BIM技術在預制裝配式住宅設計中的應用

陳倩倩

（江蘇省如皋第一中等專業(yè)學校）

1 引言

BIM 技術在預制裝配式住宅設計中的應用，可為設計人員提供全面的設計數(shù)據(jù)，幫助設計人員可視化解決設計中的問題，進而提高設計方案合理性，為施工團隊踐行綠色施工理念與提高施工質效等提供方案指導。為強化BIM與預制裝配式住宅設計之間的融合，設計人員應從設計需求入手，制定針對性的技術方案。

2 工程概況

以某住宅項目為例，建筑面積為35萬m2,建筑采用裝配整體式剪力墻結構體系，實施工業(yè)化制造，要求預制率大于或等于30%，三板應用比例大于或者等于60%。

3 BIM預制裝配式建筑與BIM傳統(tǒng)建筑區(qū)別

1）應用優(yōu)勢側重點不同

與傳統(tǒng)建筑設計方法相比，BIM 技術融入預制裝配式住宅設計中后，更傾向于提升建筑可視化程度。BIM 在預制裝配式建筑中的應用，可提升設計工作智能化與規(guī)范化水平，直觀地展示設計細節(jié)，有利于設計人員及時發(fā)現(xiàn)設計方案中的不足，制定針對性的整改方案。此外，通過BIM技術，設計人員可將傳統(tǒng)的圖片、文字信息等以直觀的三維圖像形式呈現(xiàn)出來，體現(xiàn)設計要點。在可視化平臺基礎上，設計人員或者建設人員可結合現(xiàn)實需要，實時調取項目周邊環(huán)境情況，如地基條件、地下管線或附近建筑物、機構等信息，以此全面掌握施工現(xiàn)場情況，選擇出最佳的施工工藝，防止施工中出現(xiàn)不規(guī)范操作，將施工對周圍建筑物或者設施造成的損害降到最低。

而BIM 在傳統(tǒng)建筑中的應用，重在體現(xiàn)協(xié)同性。從傳統(tǒng)建筑保護與利用建設實踐來看，傳統(tǒng)建筑設計圖紙與基礎資料存在不同程度缺失，或者局部建筑出現(xiàn)形變或者破壞等問題。引入BIM 技術后，可將實地測繪調查作為新型模型構建的重要環(huán)節(jié)，依托詳細的建筑信息合理應用BIM 技術。而建筑信息采集方式多體現(xiàn)為常規(guī)人工測量+二維CAD、無人機成像、三維掃描、攝影測量等，而融合應用三維激光掃描與BIM 技術，有利于進一步彰顯BIM協(xié)同性。

2）BIM預制裝配式建筑施工管理具有便捷性

以此次研究的工程項目而言，預制裝配式設計重在突出高耐久性以及低成本性。因裝飾與安裝內容眾多，為便于實現(xiàn)既定的預制裝配式施工目標，特引入BIM 設計平臺，提高預制裝配式住宅建筑設計與施工一體化水平，為建筑施工管理提供了便捷性。

如策劃階段，融合應用BIM、GIS 與無人機傾斜攝影技術，構建BIM模型，有效評估建設區(qū)域構件生產與施工裝配能力，現(xiàn)場運輸情況或者吊裝條件等，合理規(guī)劃交通運輸流線，便于施工順利進行。在施工圖初步設計階段，依托BIM 平臺強化相關數(shù)據(jù)互通互聯(lián)有效，進行預制裝配率指標統(tǒng)計、預制構件拆分、設備管線預留預埋以及成本評估等工作。此外，運用BIM 平臺，實現(xiàn)了減少單體預制疊合板、剪力墻、預制空調板規(guī)格以及有效節(jié)約建設成本目標。

