BIM技術在裝配式建筑深化設計中的應用

袁云霞

（中國建筑第二工程局有限公司華東公司）

1 引言

本文在對裝配式建筑BIM應用研究的基礎上，結合我國BIM技術的應用現狀，基于BIM的建模和BIM模型的應用，研究BIM在裝配式建筑中的應用。在建立BIM信息平臺的過程中，產業合作發生了根本變化，BIM建模技術的使用促進了綠色建筑的發展，優化了綠色工程項目的設計，提高了項目質量，降低了成本和安全風險，并提高了項目效益[1]。

2 裝配式建筑和BIM技術概述

2.1 裝配式建筑

預制建筑是指使用預制組件在現場組裝的建筑物。與傳統的現澆建筑相比，這種建筑具有施工速度快、省力、污染少、建筑環境質量高的優點，但缺點是結構設計困難、整體性差等。目前，我國預制建筑的發展還處于起步階段，市場份額還不大。主要原因是：①公眾對裝配技術的理解不夠；②沒有對預制構件進行推廣、改進和開發，對系統及關鍵技術沒有集成創新。

2.2 BIM技術

BIM技術是基于相關信息和數據的建設項目，它使用數字信息模擬建筑物的真實信息，并使用三維建筑模型實現諸如項目監視，設備管理，數字處理和項目管理之類的功能。BIM具有以下特征：信息完整性和信息相關性、連通性、可視化、可用性等。當用作最終裝配信息管理平臺時，BIM可以為客戶提供直觀展示。從建筑物的整個組件開始，將組件進行組裝以形成整個建筑物，可以在設計中標準化標準組件和設備數量，并且可以建立數據庫、組件和設備系統。在設計過程中，所有組件都在BIM平臺上編碼，并且在該過程中創建組件，每個組件用二維代碼作為標識，并與BIM組件參數和構造圖結合使用，進行精確預制。在施工現場，二維代碼用于識別組件，提高了施工效率和精度[2]。

3 探索BIM技術在預制建筑設計中的重要性

目前，預制建筑項目的開發建設主要體現在滿足節能、減排、省工、加速工業發展方面。與傳統的建筑設計不同，預制建筑的設計周期更長，需要更多的工作和復雜控制。為了提高這種體系結構的可靠性和發展性，相關構件將使用BIM技術，使其實際的仿真、信息和可視化功能在實踐中發揮作用，從而促進行業的健康穩定發展。但是由于缺乏標準化的管理，BIM技術的應用效果不理想。為了加快建筑業的可持續發展，項目建設者在針對BIM技術的人員問題、技術問題時，需要改善BIM的技術措施，加強預制構件的管理。因此，預制構件設計的復雜性可以得到有效控制，滿足人們對居住環境舒適和節能環保的需要。

4 BIM技術在預制建筑規劃中的應用現狀

BIM技術廣泛用于建筑行業，對于BIM技術在預制建筑物規劃中的使用，預制構件的市場環境仍處于起步階段，存在諸如預制構件的制造商有限、生產能力低、工藝質量控制不充分以及設計、加工集成性差等問題。另外，在人員方面，由于產業鏈資源有限，人員的設計能力和技術水平不高，因此，預制設計項目的成本無法達到預期的控制目標。一些預制建筑物價格便宜，這在很大程度上阻礙了建筑行業市場化的發展。在標準化方面，BIM技術在預制構件設計中的應用效果尚未形成模塊化、標準化和集成化的設計過程，從而導致了構件制造、現場機械設備運行等目標未能實現。因此，BIM技術人員應深化視角，通過不斷優化技術的應用水平和過程控制措施，使裝配式建筑在行業中發揮功能效應，進而推動經濟建設的現代化[3]。

5 BIM技術在裝配式建筑設計中的具體應用

5.1 模型深化

在模型預制設計階段，許多專業都有同樣的難度和高度精細化的需求。設計內容和成本需要嚴格控制。傳統的設計方法已無法滿足預制建筑物的要求，BIM技術可以以協作和參數化的方式實現組件的分離和組裝。首先，根據施工圖，可以創建一系列建筑信息數據，如地板高度、門窗開度、壁厚、地板厚度等，最終形成建筑物的BIM信息結構和三維模型。其次，基于結構模型，創建機電管道模型和裝飾模型。根據模型報告的問題生成沖突分析報告，并制定適當的對策。最后，利用虛擬現實技術實現了施工仿真，利用模擬施工過程和應用工作效果，提前選擇和優化方案，同時通過模型中的模擬漫游，感受現場的真實效果。

5.2 BIM在深化設計中的應用

Revit族庫是一個族單元，可以編輯和驅動各種族文件。深化預制構件設計流程，整合各種預制構件的外輪廓、預埋件、配筋形式。其中，預制構件可根據外輪廓形狀的不同而有所不同。標準預埋件可按一般要求定位在預制構件中，Re‐vit族庫根據文件繪制并存儲在常規測量模型中，族文件的圖紙完全基于構件中鋼筋的形狀，可編輯鋼筋規格、彎曲角度等參數，并可定義基準面。以墻面為例，夾層墻板由外板和內板組成，外板由裝飾表面層和絕緣層組成，將表面層裝飾為單個磚（以區分磚的顏色）作為族文件。可以根據體積模型的幾何信息（例如，外部輪廓、邊線、面板厚度等）對隔熱層進行參數化，以定義和確定材料。BIM模型是一種可以共同使用的信息載體，不同的項目分支機構可以通過BIM模型插入、提取、更新數據，實現專業工作之間的協作。使用BIM技術可以很好地保持平面圖、立面圖、零件圖和局部圖之間的數據一致性，提高在構造工程圖的過程中解析專業信息的能力，并準確表達項目的意圖（見圖1）。

圖1 BIM深化設計流程

5.3 深化圖紙

創建三維BIM組件模型后，員工必須創建和處理BIM深化圖，將每個組件信息的數據轉換為二維構造圖，然后將其用于組件加工和生產。通常，大型建筑項目需要大量組件，并且組件類型很多，傳統的工業預制過程工作量很大，容易出現較大的計算錯誤。隨著BIM技術的應用，上述問題得到了有效解決。在BIM技術的幫助下，使用計算機軟件自動分析組件數據并創建組件生產結構的模型。與傳統的設計方案不同，可以基于BIM技術創建用于零件設計的三維模型。當索引更改時，關聯的工作索引或數據信息將自動更改，從而減少了項目設計過程中應用程序信息不一致的問題[4]。

5.4 可視化設計

對于預制的外墻板，技術控制主要集中在結構上，即隔熱層+節點結構層+隔熱層。為了減少形狀的復雜性，應使用預制方法建造外墻板的BIM模型，以優化結構的位置。通常，模型參數信息是通過信息同步在后續附圖中再現的，當有線數字信息與視圖中的圖形實時同步時，可以確保BIM信息模型的設計和使用的完整性，大大提高實際預制建筑設計的效率，同時還可以消除傳統設計作品中人為因素引起的信息沖突。

6 結語

總而言之，預制BIM建筑物的設計、結構模型的預制建造可以在施工過程中發揮巨大作用。基于BIM技術的三維模型參數化設計實現了預制構件設計的可視化，有效提高了模型分離和深化設計的質量，為預制構件的制造和加工提供了極大便利。加強BIM技術在預制建筑規劃中的應用研究，可以逐步促進建筑設計、生產方式和管理理念的創新，促進建筑業向產業化和信息化方向發展。