基于BIM技术的装配式建筑设计施工过程优化

董武俊

（中铁十一局集团建筑安装工程有限公司）

1 引言

装配式建筑工程主要涉及生产、施工、设计、装饰、监理等多个环节。因此，需要将BIM技术运用到各个环节，以完成整体控制。从实际情况来看，BIM技术在装配式建筑设计过程中的作用越来越明显，并得到了广泛的应用。

2 BIM技术的基本原理、应用及装配式建筑工程设计与施工的优势

2.1 BIM技术的基本原理、应用

BIM软件建立的三维空间模型代表了设计成果。而各种平面、立面、剖面空间建筑图纸和3D动画可以根据模型随意完成，为设计师提供了更方便的工具。因为所有完成的图纸都来自同一个建筑模型，所以所有的图纸都是相互关联的。同时，这种关联交互是实用的，对任何视图中的设计所做的任何更改都可以立即反映在视图关联中。

当设计师将BIM软件应用于建筑设计时，他们会发现它与最初的绘图软件应用于设计有很大的不同。BIM建模工具不再提供低级的几何绘图工具，操作对象不再是点、线、图等简单的几何关系，而是墙、门、窗等建筑构件;从这个角度来看，建立和修改的不是一堆没有建立关联关系的点和线，而是由相互关联的建筑构件组成的整个建筑。整个设计过程就是不断确定和修改各种建筑构件的参数，全面采用参数设计方法进行设计[1]。BIM软件通过参数关联技术建立三维模型。在模型中，构件之间是相互关联的，例如，模型中的屋顶与墙壁是相连接的。如果你想提高屋顶，墙的高度也会相应增加。另一个例子是同样的门和窗都建在墙上，如果改变模型中窗口的大小，墙上的开口也会随着窗口的大小而改变。

图1 BIM技术示意图

2.2 装配式建筑工程设计与施工的优势

与传统建筑设计结构相比，BIM技术具有更三维直观的特点，能更好的让人们了解结构形象。特别是装配式建筑，其结构设计需要更加合理和完善。通过BIM技术的应用，设计图纸可以更广泛地应用于多个项目概况中，帮助员工更好地了解自己的职责。从工程实践的角度来看，需要实现合理的合作和完善的协商。相关管理者还需要根据具体的结构模型制定可行的施工措施，这也是传统设计方案无法达到的理想目标。使用BIM技术后，可以快速的对模块进行处理，完成建筑结构多个部分的组装，在实际工作中起到了指导作用，效果非常明显。从实际出发，对于不同地区的装配式建筑结构设计，还需要进行相应的改进和调整工作（见图2）。

图2 装配式建筑的优点

2.2.1 有利于模拟施工，提高效率

BIM技术在装配式建筑设计和施工中具有诸多优势。首先，它可以模拟施工，从而提高施工效率。一般认为，在传统的装配式建筑施工中，往往受到技术和部门合作的限制，需要依靠大量的基础数据。同时，在工程项目的仿真试验中，也存在着实际应用价值和可行性低的问题。为了解决这个问题，通过BIM技术的应用，可以通过建立模型来完成三维仿真测试，保证数据本身的全面性和可靠性。

2.2.2 提供准确的材料信息

BIM技术使不同的专业人员在同一平台上进行交流和开展相应的工作，完成建筑工程中各种信息、建筑构件、机电构件等的组合任务，在建筑工程项目中收集各种信息，适当调整模式和输出视图根据用户的需求，并完成碰撞检查与协作软件，以便快速、准确地找到漏洞和冲突在建设项目中，输出详细的列出了建筑工程中使用的材料和组件，实现零错误，可有效提高工程建设质量。

3 基于BIM技术的施工设计

装配式建筑是一种集生产、施工、装饰、设计为一体的建筑系统，这种类型的建筑具有非常明显的集成化特征。对于BIM技术方案，有必要明确各种主线要素。例如，信息化协作方法可以用来完成可视化装配，检验和仿真工作需要完成在交互式连接的节点，以保证日常数据集成的效率，实现动态监督管理，避免重复设计的问题（见图3）[2]。

图3 基于BIM技术的施工设计示意图

3.1 优化设计

传统的CAD二维表达式是不完整的，尤其是一些工程构件的二维表达式。一些简单的线条通常用来表示一些主要的部分。例如，直径组件在CAD中被表示为线段。但在实际操作中，应考虑倾角和体积，节点设计中往往采用引出标签的方式来表达设计意图，有些构件的尺寸有标注，但在实际安装放置时会出现其他碰撞问题。

