探討裝配式建筑設計中的BIM方法

王聰

（中煤科工重慶設計研究院（集團）有限公司，重慶 400016）

0 引言

目前，我國非常重視裝配式建筑的發(fā)展，BIM技術(shù)是指建筑信息模型。關(guān)鍵的工藝為通過設計元素來構(gòu)建基本組件，并對于物理方面性質(zhì)還有材料方面數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)化處理，布設廣泛且全面的信息數(shù)據(jù)庫。在城鎮(zhèn)化建設逐步加快的背景下，國家對于建筑工程設計也更加重視，先進的建筑技術(shù)以及優(yōu)秀的設計理念可以讓建筑更加實用和人性化，整體提高我國建筑行業(yè)的綜合實力。人們越來越重視能源和資源的節(jié)約，并開始探索減少污染的有效方法。應用預制施工技術(shù)在工廠完成，施工現(xiàn)場工作量大幅減少，不會產(chǎn)生太多灰塵和噪聲，有效減少污染排放，在工程中可以回收大量材料，這也體現(xiàn)了節(jié)約能源和保護環(huán)境的優(yōu)勢。裝配式建筑是具有建筑物主體結(jié)構(gòu)、墻壁和墻壁、裝飾、管道等部位的建筑物，是使用組裝構(gòu)件的綜合建筑物。一般來說，建筑物的梁、板、柱、墻的大部分或全部都是子構(gòu)件，每個構(gòu)件都是根據(jù)加熱、電力、室內(nèi)圖紙?zhí)崆奥裰玫模S預制后運到工地組裝。利用BIM技術(shù)，可以為項目下一步?jīng)Q策提供準確可靠的數(shù)據(jù)信息，可以整合共享整個項目的所有數(shù)據(jù)資源，可以提前進行風險預判并及時調(diào)整項目周期，可以預算成本來選擇不同的實施方案，極大地提高了工作效率，降低損失風險。

1 裝配式建筑概述

目前，中國可持續(xù)發(fā)展的理念有很大的發(fā)展，并開始應用于建筑行業(yè)。過去建筑業(yè)是勞動密集型產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)成為新時期建筑業(yè)發(fā)展的限制因素。目前中國的人力成本仍在上漲。應用工廠化施工可以大大減輕施工現(xiàn)場的工作壓力，節(jié)約大量的勞動力，在解放生產(chǎn)力方面非常明顯，保證施工效率，有效節(jié)約施工周期，降低施工周期控制難度。裝配式建筑工程可以結(jié)合目前建筑工程的施工，提前應用零部件進行加工，工廠可以完成墻板和橫梁等部分加工，甚至可以直接埋在電線上安裝門窗等，很多墻面裝飾材料也可以由工廠自行制作。這些零部件在工廠加工完成后，可以應用到模具上工作，大大提高產(chǎn)品的標準化度，技術(shù)標準的統(tǒng)一也更加方便，工廠加工完成后可以直接到施工現(xiàn)場組裝。與設備安裝一樣，這個過程可以實現(xiàn)標準化，還可以避免材料的浪費。

2 BIM方法于裝配式建筑設計中的具體應用

2.1 裝配式建筑設計的協(xié)調(diào)性

BIM的主要作用是減少和消除設計、建造和運行中的不確定性和不可測性。這從根本上消除項目設計、開發(fā)、施工、運營和維護等幾個階段之間的通信障礙和信息差距，充分實現(xiàn)整個施工過程中的生命全周期管理。對裝配式建筑設計和施工環(huán)節(jié)起著關(guān)鍵作用的是整體建筑的協(xié)調(diào)性。在實際工作中，BIM技術(shù)可以實現(xiàn)跨部門多人員協(xié)同工作，合理劃分各部門責任范圍和工作內(nèi)容。BIM技術(shù)應用于整個項目過程中，在初期就合理梳理好各部分職責內(nèi)容，在實際調(diào)整中也會合理應變，解決了工作人員的溝通難問題，減輕人員溝通壓力，也能預估項目整體合理的人力投資成本，促進大家團結(jié)協(xié)同完成工作內(nèi)容。BIM技術(shù)的使用不僅使設計師在直觀的三維模型中獲取建筑的相關(guān)信息，同時也給制造商、施工人員等全面的建筑設計數(shù)據(jù)信息。BIM技術(shù)可以選擇出那些未經(jīng)調(diào)整的數(shù)據(jù)，極大縮短手動搜索時間，提高工作效率。同時，相關(guān)職員可以第一時間獲取被修改后的圖紙，保證了信息傳遞的實時性。這些成果都有利于各方協(xié)調(diào)溝通，每次修改反饋都會在三維模型中直觀展現(xiàn)出來，不斷優(yōu)化直到各方滿意然后確定方案，通過BIM技術(shù)的輔助，使不同專業(yè)涉及人員都可以避開次要問題，針對關(guān)鍵直觀問題進行溝通，相對來說更加高效和順暢，這樣保證在施工過程減少溝通成本。

