探討BIM技術在綠色建筑及裝配式建筑設計中的應用

趙國賓

（山東華邦建設集團有限公司，山東 濰坊 262500）

隨著社會經濟與科技的快速發展，傳統的鋼筋混凝土建工施工方式已經不能較好地滿足高層建筑的建設需要，技術人員通過發展預制構件設計和裝配式工程建設的方式形成了更加高效、精準的建筑施工建設。在裝配式建筑工程項目的開展過程中，前期設計對構件生產、拼接安裝等都會產生較大的影響，設計人員可以利用BIM技術加強前期設計的驗證和優化，提升連接孔位的科學性與合理性，不斷提升裝配式建筑工程各項性能需求，有效加強工程項目建設的質量和安全。

1 BIM技術的概念與發展現狀分析

BIM技術是一種以3D數字化為基礎的建筑信息模型構建，能夠以更加真實、精準的數據還原建筑工程項目的全部信息，也是建筑工程設計、施工等過程中常應用到的信息模型技術。BIM技術在實踐應用過程中所形成的建筑設計模型更加直觀，設計人員在與業主進行需求溝通時更加方便，也可以通過模塊設計、整體設計等不同的方案實現設計內容的對接協同，修正優化的設計內容也可以通過模型信息參數關聯的方式實現快速調整，協調應用的優勢更加突出。設計人員可以通過BIM模型對不同的設計思路及方案進行驗證分析，結合其中的矛盾點進行重點調整，進一步提升建工設計方案的科學性與合理性，避免了后續實操建設過程中產生返工、失誤的情況。BIM技術可以根據設計方案的內容直接進行項目工程量的計量，并與建材采購、輸配存儲、項目進度等之間形成充分融合，有效推進了建工行業的現代化發展。

2 綠色裝配式建筑工程的概述

裝配式建筑工程是在設計過程中通過預制構件的切分來實現統一加工生產后在工程現場進行拼接安裝的一種重要施工方式，裝配式建筑工程所延伸形成的是一個完整的建筑工程建造方案，其中的前期設計、預制加工和現場拼接等環節都存在相互影響的情況，這也對裝配式建筑工程項目的開展提出了更高的要求，設計方案和生產實際之間必須做到有效配合，特別是在預制構件的預埋和孔洞預留等環節當中必須定位準確，防止出現工期延誤或質量隱患的情況。裝配式建筑工程通過將建材加工生產環節前置的方式，更好的簡化了現場工程量，在施工現場安裝拼接時的節能性和環保性更加突出，實際建材用料更加節約，對施工工地周邊環境的污染性也更低，是一種更為綠色、節能的建筑工程施工方案。

3 BIM技術在裝配式建筑設計中的實踐應用

3.1 平面布局設計

在建筑工程項目開展的過程中，設計人員需要結合現場的環境、地址和結構等數據進行總體性的平面布局規劃，通過BIM技術進行施工現場通風條件、日照條件等的有效模擬，確保在預制構件保存應用、現場施工建設等環節當中能夠形成更加科學的分布規劃。在裝配式工程建設過程當中還會涉及混凝土加工制備、預制構件拼接安裝等環節，對施工場地有一定的要求，設計人員在進行總體布局分析時必須考慮到施工建設的實際情況，以科學的測量和計算方式合理控制生產區域和建筑物之間的間距、朝向等，確保裝配式建筑工程的現場施工建設能夠順利推進。

3.2 加強設計溝通

第一，BIM軟件所呈現出的建筑工程施工方案設計更加立體直觀，三維化的模型能夠更加充分的展示設計方案的優勢和特點，設計人員在和業主方進行設計需求溝通過程當中能夠利用BIM軟件所呈現出的立體化模型進行高效交流，通過切換觀察角度，能夠更加全面的展示設計方案的內容，在與業主進行溝通交流的過程當中可以通過修改建筑結構參數的方式進行橫向對比分析，使業主更加直觀地了解設計方案的特點，更好地形成具有可行性和科學性的建筑工程設計方案。

第二，設計人員在和施工單位進行方案技術交底交流的過程中，可以根據BIM系統呈現出的三維模型進行逐點核對，特別是在工程參數等細節方面形成了有效交流，幫助施工單位明確工程建設過程中的重難點環節，對不同預制構件的連接方式進行分類記錄，對保障裝配式建筑工程的實際建設質量具有重要意義。

