性，對族庫中不同的單元進行預拼裝，實現BIM 技術與預制裝配式建筑的精確結合。

2 BIM 技術應用于裝配式建筑的問題分析

2.1 裝配式建筑發展存在的問題

標準體系不完善，深化設計程度不夠。由于我國裝配式建筑處于發展初期，設計標準不完善，沒有統一的規定，設計質量不過關，設計效率低下，對項目實施帶來一定的困難。此外，設計階段構件質量不過關造成后續施工的復雜性，各環節無法正常銜接，影響項目的整體施工效率。

2.2 解決辦法探究

深化設計對裝配式建筑而言是一個關鍵環節。預制構件深化設計賦予構件完備的信息，有助于后續施工對構件信息的提取［9］。針對BIM 技術應用于預制裝配式建筑制定更專業、更細化的BIM 實施標準，將預制裝配式建筑的每一個“零件”進行更精確的深化設計。

將BIM 技術應用于裝配式建筑的深化設計階段。將BIM模型進行模塊化拆分，也有助于后期各個預制構件和各個預制設備之間的拼裝；預制構件的單價化有助于BIM 標準和預制裝配式標準的完善，在深化設計階段嚴格按照各專業各構件的設計規范建模，使預制構件更接近BIM 標準和預制裝配式建筑標準［10］。此外，BIM 技術應用于預制構件深化設計階段，有助于構成利用性較高的構件族庫，便于后續項目的應用。

3 族庫的單一構件化到整體化

3.1 族庫單一構件的分析研究

預制裝配式建筑的拆分模型中，最小的拆分單元即為“單件化”。本文從單件化入手，建立基本的族庫。

（1）首先建立參數化標準單一構件族庫。將拆分好的圖紙中的預制構件按一般構件到特殊構件的形式進行劃分，將預制梁、板、柱等劃分為一般構件；預制樓梯、陽臺、挑檐等劃分為特殊構件。

（2）在BIM 軟件中進行參數化建模，以滿足不同項目之間對構件的尺寸、材料等的不同需求。

（3）將建好的預制構件模型，借鑒合同清單的編碼規則，對預制構件進行編碼。

（4）運用參數化標注構件信息，建立信息化三維模型；

（5）分析三維模型的特征，把設計模型對象變成一個類似目標函數的形式保存在模型系統中。設計模型一旦建立，可通過目標函數更改構建屬性信息［11］。

建模人員將建好的單一構件的模型分別歸為所屬類型族，然后再將族庫上傳至云平臺。這樣，族庫就形成了具有較強技術集成的預制裝配式建筑所需的龐大數據資源庫。在后續研究過程中，根據實際情況，對族庫進行擴充。

3.2 族庫的單一化到整體化

基于BIM 可視化、虛擬化特點，對建好的族庫中的單一構件進行預拼裝。根據功能模塊的劃分，將具有同中性質和功能的構件組合成一個空間模塊；然后在每個單一模塊中進行各專業設備的預拼裝；最終將預制構件拼裝成不同功能的模塊。

根據圖紙的空間組合，將構建好的模塊進行建筑層的預拼裝。完成建筑層的拼裝后，下一步進行建筑物的整體組合，首層和標準層，標準層與頂層。層與層之間的節點連接件是重點，它的處理涉及整棟建筑物的整體穩定性和抗震性。在模型組合時，發現基于目前的BIM 技術可以實現虛擬的各個層之間拼裝的垂直度。

4 結論

本文結合BIM 技術對預制構件進行深化設計，建立構件族庫，有助于提高預制裝配式建筑的設計質量、施工效率。族庫的建立不僅在勞動力成本上大大降低，而且也有助于資源的大量節約。