4 BIM 技術在預制裝配式住宅設計中的應用路徑

4.1 創(chuàng)建預制構件設計庫

信息技術快速發(fā)展，大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代化信息技術在各行業(yè)中得到了較為廣泛地應用。將兩項技術與BIM技術相融合，可構建起B(yǎng)IM建筑預制構件設計庫。在數(shù)據(jù)庫中，存儲著大量的裝備建筑設計資料、預制構件設計數(shù)據(jù)等。設計人員可結合設計需求，及時獲取、整合、分析與處理所需的數(shù)據(jù)資料，進而推動設計工作順利進行。具體可從以下幾個步驟入手，創(chuàng)建預制構件設計庫[3]。

1）做好數(shù)據(jù)分類

在建設實踐中，并不能將裝配式預制構件應用到所有的建筑結構體系中[1]。因此，設計單位需以精細化設計理念為支撐，有效構建預制構件數(shù)據(jù)庫。從建筑結構體系入手細化預制構件，確保選擇的預制構件符合建筑結構建設需要。如，設計單位可將裝配式混凝土細分為裝配整體式框架混凝土結構、剪力墻結構與整體式框架，并結合模數(shù)選擇構件。

2）創(chuàng)建信息

單位需將入庫后的每個預制構件編碼、幾何信息與非幾何信息等錄入數(shù)據(jù)庫。構建編碼可提升構件庫的標準性，主要包括預制構件尺寸，其在建筑結構中的定位等。幾何與非幾何信息包括了預制構件材質說明、載荷說明與安裝說明等。

3）審核入庫

專業(yè)審核人員須核對預制構件信息的精準性，數(shù)據(jù)無誤后方可被上傳至預制構件數(shù)據(jù)庫。與此同時，工作人員需審核構件編碼、構件信息是否與構件相契合。

4）實現(xiàn)管理

設計人員有效發(fā)揮預制構件數(shù)據(jù)庫管理功能，方可全面賦能BIM技術構建數(shù)據(jù)庫在裝配式建筑設計中的價值。在預制構件審核入庫后，應合理劃分業(yè)主、施工方、構件生產方等不同建設參與主體的數(shù)據(jù)庫使用權，并享有查看數(shù)據(jù)權利。而設計單位則享有數(shù)據(jù)庫管理權，既有權限查看數(shù)據(jù)信息，亦可刪除、上傳、修改或調取數(shù)據(jù)信息。

4.2 協(xié)同設計

協(xié)同設計方法的集成性較強，設計單位可以計算機技術為支撐，并憑借相應的協(xié)調機制共同協(xié)作完成裝配式建筑設計工作。在BIM技術的協(xié)同作用下，不同設計單位可在遵循統(tǒng)一設計標準的基礎上，在同一BIM 平臺從事設計活動。此外，在各設計單位可互通有無，共享裝配式建筑信息與設計成果[4]。

4.3 優(yōu)化住宅設計方案

統(tǒng)籌優(yōu)化預制構件是提升住宅設計方案合理性的重要環(huán)節(jié)，設計單位需認真遵循設計規(guī)范，同時需做好以下幾項工作。

4.3.1 全面掌握預制構件類型、尺寸與重量

1）構件類型

在裝備式建筑住宅項目中，各建設參與主體需全面剖析設計方案、明晰構件類型，判斷構件是否滿足住宅建設需要。預制構件生產廠家需綜合考量構件生產進度、模具周轉情況、原材料供應情況等，確保能及時向建筑單位供應預制構件；運輸單位則需綜合分析預制構件運輸成本、車輛運載能力等，力爭在最短時間內將預制構件運至施工現(xiàn)場；裝配施工單位應綜合考量預制構件生產時間、運輸時間，合理安排工程施工進度，實現(xiàn)預制構件供應與現(xiàn)場施工的緊密銜接。

2）合理把控構件尺寸

預制構件生產方可結合BIM 構件數(shù)據(jù)庫與模型，確定每個構件的尺寸，并綜合考慮工廠模臺尺寸、場地尺寸、可周轉性等因素，全面評估預制構件生產方案的切實可行性[2]。運輸方則需結合施工現(xiàn)場道路限寬限高情況，有效評估預制構件方案可行性。