2.2 裝配式建筑設計的建模

在進行實際施工前，應當首先設計相應的裝配式建筑模型，以為后續(xù)的施工工作提供參考。在當前的科技社會，為了保證設計方案有一定的技術(shù)支持，設計師在進行模型設計時需要采用合理的技術(shù)手段，以保證模型的可靠性，為后續(xù)的施工工作提供參考。BIM技術(shù)最直觀的展示就是模擬模型效果，可以提前進行操作模擬實際情況，來幫助工作人員來有效測試方案的有效性、安全性，在實際操作前就規(guī)避模擬出現(xiàn)的風險。BIM技術(shù)可以對建筑物的實際個體和抽象個體進行建模。裝配式建筑經(jīng)常會碰到當?shù)氐臋C電管線問題，建筑施工設計需要根據(jù)當?shù)氐臋C電管線的分布情況來進行具體的施工，目的就是保證建成的建筑物可以合理有效地利用當下的線路。在模擬模型中直接展示各線路的規(guī)范方法，來進行多次檢測來測試合理性，避免在施工過程中出現(xiàn)線路問題。建筑模型不僅具有一定的參考意義，而且其動態(tài)化控制的特點對于建筑施工也具有一定的積極作用，基于建筑模型的該特點，相關(guān)的工作技術(shù)人員可以制定合理的進度計劃，控制整個工程的施工進度。通過對BIM技術(shù)的應用，實現(xiàn)裝配式施工工作與相應技術(shù)的完美結(jié)合。裝配式建筑設計建模如圖1所示。

圖1 裝配式建筑設計建模

2.3 裝配式建筑的優(yōu)化設計

BIM技術(shù)在建筑設計中通過分析各方面詳細數(shù)據(jù)進行整體的系統(tǒng)優(yōu)化，比如建筑的幾何結(jié)構(gòu)、圖形設計等，在施工過程保持對各方面的監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)變化來及時調(diào)整生命周期進度。BIM技術(shù)的使用也會帶來巨大的社會經(jīng)濟效益，有效減少各個建設步驟的成本和風險，為整個建設產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展作出了巨大貢獻。在當下使用BIM技術(shù)，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎，將搜集的詳細數(shù)據(jù)進行整合分析，在初期就可以解決數(shù)據(jù)動態(tài)管理、優(yōu)化方案選擇、施工成本控制等問題。在實際開展施工過程中，也可以根據(jù)不同階段來收集數(shù)據(jù)展示動態(tài)的計劃步驟。這些都在根本上保證控制成本的問題，同時也體現(xiàn)出綠色設計新理念。

2.4 可視化技術(shù)

BIM模型的可視化可以說是BIM技術(shù)最重要的一個功能。BIM技術(shù)主要是根據(jù)3D模型技術(shù)進化而來，使用3D模型技術(shù)，可以向用戶展現(xiàn)建筑物的各種構(gòu)成要素，這也是現(xiàn)代領域的一門新技術(shù)。3D動態(tài)圖與二維圖相比，存在很大優(yōu)勢，3D效果圖在展示建筑局部細節(jié)，內(nèi)部架構(gòu)展示清晰，工作人員應用3D動態(tài)圖工作方便，3D建模效果圖與實際建筑差距不大，能夠展示出建筑內(nèi)部以及外部整體觀感效果，3D建模功能能夠完整、準確地體現(xiàn)出建筑物結(jié)構(gòu)各個要素的空間位置和特定形狀。同時還可以從各個方面和角度觀察建筑物的構(gòu)件，優(yōu)化設計方案。在裝配式建筑設計的預備階段，BIM三維技術(shù)的出現(xiàn)讓非專業(yè)用戶能夠直觀地理解建筑物的構(gòu)成要素和實際布局。在BIM技術(shù)的輔助下，工作人員可以進行系統(tǒng)科學的數(shù)據(jù)分析，獲取更加準確可靠的數(shù)據(jù)模型，可以有效避免計算失誤的設計細節(jié)問題，降低工作人員的壓力，項目進度也在合理調(diào)節(jié)預期中進行調(diào)整，最終的建筑質(zhì)量也有保障，可視化技術(shù)如圖2所示。

圖2 可視化技術(shù)

3 結(jié)語

在社會的發(fā)展、技術(shù)的進步、建筑業(yè)的發(fā)展過程中，大量的材料和技術(shù)已經(jīng)投入，現(xiàn)在人們重視建筑工程的施工效率和質(zhì)量，同時對節(jié)能和環(huán)境保護問題給予一定的重視，很多綠色施工技術(shù)和文明建設的理念必須得到接受。由于傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的廣泛應用，在住宅項目中廣泛使用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，對促進裝配式建筑的發(fā)展和住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展起到重要作用。BIM技術(shù)在建筑領域的作用越來越大，主要是因為BIM技術(shù)具有很多優(yōu)點，不僅體現(xiàn)在建筑工程設計的簡單性上，在建筑工程設計費用也是大大降低。利用BIM技術(shù)，設計師可以及時發(fā)現(xiàn)裝配式建筑設計中存在的問題，快速制定有效的解決方案，降低施工過程中面臨的種種疑難問題的發(fā)生率，從而提高裝配式建筑設計的科學性和合理性，全面提高裝配式建筑設計方案的質(zhì)量。