BIM 技術在裝配式建筑設計中的實踐與運用

馬艷華

1.概述

信息技術的飛速發展推動著建筑行業不斷深入發展，進而造就了建筑規模不斷擴大。裝配式建筑的利用有效地緩解了傳統建筑工藝中建筑周期長、環境污染嚴重以及資源消耗過大等缺陷，促進建筑工程的高效穩定進行，因此在目前的建筑設計中得以廣泛應用。然而在實際的應用過程中，裝配式建筑往往存在裝配精度不理想，資源的重復利用率低下等問題，導致建筑工程的質量與施工效率難以達到預定的期望[1]。通過在裝配式建筑中運用建筑信息模型（BIM）技術，在建筑設計階段對建筑物進行模擬與檢測，能夠提升整個建筑工程的施工進度，保障施工質量，并且延長建筑物的使用壽命，促進建造領域高水平穩定發展。

2.BIM 技術在裝配式建筑設計中運用的重要性

2.1 有效提升建筑設計效率

在傳統的裝配式建筑設計過程中，設計人員需要重復進行建筑工程的數據采集、整理以及分析計算等基礎性操作，極大地增加了工程項目設計的周期，同時大量的建筑設計規范對照以及參數分析工作增加了建筑工程設計的人力成本，不利于建筑設計效率的提升。BIM 技術在裝配式建筑設計中運用，其完整性特征能夠有效地幫助建筑設計人員減少人工核算以及信息處理的時間，在實際的操作中設計人員只要將建筑工程的信息參與以及項目設計標準導入軟件中，就可以在較短的時間周期內設計出相對可行的設計方案，并且能夠實時分析設計方案中存在的問題，降低了人工核算所帶來的誤差風險，有效地提升了建筑設計效率。

2.2 促進建筑設計可視化發展

工程建筑領域存在一定的技術門檻，對于其他領域而言，想要真正領會到建筑設計師的設計意圖，需要對相應的設計參數有一定的了解。然而在實際的應用過程中，建筑設計成果難以避免地需要向其他非專業人員進行展示，便于其他領域的工作人員共同參與建造。BIM 技術可視性的特征能夠有效地通過模式仿真的形式將建筑設計師的設計成果以模型的形式直觀地展現在其他領域的工作人員視野中，有助于建筑團隊的非專業人員有效地理解建筑設計師的真實意圖，提高建造過程中的精準度，降低建筑工程的返工幾率，同時促進了建筑設計的可視化發展。

2.3 有助于建筑設計方案不斷優化

傳統的建筑設計只能通過建筑工程現有的環境條件進行科學合理的規劃設計，基于建筑成本考慮，在保障可行性的基礎上會舍棄掉一部分建筑設計創新，導致大部分的工程建筑都缺乏差異性，難以滿足公眾日益增長的多樣化需求。BIM 技術模擬性特征，可以幫助建筑設計人員通過對物資的調用與分配，對工程項目建筑進行預測與分析，完善設計過程可能存在的技術性問題。同時設計人員還可以通過建筑模擬完成一些難以在實際操作過程中嘗試的設計意圖，并分析其可行性以及建筑成本，例如在裝配式建筑中的熱傳導模擬，工程建造中的節能模擬等等[2]。BIM 技術利用其模擬性特征，促進了可裝配建筑設計方案的不斷優化。

3.BIM 技術在裝配式建筑設計中的運用

3.1 裝配式建筑規劃

隨著科學技術的持續深入發展，工程建筑的規模也不斷壯大，導致工程建筑對建筑設計的要求越來越高。在裝配式建筑設計規劃階段，科學合理地運用BIM 技術，能夠保障建筑方案不斷優化發展，發揮出建筑設計最好的效果。對于裝配式建筑場地的選取而言，通過運用BIM 技術，能夠有效地結合建筑場地的環境因素與建筑項目的工程指標相貼合，降低環境對于工程質量以及施工進度的影響，選擇最適合工程項目的施工場地。對于裝配式建筑圖紙而言，BIM 技術可以通過參數模擬施工的實際環境，模擬真實的建造材料以及實際的建造結構，并且通過關聯材料分析材料變化所產生的影響，進而方便設計師不斷優化設計方案，減少實際建造產生的損失。同時BIM技術還可以將二維圖紙以直觀的三維圖形展示，使得裝配式建筑施工更加立體，并且容易找到其中存在的錯誤并加以改正。對于施工控制而言，BIM 技術能夠有效地緩解不同建造部門所產生的矛盾，比如在施工過程中一個部門的施工流程或者材料發生了變化，其他部門的施工方案會同步做出對應的改變，減少了因為溝通不及時所帶來的障礙，增加了整體施工流程性，確保了可裝配建筑的科學合理性以及可行性。

