探討裝配式建筑設計中的BIM方法

胡昱昆（湖南建工集團有限公司，湖南 長沙 410001）

現(xiàn)代工程建設正朝著科學化的方向發(fā)展，施工圖設計是工程建設中非常關鍵的階段，設計計劃的管理效率會直接影響建設項目的施工效率，甚至會危及裝配式建筑質量。因此，在制定施工設計方案過程中，運用BIM等技術，可以為設計與裝配式建筑提出新的發(fā)展思路，并確保整體工程的質量。

1 BIM技術在裝配式建筑設計與應用特點

1.1 促進工程項目的協(xié)調

BIM技術可以根據智能技術分析數據和信息，根據不同技術和專業(yè)交叉問題的集合協(xié)助工程建設全方位的協(xié)調進行，為項目的重要環(huán)節(jié)提供大量幫助。在工程建設項目的整個過程中，BIM的協(xié)調服務項目甚至可以滲透到每個階段。建設項目部門都可以與BIM協(xié)調相處的所有問題進行溝通，避免出現(xiàn)裝配式建筑無法解釋或過于模棱兩可的情況，確保建設工程建設順利進行。

1.2 BIM模擬性特點

BIM技術在仿真方面相對較強。它不僅可以模擬裝配式建筑物的外部形狀，還可以模擬裝配式建筑物的內部結構，并且可以在各種實體模型上執(zhí)行模擬級別的實際操作。在項目建設之前，首先應用收集到的各種不同數據信息的方法。根據BIM技術，可以在計算機上建造完整的裝配式建筑物模型，根據BIM工程施工仿真模擬，對相關問題進行調整，以獲得更合適的方案設計。值得一提的是，BIM技術還可以在模擬級別上模擬特定裝配式建筑物的特征。例如，它可以在發(fā)生地震時模擬消防員的救援線，以及工程樓內人員的實際逃生路線等，使用傳統(tǒng)的二維工程圖很難做到這一點。

2 BIM技術在裝配式建筑設計中的重要作用

2.1 裝配式建筑模型三維可視化

BIM技術可以基于2D工程圖構建3D裝配式建筑模型。此功能將傳統(tǒng)的平面設計轉換為三維設計方案，方便設計人員掌握設計模型的要點，并能直接觀察到三維裝配式建筑模型的錯誤造型設計，減少了裝配式建筑設計與建造的困難因素，提高了裝配式建筑規(guī)劃設計的安全效果。

2.2 裝配式建筑信息集成化

在此階段應用BIM技術的關鍵是信息內容數據庫的查詢，并且基于三維體系結構模型的產生來創(chuàng)建數據庫查詢。它不僅包括裝配式建筑設計計劃信息，還涵蓋從項目設計到工程設計的所有內容。實際工程建設的信息材料要比涵蓋整體工程建設過程的各種信息資源高。每個階段都可以使用交互式軟件轉換為數據庫系統(tǒng)，傳輸實體模型數據，確保建設項目的基本實體模型信息內容在基本建設的整個過程中保持一致。

2.3 優(yōu)化裝配式建筑方案

兩者之間的BIM軟件和配套設施的各種優(yōu)化工具，可以對復雜的建設項目進行改進，并取得有效的改進效果。BIM集成了5D技術來完成建設項目的計劃方案改進，將項目設計與長期投資分析緊密結合，并根據計算得出設計方案變更對收益率的風險關聯(lián)。之后，可以在施工項目中隨時隨地更改施工方案，并獲得反饋。

3 裝配式建筑設計與建造BIM技術的應用要點

3.1 裝配式建筑方案輔助設計應用要點

BIM技術不僅是信息技術的物理模型，因為物理模型最初是在信息內容的支持下創(chuàng)建的。因此，它可以合理快速地反映出信息內容的變化，這也是許多室內設計師在裝配式建筑規(guī)劃設計過程中使用的一種新方法，是典型的參數化建模，如圖1所示。在為非常復雜的工程裝配式建筑制定設計計劃的情況下，使用參數化設計的三維建模軟件對計劃進行更改可以合理地控制工程裝配式建筑物的形狀。參數化設計方案的關鍵是參數更改后，對于工程裝配式建筑物的形態(tài)做出必要參數更改。設計人員為設計方案和實際性能指標，還有與裝配式建筑規(guī)劃完成相關比較和分析的任務后，篩選出更有效的計劃對其進行更改。另外，必須更改工程裝配式建筑物的主要參數，以進一步提高裝配式建筑物的設計和管理質量。

圖1 BIM技術的應用設計圖

3.2 設計協(xié)同優(yōu)化

協(xié)同設計方案是工程和裝配式建筑設計與裝配式建筑中必須解決的關鍵問題，根據特定的基礎結構條件來查找并不是很困難。二維施工圖在協(xié)同管理方面存在很多困難，特別是當某些建設項目的設計非常復雜時，難度可能會更高。由于工程裝配式建筑的設計計劃是一個跨越多個技術專業(yè)并且需要許多人協(xié)作的項目，因此技術專業(yè)的特征是不同的，設計概念也會有很大差異。在設計計劃中，會存在設計漏洞或設計矛盾，很可能會出現(xiàn)返工現(xiàn)象。如果將BIM技術應用于工程裝配式建筑設計中以執(zhí)行前瞻性設計計劃，則可以合理地集成分析數據，檢查不同設計方案之間的差異。此外，將更直觀的形狀應用于多樣化的信息內容，向設計人員展示，設計師可以仔細觀察工程圖的實際三維效果，充分發(fā)揮自身專業(yè)領域的技能，使設計方案得到進一步改進。

