許超，吳斯琪

（吉林建筑大學(xué)）

1 引言

裝配式建筑具有著節(jié)約能源、縮短工期、提高質(zhì)量、降低造價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，相對于現(xiàn)澆建筑來說更具有生命力。2017年3月，住建部發(fā)布的《“十三五”裝配式建筑行動(dòng)方案》中提出以下要求：我國裝配式建筑占新建建筑的15%以上?？梢钥闯觯袊念A(yù)制建筑正處于不斷發(fā)展的時(shí)期，國家對預(yù)制建筑的標(biāo)準(zhǔn)和要求正在逐步提高。

BIM技術(shù)在裝配式建筑中起到集成的作用。數(shù)字化虛擬化項(xiàng)目，創(chuàng)建可視化信息平臺(tái)，更生動(dòng)地展示項(xiàng)目進(jìn)度。BIM技術(shù)在預(yù)制建筑設(shè)計(jì)階段尤為重要，可以提高預(yù)制建筑設(shè)計(jì)的效率，減少設(shè)計(jì)造成的誤差，從而實(shí)現(xiàn)“建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化”。

2 裝配式建筑與BIM技術(shù)結(jié)合的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外現(xiàn)狀

國外裝配式較國內(nèi)具有更深遠(yuǎn)的歷史。美國是較早研究建筑信息化的國家，特別是在裝配式建筑方面。很多國家更注重保護(hù)生態(tài)環(huán)境，所以在項(xiàng)目施工過程中采用綠色環(huán)保施工技術(shù)和BIM技術(shù)結(jié)合的方法。BIM技術(shù)可以對項(xiàng)目進(jìn)行施工模擬，再結(jié)合當(dāng)?shù)鼐G色建筑要求，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)保。裝配式建筑能夠縮短工期，最大限度的減少對資源的破壞。

2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀

我國2015年裝配式建筑面積為7260萬㎡，2016年達(dá)到1.14億㎡，較2015年增長57%。2009年以后，全國建設(shè)了一大批建筑產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目，全國示范城市1個(gè)，試點(diǎn)城市10個(gè)，國家住宅產(chǎn)業(yè)化基地64個(gè)。在信息化的時(shí)代，CAD軟件已經(jīng)不能滿足人們對項(xiàng)目全壽命周期管理的需要。BIM技術(shù)的融入，既滿足了從施工項(xiàng)目從二維到三維的轉(zhuǎn)變，也順應(yīng)了建筑業(yè)在科技發(fā)展方面的需要，同時(shí)將建筑行業(yè)帶領(lǐng)進(jìn)入了創(chuàng)新科技的時(shí)代。

BIM與裝配的結(jié)合已成為建筑行業(yè)的新節(jié)點(diǎn)，為建筑行業(yè)帶來了新的理念。傳統(tǒng)建筑建造工期長，造價(jià)高，工作量大，而BIM與裝配式結(jié)合就能有效的解決這些問題。自2015年BIM大賽后的3年間，“BIM+裝配式建筑”的項(xiàng)目在大賽申報(bào)項(xiàng)目呈倍數(shù)增長[1]。由此可見，發(fā)展裝配式建筑與BIM的結(jié)合只是時(shí)間的問題，前景無需質(zhì)疑。

3 BIM應(yīng)用在裝配式建筑上的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 設(shè)計(jì)流程精細(xì)化

相比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工流程，預(yù)制裝配式建筑在設(shè)計(jì)上增加了許多流程。包括前期技術(shù)策劃、標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件庫的建立及深化設(shè)計(jì)等，使項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段更全面細(xì)致，從而減少設(shè)計(jì)誤差。在BIM構(gòu)建的設(shè)計(jì)平臺(tái)上，多學(xué)科設(shè)計(jì)師同步設(shè)計(jì)，更有利于溝通和修改，從而實(shí)現(xiàn)精細(xì)的設(shè)計(jì)流程。

2.2 構(gòu)件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化

裝配式建筑的理念是使更多的建造過程在工廠里完成，這就要求構(gòu)件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化。利用BIM技術(shù)建立BIM構(gòu)件庫，對構(gòu)件幾何尺寸進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，避免在沖突檢查和后續(xù)安裝過程中的偏差。同時(shí)在構(gòu)件拆分過程中應(yīng)該盡量將構(gòu)件的種類減到最低，以防在工廠加工時(shí)造成構(gòu)件模具的浪費(fèi)。

2.3 各專業(yè)協(xié)同化

在預(yù)制裝配式設(shè)計(jì)過程中，需要各專業(yè)分別設(shè)計(jì)各自的內(nèi)容，并積極配合項(xiàng)目的完成。各專業(yè)設(shè)計(jì)人員在BIM平臺(tái)對同一項(xiàng)目模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，將此項(xiàng)目的主體結(jié)構(gòu)、設(shè)備管線、預(yù)制構(gòu)件整合，從而得出最優(yōu)的設(shè)計(jì)結(jié)果。在構(gòu)件拆分時(shí)，各專業(yè)設(shè)計(jì)師對本專業(yè)范圍進(jìn)行拆分，同時(shí)優(yōu)化細(xì)節(jié)。各專業(yè)同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，可以縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，避免出現(xiàn)圖紙更新不及時(shí)的現(xiàn)象。

