BIM技术在装配式建筑深化设计中的应用

邢姗姗

【摘要】目前我国经济已位居世界前列，建设规模前所未有，随着原材料的短缺、施工人员数量及成本等因素加剧，传统建造及施工形式已不能满足建筑市场的需求，在这种框架下BIM、装配式技术应运而生，相关的生产、设计也朝着标准化的方向发展，BIM技术在装配式技术中的应用应成为建筑行业未来必不可少的设计手段。

【关键词】传统建造;装配式技术;BIM技术;设计手段

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.33.035

BIM技术（Building Information Modeling建筑信息模型，简称BIM技术）通过多种计算机三维软件模拟建筑物所具有的真实信息，并实现信息数据流的传递和各种性能的模拟与优化，得到众多工程师和学者的青睐。BIM技术应用于装配式建筑正向设计，可实现对预制构件的参数化设计、模数化拆分、信息化出图，可较大程度提高装配式建筑的设计质量，减少返工，提高施工管理效率。

1、装配式建筑

由预制件、部件构建而成的建筑为装配式结构建筑。现阶段，随着工业的快速发展，按照建筑需求对建筑房屋部件进行批量生产，能够有效减少建筑现场混凝土浇筑等环节。20世纪初建筑行业逐渐发展，在60年代逐渐完善并实现应用。法国、苏联、英国等国家逐渐投入尝试，因为装配式建筑预制件生产能够有效降低建筑造价成本，装配式建筑得以逐渐发展。在初期，因为技术应用较为生疏，建筑较为陈旧、僵硬，之后随着装配式建筑逐渐发展，在以往基础上不断改进，不仅实现装配式建筑批量建设，也实现建筑房屋多样化设计。装配式建筑的应用有以下优势。一方面，装配式建筑是通过工厂生产预制件，生产结束经过质量检验，将预制件送至施工现场，只需要对预制件进行连接即可，能有效提升施工效率、缩减施工周期、减少人力资源配置。在施工过程中确保拼接质量能够避免施工阶段出现频繁返工问题，降低建筑造价成本。另一方面，在以往的建筑工程中，对于墙体的建设主要是现场进行混凝土浇筑，不仅对施工现场周围环境造成严重的污染，施工过程中所产生的噪声还对周围居民生活造成影响。而装配式建筑方式只需要将预制件送往建筑现场按照相关技术要求进行拼接即可，能有效减少对周围环境的污染。

2、BIM技术在装配式建筑深化设计中的应用

2.1全方位记录信息

可以全方位的去记录一个设计信息。BIM技术是在计算机的基础上进行的，所以对于建造过程中的信息可以有一个详细的、完整性的收录作用。不管是在设备信息方面还是在质量管理方面都可以保障信息全面性的存在。施工质量管理方面，其相关的信息是非常零碎的。例如，建筑工程中建筑材料就可能几百上千种，建筑团队人员的相关信息也是一个大量的信息库。而BIM技术的加入，对信息数据的管理方面就有着全面性的优点，避免了信息丢失的存在。BIM技术可以实时的根据建造情况提前做好大量的数据准备工作，省去了大量的前期准备时间，并且信息化科学性的信息会比人为的信息更加精准。通过前期数据的准确收集在后期的建造过程中就会起到非常的大作用，会让整个建筑过程的整体价值体现达到最大化的，这点是不需要去质疑的问题，也是非常关键的。

2.2构件拆分

装配式建筑的一大特点就是对不同的结构构件进行生产加工，再组装成整体的建筑。因此，对装配式建筑的结构构件进行拆分，可以提前确定生产设备加工生产构件的尺寸参数和连接方式等信息，方便后期工厂加工组装，对保障装配式建筑建造的连贯性具有重要意义。随着装配式建筑发展趋向标准化、模块化，建筑的平立面布置排列和结构构件的选择也趋于相对统一。此时，可以利用Revit的预制构件库建立标准预制构件，在实际工程可以直接调用标准构件库的相应构件，并且只需要简单地进行参数修改即可进行模型的拼装。构件拆分要遵循规格尽量統一，组合相对灵活，受力必须合理，运输组装方便的原则。例如，设计中，多将柱拆分为单节柱，更容易统一规格，保证垂直度，也更加易于装配运输。BIM技术可以在人工拆分构件的基础上对细节进行优化调整，不仅大大减少了设计人员进行构件拆分的工序和时间，对装配式建筑降低造价，提高工程质量和保证工程的连贯性也具有重大意义。