3.3 施工流程優化

在裝配式工程項目的開展過程中，設計人員必須與后續的建設施工形成有效融合，從涉設計環節做好誤差控制和質量把關。設計人員可利用BIM軟件對設計方案的施工情況進行模擬分析，特別是在不同構件銜接過程當中做到精準的參數控制，不斷提升裝配施工誤差的有效控制。在工程建設的流程步驟中，設計人員可根據BIM軟件系統輸出的工序計劃進行合理分配，充分考慮到人員成本、建設進度等多方面的需求，針對不合理的環節可以進行個性化的工序流程優化調整，進一步提升裝配式工程建設的環保性和高效性。由于裝配式工程項目的規劃設計會受到不同因素的影響和限制，設計人員可利用BIM系統建立設計內容的優化和共享，進一步提升前期設計工作聯系的緊密性，為后續的施工流程調整形成重要參考。

3.4 建筑性能模擬

設計人員在進行裝配式工程項目的規劃設計時，可以利用BIM技術對建筑的各項性能進行綜合模擬分析，包括內部結構、環境因素等，綜合衡量設計方案的科學性與可行性。設計人員可以通過BIM軟件對建筑的施工過程進行模擬，結合其中的重要質量控制要點反復進行優化和改善，提升建筑工程的質量和壽命。如在高層裝配式建筑工程中，設計人員需要對其防風抗震的性能進行仿真模擬，考察設計方案在實際施工建設和居住使用過程中的性能水平，這對衡量建筑的安全性、實用性等都具有重要意義，設計人員在利用BIM軟件進行建筑性能模擬的過程中，還可以對其工程能耗進行總體分析，其設計模型的參數值更加精確，對把控項目的工期、投資等能夠形成有效參考，詳見圖1。

圖1 裝配式建筑工程建筑性能模擬控制中BIM技術的應用

3.5 圖紙深化設計

在裝配式建筑工程設計方案的深化處理過程中，設計人員需要充分考慮到對不同專業內容的協同和對預制構件尺寸計算的精細處理，通過反復論證和模型測試的方式進行設計方案的對比選擇，將前期設計、構建加工和后期施工等充分結合在一起，不斷提升圖紙設計方案的科學性與合理性。設計人員在對BIM設計的集進行設計的過程中，需要分別對圖紙當中的建筑結構、機電線路、施工建設等方面的信息進行逐一核查，確保深化設計的要求符合實際需求。如在預制墻板的設計圖紙中，需要有墻板的外形尺寸、預留孔位的數量和位置等信息，三維模型當中還包含有不同的視圖角度信息，墻體當中涉及的鋼筋配筋和保溫層連接等都需要有詳細的數據和資料進行支撐，方便施工人員在現場拼接與加工的過程當中能夠進行有效核對，進一步提升裝配式建筑工程的建設質量，詳見圖2。

圖2 裝配式建筑工程深化設計中BIM技術的應用

3.6 構件拆分處理

為更好地降低BIM技術在裝配式建筑工程設計過程中產生的誤差和影響，設計人員必須做好預制構件的合理拆分及處理，并在加工過程中加強對預制構件結構參數的精準控制，使其在現場拼接與安裝的過程當中更加契合。構件拆分的不同方案所產生的施工需求、成本投入等存在很大的差異，設計人員的前期工作必須和后續的預制構件生產和拼接安裝施工等形成充分結合，設計人員可以通過利用BIM軟件對比不同構件拆分方式所產生的經濟成本和工程量等方式進行深入優化，避免設計和生產脫節后產生的工程延誤和質量隱患等問題。在樓板、外墻等預制構件的拆分處理過程中，設計人員可根據門窗洞口及樓板預留洞口的位置來進行合理劃分，綜合其他管道線路深化排布的需求不斷進行優化調整，再利用VR技術對施工過程進行模擬仿真，不斷提升裝配式工程方案設計的科學性與合理性。

3.7 管線碰撞測試

在建筑工程項目中會涉及較為復雜的管線敷設體系，特別是在水電氣暖等管道交叉的環節過程中更容易產生碰撞矛盾，設計人員需要利用BIM技術提前做好圖紙管線的碰撞測試與分析，通過綜合考察和協同深化的方式，加強裝配式工程建設和各個預制構件和管線連接之間的契合度，重點關注管道線路交叉和連接的可靠性，更有利于保障管道線路服務運行的使用壽命和安全。設計人員在進行工程項目管線碰撞測試與優化的調整過程中，可以根據BIM系統所提供的參考敷設連接方式進行初步嘗試，對重點環節進行深化梳理，在減輕設計人員工作量的同時，提升管道線路敷設分布的科學性。

4 結束語

設計人員在應用BIM技術的過程中，必須做好現場勘查和信息錄入，為施工現場的總平面布局形成有效參考。設計人員在進行裝配式工程項目的優化設計時，可利用模型進行性能測試與分析，特別是建筑在風光聲及能源消耗等方面的表現，加強建設方案的深化設計，加強和業主方的需求溝通，嚴格把控建筑工程質量和壽命的工程要求。設計人員需要通過BIM系統進行預制構件的拆分處理，結合后續施工建設的實際情況進行優化，加強對建筑內部水電氣等管線的碰撞測試。