BIM 技術在預制裝配式建筑設計中的應用

徐創新

（南京雅寧房地產開發有限公司，江蘇 南京 210000）

1 BIM 技術設計預制裝配式建筑

1.1 BIM 概述

BIM 技術在建筑設計方面將傳統的以二維平面信息為主的設計方式轉化為以三維甚至五維立體信息為主的設計方法。該技術通過建筑信息的建模來實現建筑結構設計、三維可視化模擬、周期管理、成本管理等眾多管理工作，不同專業的設計人員可以通過視覺觀察的方式直接進行建筑信息的解讀、溝通和協調，打破了專業差異造成的溝通困難，是未來的主流發展方向。

1.2 預制裝配式施工設計概述

在過去的建筑施工過程中常常在施工現場來完成各種建筑基礎的澆筑、管材的現場配置和安裝等作業，這種施工方式會進一步導致各種作業面雜亂地交織在一起且施工的安全風險也因此而變得非常高。例如，垂直作業面上的交叉作業會導致物體打擊傷害的風險大幅度增加。預制裝配式施工的思路是將一些具備條件的建筑結構在預制廠進行事先組裝，然后在運輸至施工現場進行整體安裝。顯而易見的是這種建筑設計方法在有效規避傳統施工技術部分缺陷的同時提高整體的施工效率[1]。

1.3 應用分析

（1）協同設計。缺乏有效的信息溝通渠道導致傳統的建筑設計方法難以實現不同專業之間的協同設計，而這種情況也會進一步導致設計效率低下、設計出現錯誤的概率上升等問。BIM 技術的運用可以讓不同專業的設計人員通過設計結果的融合與共享來達到有效地協同設計。通常情況下有些專業的設計工作需要建立在其他專業的設計基礎之上。如果采用BIM 技術可以讓建筑設計人員利用可視化的三維立體模型來開展不同專業之間的高效率配合[2]。

（2）便于糾錯。傳統的基于二維建筑信息設計的方法導致不同專業的設計人員難以有效地理解其他專業的設計圖紙，進而有可能在相互配合的過程中發生難以預料的錯誤。BIM 技術通過三維可視化的模擬技術將那些二維的平面圖紙轉化為可以通過眼睛直接觀察到的立體結構，這樣就可以讓不同專業的設計人員通過電腦模型直接發現設計過程中存在的管線沖突、結構沖突或者其他方面的設計缺陷。

（3）便于預制構建的標準化設計。裝配式建筑設計的一大特點就是將事先設計好的各種小單元建筑構件通過組合拼接地方式形成更大的建筑結構。通常情況下建筑設計人員可以把同一類型的功能模塊設計成多種尺寸和樣式以便于在設計過程中進行快速的調整。例如，建筑物種門窗結構往往只是在尺寸和樣式上存在一定的差異，設計人員可以在日常工作中對這一類建筑結構的類型進行長期地積累，進而在設計過程中方面地開展設計風格地更換。

2 BIM 技術與現場綠色施工

2.1 BIM 與材料的節約

首先，裝配式建筑施工過程中需要對大量的設備、管線、電纜等裝置進行設計和安裝，建筑結構和各種配套設施的復雜性以及設計人員之間的配合不協調導致不少設計存在缺陷，進而在實際施工過程中造成比較嚴重的施工材料浪費問題。BIM 技術的運用可以讓建筑設計人員通過三維可視模擬發現設計存在的各種問題并及時采取措施進行補救，例如，管線的碰撞，材料浪費問題自然會得到有效的規避。

2.2 BIM 與土地的節約

BIM 技術可以通過對建筑物模型參數的修改來迅速地完成設計地更改和優化，進而可以通過該技術對建筑場地進行動態化的管理。在整個施工過程中始終通過這種方式讓場地的使用率處在一個比較高的水平之上。而在建筑物的初步設計中可以通過結構上的對比和優化將整個建筑物對土地的利用率提高到一定的程度。

2.3 BIM 與水的節約

由Autodesk 公司專門為了建筑信息建模開發的Revit 系列軟件可以幫助工程技術人員設計施工現場的臨時給排水管網系統，工程技術人員完全可以在此基礎上建立可循環的水處理系統。設計重點是建筑施工企業臨時生活區中的生活用水系統、施工現場的混凝土結構養護用水以及除塵清潔用水等等。工程技術人員可可以利用BIM 技術和相關的軟件對水系統的回收能力進行有效地模擬。

2.4 BIM 與能源的節約

①Revit 軟件還可以幫助工程技術人員開展施工現場照明系統的三維可視化模型的建立，這一功能可以幫助工程技術人員通過科學地模擬來實現施工現場照明系統的節能設計。其關鍵是如何在施工區域內布置數量最少的燈具同時還要滿足現場照明的需要。②BIM 技術強大的三維建模能力和施工前糾錯能力可以有效地減少設計失誤造成的施工材料浪費、能源浪費等，這些益處都能直接地或者間接地起到節約能源的作用。

2.5 BIM 與環境保護

首先，建立在BIM 技術上的裝配式建筑施工方法可以大幅度提高施工現場的作業速度，進而有效地減少了建筑施工造成的噪音污染對周邊人群的影響。因為預制裝配式施工將大量的建筑構建在預制廠中提前進行了安裝，進而可以大幅縮減施工現場的工程量和作業時間。

3 實例分析

3.1 項目概述

G21 項目位于南京市浦口區江浦街道，該地塊為二類居住用地，用地面積32621.8m2，根據相關政策要求，中糧項目9 棟樓的預制裝配率均需滿足≥50%的要求。該項目屬于綠色設計標識認證最高級別，在整個江蘇省排前10 名，為南京區域公司第一個三星認證的小區。

3.2 BIM 的應用分析

（1）該項目在建設過程中廣泛使用BIM 技術來實現預制裝配式施工，例如，使用BIM 技術來建立建筑模型并完成預制裝配率報表。同時該項目還使用BIM 技術實現對G21 地塊項目的深化設計，例如對剪力墻、保溫墻板、陽臺隔墻以及預制樓梯等進行深化設計，如圖1 所示。

（2）本項目在綠色施工方面的應用可以從環境監測中得到充分的體現，該項目通過BIM 軟件對項目的噪音情況、建筑垃圾清理程度、工地污水的排放情況以及PM10 粉塵顆粒物等進行實時化的、智能化的監管，從而滿足綠色施工的要求。

圖1 G21 項目標準層BIM 模型

4 結束語

綠色施工和預制裝配式施工憑借各自的重要作用成為現階段建筑設計和施工過程中的重要發展方向。BIM 作為一種非常強大的建筑信息模擬技術在以上兩種施工技術中都具有非常重要的應用價值，本文從技術層面研究了BIM 技術在以上兩種施工方法中發揮的作用。