BIM技術在裝配式建筑設計中的運用

張翔宇 白玲玲

【摘要】近年來，裝配式建筑工程是建筑行業的建設主體，裝配式建筑工程施工較便捷，不易產生施工問題，且能很好地保證施工質量。但在進行裝配式建筑工程施工前，必須做好設計工作，才能確保各項施工工序的嚴格落實，實現良好的施工質量。采用BIM技術，設計方案能呈現可視化效果，并能根據建筑工程的結構狀態，對各項施工工序進行協調和優化，確保各項施工工序有條不紊地進行。文章重點針對BIM技術展開分析和研究，提出BIM技術在裝配式建筑設計工作中的應用要點，有效提高了裝配式建筑設計的整體質量和效果。

【關鍵詞】BIM技術;裝配式建筑;設計

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.02.051

建筑行業是國民經濟重要構成，對其他產業健康、穩定發展起到保障作用。為使我國經濟穩中推進，建筑行業應積極改革，將建筑能耗量降至最低，短縮工期，最大限度提升建筑工業化水平。BIM 技術的開發與應用，在維持裝配式建筑設計優勢特征基礎上，助推建筑物設計踐行智能化、數字化發展路線，明顯提升裝配式建筑各部件設計準確度，打造高品質項目。

1、裝配式建筑

裝配式建筑又稱建筑工業化，即由工廠制造生產、現場進行安裝的集成式建筑物，工廠生產的構件包括梁、板、柱、剪力墻、樓梯等，這種建造模式符合當前社會發展趨勢，向人

們展示了建筑業的全新圖景，建筑物也可以像生產商品一樣，工廠批量生產標準構件，運送至工地后像搭積木一樣進行拼裝即可。裝配式建筑的主要特征如下。

1.1功能多樣化

①裝配式建筑外墻設計有保溫的功能，能夠實現冬暖夏涼的效果，節約了空調的使用次數，減少對空氣的污染，達到節能減排的目的;②裝配式建筑的墻體和門窗的密封性較好，隔聲效果好;③防火、抗震性能好。

1.2施工裝配化

裝配式建筑大量的構件是由工廠生產完成，可以實現保溫、隔熱、裝修一體化設計和施工，保溫隔熱板及裝飾面可隨預制構件在工廠生產完成，或者預制構件上預留裝飾面板的埋件，既保證了保溫隔熱、裝修質量，又能加快工程整體進度，簡化現場施工工序，減少施工時產生的廢料及噪聲。

1.3設計多樣化

目前的建筑設計多以房間內的固定格局為主，房屋的整體運用不是很靈活，而裝配式建筑可以避免這些缺點，其主要特點是可以進行空間的大小分割，根據住戶的需求來配置。

1.4系統化和集成化

裝配式建筑體現了工業產品社會化生產的理念，從設計階段到生產、施工階段都是各專業密切配合、相輔相成的，需要設計、生產、運輸、安裝等各行業人力、物力協同配合、共同推進，才能完成裝配式建筑的建造。

2、BIM技術

BIM是將建筑實體信息化、數據化的集成技術，在建筑全生命周期為不同專業提供信息、數據的共享和交互，達到融合各方共同協作，高效完成項目的作用。BIM 具有以下幾點特征。

1）可視化。通過BIM將項目的三維模擬實體直觀地展示出來，并讀取不同構件的詳細信息，在設計階段協調不同專業把建筑不同部位的碰撞、誤差等問題及早發現并修改，大大提高了施工效率，節省了成本。

2）可協調。通過 BIM 三維模型在設計階段發現各專業的設計缺陷及不同專業間的碰撞點，及時協調設計方及建設方解決問題。

3）可模擬。設計階段，設計師利用軟件對建筑物模型進行日照、節能分析，對建筑物造型、外立面進行優化。施工階段，可以進行堆場、施工路線和次序的模擬，優化現場施工，提高效率。運營階段，運用模型對建筑物進行全程監控，也可以為突發狀況進行模擬，提前準備應對方案。改建階段，對改建過程進行模擬，建立改建后模型，方便指導施工。