3.3 BIM技術模型在碰撞檢查的應用

對于裝配式建筑設計計劃，特別是管線設計計劃，設計人員通常盡可能多地處理預制部件問題，傳統(tǒng)的2D工程圖很難顯示工程裝配式建筑物的建造情況，因此不可能充分反映裝配式建筑系統(tǒng)彼此之間的碰撞狀況，或預制構件與工程裝配式建筑系統(tǒng)之間的沖突。由于2D工程圖的準確性不足，在工程施工中容易忽略一些碰撞問題，這給工程施工帶來很大的不便。BIM技術是根據多層三維裝配式建筑模型制定的工程裝配式建筑設計計劃中。另外，在模擬練習的基礎上進行了碰撞測試。這樣，管線沖擊問題可能會更加清楚。在數據可視化設計計劃環(huán)境中，可以幫助設計計劃人員進行項目設計的改進，并盡量避免可能發(fā)生的管線沖突。

4 BIM技術在裝配式建筑設計中的實際應用

4.1 BIM技術在可行性研究階段的應用

裝配式建筑規(guī)劃的第一個階段是工程項目的項目可行性階段，這是確保工程質量的基礎。必須對工程裝配式建筑的自然環(huán)境進行大量的分析和科學研究。BIM技術可以為裝配式建筑模型生產的數據可視化設計計劃。投資者可以使用該物理模型來弄清建設項目中可能發(fā)生的項目投資消耗問題，及時進行更正，這將明顯控制成本并提高施工質量，避免因管理決策的變更而導致成本上升問題，并將架構規(guī)劃設計的早期管理決策集中在整個項目過程中。

4.2 BIM技術在裝配式建筑模型上的應用

選擇BIM設計方案不僅可以處理傾斜平面的復雜定位問題，還可以使用BIM技術開發(fā)出協(xié)調的三維設計方案，以確保裝配式建筑規(guī)劃施工與機構的靈活運作。裝配式建筑規(guī)劃行業(yè)中的裝配式建筑模型生產是一種材料，可以完善裝配式建筑規(guī)劃和施工團隊的設計理念。在實際設計過程中，裝配式建筑模型制作具有很高的使用價值，不僅包括裝配式建筑設計與設計的各種課程和核心概念。裝配式建筑物理模型的構建必須首先建立裝配式建筑的某些物理標準，以確保可以開展設計并添加核心概念，然后逐步建立裝配式建筑物的實際情況和實際特征，并對裝配式建筑物內部和外部進行多維分析，確保裝配式建筑物的合理性。

4.3 BIM技術在建設施工階段的應用

裝配式建筑的建設施工是計劃設計的實施，傳統(tǒng)的平面設計使用2D工程圖，導致工程施工可行性分析不完善，工程施工工期不確定，工程施工效率低下等問題，將嚴重危害裝配式建筑質量，使用BIM技術可以合理地防止此問題。BIM技術還可以解決在施工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的設計錯誤或工程和施工技術之間的矛盾。它將各個技術學科之間的信息內容聯(lián)系起來，可以合理地防止設計計劃中發(fā)生矛盾，縮短工期，合理協(xié)調各種工程和建造技術之間的差異。使用BIM技術可以計算出項目建設計劃中的關鍵問題，立即進行計劃設計改進，合理降低項目投資成本，提高建設質量。

4.4 BIM技術在運行維護階段的應用

BIM技術可以存儲項目建設各個環(huán)節(jié)的信息內容，社區(qū)業(yè)主可以根據自己的需要查看不同環(huán)節(jié)的信息內容。如果需要做出更改，則將同時升級BIM實體模型的主要參數，改進整體實體模型。BIM技術可以對工程項目進行實時分析，獲取工程裝配式建筑的特征、容量、應用狀態(tài)等基本信息，并根據場地條件顯示更合適的施工方案，總之采用BIM技術對裝配式建筑的后期運行維護管理，能夠提高工程管理的質量。

5 結語

總的來說，盡管當前的BIM技術在裝配式建筑設計過程中仍處于起步階段。但是作為一種新型的管理技術，在特定用途時下，其使用價值已引起廣泛關注。例如，設計計劃、檢查、工程圖、練習、演算；工程施工過程中活動場所的布局、圖紙審查記錄、工程施工模擬和工程施工審查、安全技術公開、預制件生產加工、安裝模擬、進度控制、安全質量和安全檢查、工程量清單和配置管理；在運維管理階段中使用三維可見性，并整合全息投影信息內容。完善的管理運維服務，學習培訓和遠程診斷，工藝流程仿真等。因此，在裝配式建筑進行全生命周期管理過程中對BIM信息模型不斷地進行補充完善和使用，可以讓這項技術引導之后的工程質量獲得更多提高。