3.2 多学科协同设计

建筑设计是一项技术要求很高的工作，每项工作内容都非常复杂。BIM技术在建筑设计中的应用是基于三维技术，能够保证不同专业部门之间的协调，保证发展的合理性和稳定性。

在工作中，相关部门的工作人员可以从建筑信息模型中获得准确、完整的信息，有效地对信息进行整理，达到有效控制建筑设计中数据冗余和误差的目的。BIM技术在装配式建筑和住宅产业化理念中的应用结构设计方法为:每个建筑项目都有自己的特点，但我们可以通过产品标准化和组件模块化，在Revit中编辑每个组件所需的参数。可视化设计提高了设计的准确性，并将其存储为一个知识库，以便在遇到相同的项目时直接使用，这样可以大大提高效率，保持其先进性。

3.3 结构设计及施工工艺分析

这项技术的发展可以有效地满足我国可持续发展的基本要求，以及环保和绿化的要求。采用预制混凝土技术时，其预制构件通常包括楼梯板、剪力墙板、阳台等。这些部件相对简单，易于制造，但仍存在许多问题。比如它们的形式比较单调，构件本身的重量也很大。BIM技术在建筑设计施工中的应用，可以提高建筑设计的质量和效果，实现建筑资源的集中优化。同时，BIM技术可以为建筑行业的发展提供动态支持，使建筑设计具有预见性、可视性和准确性，从而保证建筑行业的稳定发展。

4 BIM技术在装配式建筑标准化设计施工过程的优化策略

4.1 创建一个好的BIM组件库

对于装配式建筑来说，要想保证质量和效率能够达到理想的目标，就需要在初始阶段进行施工和加工设计。通过BIM技术的合理运用，可以消除型材和二维表达方式存在的问题，在匹配预制构件模型的情况下体现自己的集成特性，创建标准化的装配式建筑构件，有必要模拟BIM施工的数量，以保证类型和规格的丰富性，从而展示真实的处理情况（见图4）。

图4 BIM组件库示意图

4.2 实施和视觉设计的必要性

为了BIM技术能够合理的运用在预制建筑的设计中，相关人员一定要注意协同，完成精细的视觉设计，从而及时的将其锁定，这对于以后的修正和解决项目遗留的缺陷也是非常有帮助的。

4.3 BIM组件的不断拆分和改进

在装配式建筑设计过程中，要保证BIM技术使用的合理性，并注意关键环节。对具体零件进行视觉处理后，可调整预制外墙及相应构件的数量。在协调BIM技术的过程中，有必要在初始阶段明确设计任务，一般来说，BIM模型会创建一个三维信息的集成平台，从而为协同操作创造一个良好的环境。此外，BIM模型集成了工艺设备、建筑材料、成本等不同方面的信息[3]。因此，只有通过专业的数据分析，才能确保不同专业的协同，最终达到理想的结果。

4.4 模拟现场施工的组织工具及复杂节点

使用BIM技术后，可以确定施工进度和施工模型，并通过详细集成了解空间信息元素，形成可视化的4D模型。这样可以将施工过程中的各种细节展现出来。对于相关人员来说，在前期要了解控制方法是否科学合理，通过合理的工作安排，确保场地布局平衡。如果发现异常，需要根据实际需要进行纠正和改进。在模拟复杂建筑节点的过程中，需要结合BIM技术，对建筑的各种繁琐部分和重要的施工节点提前做一个生动的诠释，合理控制场地，确保处理方法合理，从而整体提高施工效率。我们还需要依靠BIM技术来完成云平台的创新，保证设计和施工的流程和适应性，做好监督和控制[4]。

4.5 装配式建筑的生产流程及一体化设计

无论在方案阶段还是设计阶段，都需要将各方的意见和参数充分融入到同一个模型中。最好是通过BIM集成进行碰撞检测或过程模拟。如机电专业，预留的开关线路要有很好的整合预留，加工工艺也要做好，现场施工时要进行专业整合。

5 结语

在研究BIM的应用时，我们需要注意并补充细节。BIM技术在建筑施工领域必须灵活应用，根据实际需要更快地选择施工材料，从而达到传统施工方法无法达到的效果。