4）可出圖。BIM模型可以實現把模擬、優化后的三維模型轉化為二維平面圖紙，同時可以為相關單位提供工程量統計結果、碰撞報告等信息。

5）可集成。BIM模型可以涵蓋項目不同專業的信息，形成一個完整的數據庫，對項目信息進行集成，集中處理。同時也可以根據項目需求應用各種信息化、智能化手段，如：RFID（Radio Frequency Identification，無線射頻識別） 技術、3D打印、4D 模擬施工、5D 成本控制、物聯網等，充分體現了 BIM可以集成各方面信息的優勢。

3、BIM技術在裝配式建筑設計中的應用

3.1三維建模與圖紙設計

將BIM技術用于裝配式建筑預制件設計過程，有益于提升工程設計相關指標準確度和工作效率質效。在具體實踐中可組織設計人員利用BIM三維虛擬仿真系統規劃設計裝配式

建筑物模型，親自前往建筑場區考察，精確采集地質勘測、建筑測繪等諸多信息，基于BIM技術建設完善化數據庫，快速傳送各種數據。BIM系統可智能分析數據信息，組織設

計人員進行操作、控制，在短時間內精確設計出建筑構件規格大小，快速模擬設計建筑體造型。

BIM還能結合技術策劃要點，合理設計裝配式建筑的平、立、剖面圖，在達到使用功能的基礎上，利用模數協調的方法，將提升末班使用率與體系集成度設定為目標，不斷提升圖紙設計水平。結合裝配式建筑施工特征，在設計平面圖紙時要考慮墻板組合問題，加強不同專業之間的協同性，循序漸進實現建筑設計的模數化、標準化。

3.2拆分預制部件、優化整體設計水平

采用BIM系統分析建筑結構模型，設計人員把結構模型整合至計算機系統內部，精確、全面獲得建筑預制件所有信息，及時有效采集利用材質、規格等諸多信息，以此為據分析結構特征，有針對性整改預制件，滿足裝配式建筑設計現實需求。在初步選定裝配式建筑構件后，采用BIM技術仿真模擬整體結構。確保裝配式建筑模擬合理、有效，綜合模擬結構各項性能指標。把BIM模型轉型為有限元分析，考慮建筑結構有限元分析內的整體結構，測算出擬建建筑彈性模量，依照測算結果，整體優化裝配式建筑整體設計水平。

3.3指導施工

將BIM技術用于建筑工程領域中，主要涵蓋如下兩方面內容，一是施工管理;二是現場質量檢測采用BIM技術全程模擬施工流程，對現實施工活動做出科學指導，優化資源，減少工程建設成本。

3.4日常運維管理

調查研究表明，很多建筑在生命周期內的費用耗損均始源于使用階段，當每個建筑平均使用年限超出7年，其耗用運維費用顯著超出建筑自身造價，建筑工程費用耗損始終處

于不均衡增長狀態中。為提高運營商經濟效益，需要使用專業化建筑運維管理，裝配式建筑施工階段在維修設備時需數次采集信息，但因采集信息數量及類型過多，出現遺漏情況在所難免。

將BIM技術用于裝配式建筑日常運維活動中，建設完善化信息管理系統，實時監控建筑內設備運行狀況，及時發現各類安全隱患，做到防患于未然。BIM技術建模能篩選出可重復利用的資源，經回收處置后再應用，將資源浪費量降至最低。

結語：

有效結合近階段我國裝配式建筑的整體發展狀況，需要從裝配式建筑的設計施工以及構建的生產等各個方面進行有效的融合，以 BIM 技術為基礎對裝配式建筑工程設計，有效提高裝配式建筑設計工作的整體質量和科學性，推動我國建筑產業不斷向前發展。

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