2.3 BIM在深化设计中的应用

Revit族库是一个族单元，可以编辑和驱动各种族文件。深化预制构件设计流程，整合各种预制构件的外轮廓、预埋件、配筋形式。Re‐vit族库根据文件绘制并存储在常规测量模型中，族文件的图纸完全基于构件中钢筋的形状进行矢量化作业并可定义基准面。以夹层墙板为例，将表面层装饰为单个砖（以区分砖的颜色）作为族文件。根据体积模型的几何信息（例如，外部轮廓、边线、面板厚度等）对隔热层进行参数化定义和确定材料。不同的项目分支机构可以通过BIM模型插入、提取、更新数据，实现专业工作之间的协作。使用BIM技术可以很好地将数据进行整合，并准确表达项目的意图（见图1）。

2.4碰撞检查

碰撞检查主要是指在生产前检查构件与构件、钢筋与钢筋、钢筋与预埋件以及预埋件与预埋件的碰撞。BIM软件可以将不同专业的模型整合成一个三维模型，进行本专业的构件间和不同专业的构件之间的碰撞分析并可视化展现表达，不同的软件间还支持相互转换导入，可实现所有专业的碰撞检查，并自动生成检查报告，设计人员可以实时提取数据信息并进行集成分析，可以最大程度避免实际工程中碰撞现象的出现。

2.5基于BIM技术的户型设计

装配式建筑产品的研究思路：部品化、标准化、模数化、系统集成化。户型的设计直接影响一个产品设计的好坏，因此，要充分考虑部品的集成。目前来看，BIM技术应用于户型设计的实际案例还比较少，且设计人员对于BIM软件使用和掌握的熟练程度还不高，他们通常借助CAD等传统软件对户型进行设计，再根据生成的二维图纸在BIM软件中建立三维模型。这种设计方法带来的最大弊端是在PC构件拆分时部品种类多，很难满足标准化的要求。

2.6疏散方案设计

对于人员密集场所，突发事件情况下的疏散速度直接关系到人们的生命安全。安全疏散的正向设计成为重要的内容。采用Pathfinder软件导入BIM模型，模拟整个教学楼在紧急情况下的人员疏散情况，通过模擬结果分析应急通道设计的合理性，得出最优疏散方案。传统的人员疏散计算采用的是公式法，这种方法只能简单地通过火灾探测时间、预动作时间、人员疏散运动时间等，计算出安全疏散时间。但是这忽略了建筑空间设计对人员造成的阻塞因素、发生突发事件时人员逃生路线的个别随机性等，这样的计算对建筑设计未能起到直观的指导作用。采用Agent-base模型的疏散模拟软件，可更加真实地为建筑设计提供参考（如图2）。

2.7完善装配式结构防水方案

建筑工程施工中对建筑结构进行使用过程中会存在一些因素的影响，如雨雪天气的影响、生活用水和高辐射太阳光等都会对装配式结构造成一定影响，因此对其进行防水设计并不断完善装配式结构防水方案显得尤为重要。对于装配式外墙结构而言，需要选择闭环型的防水设计方案。

2.8工程量预算与统计

在工程量的预算与统计中，主要分为两个层面：一部分是对预制墙、预制楼板、预制女儿墙等预制PC构件种类、数量的统计;另一部分是对各种预制PC构件所需材料的统计。这样可以方便向厂家提供所需的材料清单，进行准确备料和生产，同时也为了使得项目在设计阶段可以进行初步概算，从而实现对项目的整体控制。同时，由于模型在表中的数据都是相互关联的，当一处需要进行修改时，所需的工量也会随之进行更新变化。在某项目工程中，方案设计阶段—预制率计算：通过BIM模型我们得到精准的材料表，通过预制率的计算公式得到准确的预制率，为建筑、结构设计方案的选择提供准确的数据依据。

2.9利用BIM技术进行施工场地布置

优化场地布置方案，合理布置塔吊位置、构件堆放位置，保证吊装方便，杜绝二次搬运;模拟施工道路流线，最大限度的缩短场内运输距离，以保证各种材料运输方便。

结语：

对于装配式建筑设计来讲，要想更好地开展工作，相关工作人员就必须好好寻找方法，多去尝试探索，有效的利用BIM技术，将工作认真落实，注重安全管理，这些都是对于建筑工作非常重要的。只有好好的注意每一个细节问题，它才可以往更高处的台阶发展。

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