装配式建筑设计中的BIM方法应用分析(1)

王晨光

摘要：装配式建筑的普及是建筑业的重要发展趋势之一。目前，建筑设计大多基于现浇结构体系，并不能很好地适用于装配式建筑。为解决该问题，在总结归纳装配式建筑设计原则的基础上，将 BIM 技术引入装配式建筑的设计过程中，提出了一种基于 BIM 技术的装配式建筑设计方法，并从“构件库的建立与完善—设计、拆分、组装—优化设计—建造模拟”的过程中对该设计方法进行探讨，以期优化 BIM 技术在装配式建筑中的应用。

关键词：BIM;装配式建筑;优化设计;应用

引言

装配式建筑具有绿色、节能、低碳、环保、高效等优势，已成为我国建筑业转型发展的必然趋势和重要方向。在科技和产业发展的推动下以及国家政策的大力扶持下，装配式建筑与BIM技术逐渐融合发展，展现出智能制造的新发展模式。将数字化技术应用到传统行业的发展趋势，正在使传统行业焕发出新的生机。

1装配式建筑

装配式建筑是指在现场用预制构件组装而成的建筑。与传统的现浇建筑相比，这种建筑具有施工速度快、节省人工成本、污染少、产品质量高等优点，但同时，装配式建筑也存在着结构设计困难、整体性差等缺点。目前，我国装配式建筑的发展还处于起步阶段，市场份额不大。主要原因如下：①公众对装配技术的理解深度不够;②市场没有对预制构件进行大量推广、改进和开发，对系统及关键技术没有集成创新。

2 BIM技术

BIM技术是基于相关信息和数据的建设项目。它用数字信息模拟建筑的真实信息，利用三维建筑模型实现项目监控、设备管理、数字处理及运营管理之类的功能。BIM技术具有以下特征：信息的完整性、相关性、连通性、可视性、可用性等。当用作最终装配信息管理平台时，BIM可以为用户提供更为直观的展示。从建筑物的单个组件开始，逐渐将单个组件进行组装，形成整个建筑物，同时可以在设计中完成建筑构件的标准化、模块化，建立数据库、组件库和设备系统。在设计过程中创建的组件，都可以在BIM平台上进行编码，用二维代码作为标识，并将BIM组件参数和构造图结合使用，对预制构件进行精确化制作。在施工现场，二维代码可用于识别组件，提高了施工效率和精度。

3 BIM技术在装配式建筑设计中的应用优势

使用BIM技术有利于发现建筑设计过程中存在的问题，有利于通过云技术获取建筑物的真实数据并对真实数据做出响应;同时，有利于各专业设计人员协同工作，促使设计人员通过对数据的分析，自主开发设计建筑的三维结构模型，建立可视化的结构方案，有效关联建筑模型中的尺寸，对建筑设计过程中的不足进行调整。通过BIM技术的自动纠错和碰撞检测功能，可以在建筑设计过程中，对各类结构、管线的冲突情况进行筛选检查，并及时处理。借助BIM技术协同性的设计功能，可以对预制构件的尺寸及数量进行调整，从而使设计人员能够及时更改设计参数，减少设计误差。在装配式建筑构件的预制加工过程中应用BIM技术，可以减少装配化施工过程中的施工误差，提高预制构件与拼装连接的精准度，并对工程成本与进度进行可靠评估及预测，减少因为误差导致的材料浪费和工期延误。

4 BIM技术在装配式建筑深化设计中的具体应用

4.1应用BIM技术建立建筑信息模型

在装配式建筑深化设计中，首先要将BIM技术应用到整体信息模型中，这将为项目各参与方的决策提供参考依据。与传统建筑设计过程中采用二维CAD出图的方式不同，利用BIM模型进行出图，可以有效发现图纸存在的偏差问题，还能多角度表达复杂构件的各部位尺寸及节点间的连接关系，从而节约工期，提升建筑质量。各参与方也可以利用BIM模型参数化设计的特点，进行各专业的沟通协同、设计优化等工作，减少后期设计变更产生的工作量。同时，在装配式建筑三维模型的创建过程中，根据具体的建筑参数，利用系统，快速、自动进行模块配置，明确安装步骤，有效缩短建筑施工工期，提高整体施工效率。