3）明晰構件重量

裝配施工方則應從施工起吊設備承載能力入手，評判構件是否可滿足裝配施工需要。

4.3.2 合理設置節(jié)點連接與預埋

為提高BIM 預制裝配式建筑設計模型合理性，各方參建主體應全面融入預制構件深化設計檢查階段，查看構件節(jié)點連接方式是否合理，確保構件成為完整的裝配式結構，且需做好各個構件連接節(jié)點的預留預埋施工處理。在預制裝配式建筑施工中，構件吊裝離不開預埋吊點支持[3]。各參與主體需全面整合建筑施工中的工作內容，及時將發(fā)現(xiàn)的問題反饋給設計單位，制定設計優(yōu)化方案，確保節(jié)點連接與預埋的科學合理性。

4.3.3 實施空間碰撞實驗

設計單位與施工單位可結合施工需要，協(xié)同或者單獨將BIM 裝配式建筑模型導入Navisworks 中進行空間碰撞試驗。各參建主體可結合模型中顯示的信息確定碰撞次數(shù)與碰撞位置，將構件裝配施工中潛在的碰撞問題找尋出來，并優(yōu)化設計方案，降低后續(xù)裝配施工中的碰撞發(fā)生概率。

4.4 實施現(xiàn)場監(jiān)管，實現(xiàn)節(jié)能發(fā)展

施工現(xiàn)場管理是預制裝配式住宅施工的重要工作內容，管理水平直接影響到住宅工程施工質量與效率。因現(xiàn)場施工內容繁雜，加大了現(xiàn)場監(jiān)管難度，此時傳統(tǒng)的管理模式儼然滿足不了全面的施工管控需求。將BIM 技術融入現(xiàn)場監(jiān)管工作后，可拓寬管理路徑，確保施工現(xiàn)場管理工作有序性。以BIM 技術為支撐進行現(xiàn)場施工材料、施工設備管理等，可幫助施工團隊動態(tài)化管控材料與設備使用情況。此外，施工團隊可應用BIM技術導入建筑現(xiàn)場、建筑單體、場地與設備等信息，以此動態(tài)化設計各個施工環(huán)節(jié)，直觀地展示建筑整體情況，為工作人員實時獲取施工現(xiàn)場信息提供便利。施工管理人員可結合掌握的數(shù)據(jù)信息判斷施工中潛在的問題，制定針對性的防控方案，從整體上提高施工現(xiàn)場管理成效，推動預制裝配式建設工作有序開展。

4.5 合理管控建筑成本

在預制裝配式住宅建筑施工階段，施工團隊可借助BIM 技術有效統(tǒng)計施工階段的工程量，實現(xiàn)對各項資源的優(yōu)化配置[4]。此外，施工團隊可結合工程建設目標，合理編制施工材料、機械設備使用方案，有效調整施工人數(shù)，實現(xiàn)對施工準備、施工過程以及竣工結算、運營維護等各個階段的成本管控，達到降低資源損耗與節(jié)省人力、物力、財力的目的。此外，BIM技術具有參數(shù)化屬性，在施工階段，可通過BIM設計處理施工設計變更問題。在對施工階段進行成本管控時，需強化各部門專業(yè)間的協(xié)作與溝通，商討出最佳的成本控制方案。BIM 技術具有協(xié)調性，為各個部門及人員互通互聯(lián)提供便利，規(guī)避了成本信息孤島問題，保障了施工階段成本控制的有效性與全面性，有效管控住宅建筑建設成本，助力建筑建設朝著綠色化方向發(fā)展。

5 結語

綜上所述，憑借BIM技術，設計團隊可構建預制構件設計庫，為設計工作順利進行提供數(shù)據(jù)支撐。在技術協(xié)同作用下，各設計主體間互通互聯(lián)，從整體上提高設計方案的可適用性與合理性。此外，BIM技術在優(yōu)化設計方案、現(xiàn)場監(jiān)管與建筑成本管控等方面亦發(fā)揮著重要作用，為后續(xù)工程建設順利進行提供切實可行的方案指導。