3.2 核算工程總量與調配人力資源

建筑工程施工的核心訴求是實現利潤增長，獲取經濟利益。然而現階段在EPC 工程總承包模式的持續發展下，建筑工程施工的利潤空間正在逐步減少，施工進度需要精細化測算。同時由于目前單一的工程項目規模越來越大，工程總量不斷增長，項目施工的周期也越來越長，因此在建筑工程項目中需要精確地核算工程重量，以保障裝配式建筑工程的經濟效益。BIM 技術應用于裝配式建筑設計中，能夠良好地通過現存的資料信息計算實際的工程總量，同時得出科學準確的核算結果，為施工進度的保障提供全面的數據支撐，并且能夠通過設計預留空間應對項目施工過程中所遇到的突發狀況，提升整個裝配式建筑工程的抗風險能力。此外，由于大型工程項目所涉及的人力物力相對復雜，需要良好的人力資源調配模式對整個裝配式建筑工程項目進行統籌管理，統一調配，才能最大限度地節省項目施工周期，擴大裝配式建筑工程效益[3]。BIM 技術可以采集項目施工中的人力物力信息，精細化管理整體施工過程中的不同環節人力應用數量，不同崗位的操作能力要求等等，進行科學的規劃調配。有效地避免不同環節或者不同崗位之間的相互影響，并且保障裝配式建筑項目施工質量。

3.3 構件設計制造與埋件設計布置

隨著BIM 技術在裝配式建筑中的廣泛應用，越來越多的建筑模型被上傳到BIM 數據庫中，其中也包括構件與埋件的設計制造與布置，建筑設計師可以方便地對這些信息進行調用分析，極大地提高了設計效率，保障了設計方案的完整性。構件設計制造是整個裝配式建筑設計的關鍵，在預制構件實際的制造過程中，制造廠商需要與裝配式建筑施工團隊仔細核對構件參數，降低構件的制造誤差，保障構件能夠正常的投入使用。通過BIM技術可以將整個裝配式建筑的預制構件尺寸、材質及其制造數量統一提供給制造廠商，并且能夠通過數據分析建設構件的浪費。制造廠商通過統一的參數能夠保障構件的制造更加穩定，并且縮短制造周期，高效地投入使用，降低時間成本以及誤差損失。埋件的布置關系到整體裝配式建筑的穩定性，因此埋件設計需要細致并且全面，保障每個埋件的位置都能發揮出其該有的功效。通過BIM技術的運用，可以通過軟件對買家設計布置進行模擬預埋處理，通過模型分析埋件布局的合理性，提升埋件設計布置的高效性[4]。通過運用BIM 技術的信息分析特性，能夠有效地優化埋件布局架構，有機結合裝配式建筑墻體結構設計梁結構，促進梁結構與墻體開洞能夠協調統一，降低因為錯誤開洞而導致的墻體破壞，提升整個裝配式建筑質量。

3.4 碰撞檢測與鋼量設計

裝配式建筑難以避免的是各個部分管線與建筑部位所產生的碰撞情況，傳統的建筑設計方案難以有效解決這一矛盾，不同部位的管線交接處存在重疊，以及管線交接處于建筑部位之間的距離過大都會對裝配式建筑帶來安全隱患。運用BIM 技術，可以對管線與建筑部位之間的碰撞進行碰撞檢測并生成檢測報告，設計人員可以通過檢測報告對不同的碰撞點進行標記分析，改善其中存在的不足，確保裝配式建筑設計方案的可行性[5]。另外，在裝配式建筑中，鋼材的使用與分布是建筑質量的保障，因此在裝配式建筑中需要明確鋼材的用量以及分布位置，保障建筑的穩定性。運用BIM 技術，可以通過三維建模對整個裝配式建筑進行可視化分析，精準標注工程鋼筋的分布情況，如果梁跨以及梁端的鋼筋用量過少，能夠及時地進行修正，防止在實際安裝過程中出現因為梁跨、梁端不穩或者設計不合理而導致建筑物出現塌陷、裂縫等情況，造成生命財產損失。除此之外，裝配式建筑設計還需要運用BIM 技術構建安全輔助方案，設計輔助承重結構，提高裝配式建筑的生命周期，保障裝配式建筑能夠長期穩定使用。

4.結語

綜上所述，隨著科技發展，人們對于建筑質量以及效率的要求越來越高，BIM 技術在裝配式建筑設計中的運用可以有效提升建筑設計效率，幫助建筑設計方案不斷優化。在實際的運用過程中，BIM技術從裝配式建筑的規劃、施工以及運行維護中都能發揮至關重要的作用，有必要在裝配式建筑中廣泛推行實施與運用，以促進建筑行業的可持續穩定發展。