4.2 BIM技术应用于装配式建筑的协同设计

4.2.1 编制建筑设计方案的应用

在设计方案的编制过程中，BIM技术可以根据预制构件的不同要求，将工程的预制构件，如设备管线、装饰面层、结构构件等结合起来，统筹考虑。建筑的平面设计，要兼顾满足建筑立面美观的需求，设计时要使建筑平面和立面要充分整合。与传统CAD制图的平面与立面分离设计不同，BIM技术可以提供平、立面一体化空间数字模型，各专业依托平台模型，可推动方案设计工作的高效有序进行。

4.2.2设计方案初期阶段的应用

要选择合理的建筑材料，加强各专业间基础工作的整合，进行初步设计。通过BIM技术对现有方案数据进行分析整理，设计团队可以进行方案的可行性与合理性论证，并充分考虑各方面的影响因素，如弱电箱位置、开关位置等。

4.2.3编制施工图纸阶段的应用

编制施工图的基础是完成方案设计工作。编制过程中，要考虑各专业的自身需求以及二次深化厂家的协调配合等因素。设计人员要充分履行各自职责，确保图纸的完整性与准确性，促进后期建筑施工工作的顺利开展。

4.3优化设计

装配式建筑各专业的设计人员、拆装人员和装配人员可以利用BIM技术平台的碰撞检测和自动校正功能，通过对各专业的模型进行分析，完成构配件和组装模型的优化设计，从而进一步发现设计、拆分和组装过程中存在的问题，并找出可以进行优化设计的部位，对其进行修改、完善。基于 BIM 的设计优化主要包括构件优化、节点优化以及碰撞检测等。构件优化主要是为了减少预制构件的种类，选择并设计出通用性更高的构件，以减少预制构件加工厂的生产压力，提高后期制作、安装及管理的便利性。同时，构件优化人员可将优化后的构件上传至BIM 云端库中，更新替代构件库中的原有构件，对构件库进行完善，增强构件库的通用化和标准化。节点作为装配式建筑的薄弱环节，其性能的优劣对装配式建筑的安全性至关重要。出于对装配式建筑安全性的考虑，在节点优化设计过程中，须重点考虑其连接节点的抗震性能，并且对关键节点进行论证分析，保证其施工上的可行性。此外，考虑到后期安装及管理的便利性，在满足安全性的前提下，应减少节点的类型，多采用标准化节点，减少或避免异形节点的出现。同样地，节点优化人员也可将优化后的节点模型上传 BIM 云端库中，完善节点库。通过借助 BIM 软件所构建出的三维模型，可以模拟多种设备工程的管线在吊装与布设时的情况，进行碰撞检测，避免出现管线交错、占用过多空间净高等问题，从而降低安全事故发生率，提高建筑品质，避免建设成本的浪费。

4.4 BIM技术在装配式建筑设计中的应用策略

BIM技术可以有效整合相关部门，协调各职能部门和工作人员间的配合效率，这项优势在解决装配式建筑设计的过程中具有重要意义。如果想要将BIM技术更好的应用到装配式建筑中，这就要求相关技术人员具有一定的专业知识。BIM技术是新时代下工程设计和建设领域的一项革新技术，其地位不言而喻，为能够适应这一新技术、新理论，需要建筑工程企业在人才选拔和培养方面建立起完善的选拔制度与管理机制，在运营过程中不断培养技术人员专业能力，提升专业素养。

结束语

综上所述，BIM技术和装配式建筑设计二者相辅相成，其设计深度对提高建筑工程精细化施工及运营具有重要意义。BIM技术在提高深化设计效率的同时，也不断完善了以BIM 为代表的信息技术在建筑行业的发展。虽然在现阶段，BIM技术与装配式深化设计技术的结合领域还未完全成熟，但我们相信，在政府和行业的大力支持与推动下，该项技术的行业标准会越来越完善。随着信息技术的发展，建筑业全数字化生产将变为可能，这将从根本上提高建筑的质量。

参考文献：

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