2.4 成本管理具體化

裝配式建筑的構(gòu)件分割和最終成本是密不可分的，因此在設(shè)計(jì)階段應(yīng)強(qiáng)調(diào)成本控制。BIM技術(shù)在裝配式中可以通過創(chuàng)建的BIM模型得出價(jià)格，控制成本。美國斯坦福大學(xué)在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)：運(yùn)用BIM進(jìn)行造價(jià)管理，可減少40%除預(yù)算以外的更改[2]。由此可見，將BIM技術(shù)應(yīng)用在造價(jià)管理上可以有效的控制成本，避免不必要的損失。

3 設(shè)計(jì)流程

3.1 施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及模型的建立

利用BIM技術(shù)和地理信息系統(tǒng)對地理數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和詳細(xì)分析，選定項(xiàng)目建造地址，進(jìn)行場地分析規(guī)劃后，建立項(xiàng)目BIM模型。與CAD所繪制出的二維圖紙不同，BIM所創(chuàng)建的建筑模型是三維模型，且具有數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)的特點(diǎn)。在創(chuàng)建模型的過程中，對其中某一構(gòu)件加以改動(dòng)，整個(gè)模型參數(shù)將會(huì)發(fā)生改變，這樣避免了傳統(tǒng)圖紙的修改上的困難。模型建立時(shí)，將整合各專業(yè)的設(shè)計(jì)于一個(gè)模型之中，有利于整體把控和圖紙的修改，便于各方設(shè)計(jì)人員的溝通。BIM模型包含很多信息，可以生成各種有關(guān)建筑物信息的圖紙，包括平面圖、立面圖、剖面圖以及建筑物所需鋼筋、材料等尺寸信息。

3.2 構(gòu)件拆分與優(yōu)化設(shè)計(jì)

BIM模型建立以后，為形成進(jìn)入工廠制造的構(gòu)件，需要將模型進(jìn)行拆分。拆分構(gòu)件的原則是盡量避免構(gòu)件數(shù)量過多，構(gòu)件形狀復(fù)雜，以便于后續(xù)工廠的加工，更好的控制成本。在原有的BIM模型的基礎(chǔ)上拆分構(gòu)件，可以使項(xiàng)目更具有整體性，以防數(shù)據(jù)的流失。通過構(gòu)件拆分可以更清楚的觀察構(gòu)件之間的關(guān)系，對于一些細(xì)節(jié)也更容易觀察。構(gòu)件拆分后可以對構(gòu)件進(jìn)行細(xì)節(jié)上的優(yōu)化，此時(shí)各專業(yè)協(xié)同優(yōu)化，便于后續(xù)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)。

3.3 深化設(shè)計(jì)

將構(gòu)件進(jìn)行可視化分析，以及預(yù)制構(gòu)件連接構(gòu)造的設(shè)計(jì)，生成構(gòu)件加工圖。構(gòu)件加工圖可以完整的將構(gòu)件的信息表達(dá)清楚，例如鋼筋信息、模具規(guī)格等，實(shí)現(xiàn)與預(yù)制構(gòu)件加工廠的完美對接。將建筑模型分派給各專業(yè)，各專業(yè)對自己的專業(yè)部分進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，細(xì)節(jié)修改。BIM也能夠同VR技術(shù)結(jié)合，構(gòu)建虛擬建設(shè)場景，使裝配式安裝工人可以更好的理解構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)和裝配的細(xì)節(jié)。

3.4 預(yù)拼裝與碰撞檢查

BIM技術(shù)還可以對復(fù)雜的梁、柱進(jìn)行預(yù)拼裝[3]。預(yù)拼裝的主要作用是對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，避免鋼筋碰撞。在項(xiàng)目可視化的基礎(chǔ)上，預(yù)拼裝可以更精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)，此時(shí)可以將拼裝的過程視為“拼積木”，將梁端部錨入節(jié)點(diǎn)內(nèi)，提高此節(jié)點(diǎn)性能。BIM技術(shù)還可以對建立好的項(xiàng)目模型進(jìn)行碰撞檢查，碰撞檢查可以檢測出鋼筋沖突節(jié)點(diǎn)，并在設(shè)計(jì)階段對其進(jìn)行改正，減少后續(xù)施工階段修改帶來的損失。碰撞檢查又叫沖突檢查，撞按檢查類型可分為硬碰撞和軟碰撞，按碰撞時(shí)間關(guān)系可分為靜態(tài)碰撞和動(dòng)態(tài)碰撞[4]。在同專業(yè)范圍內(nèi)將構(gòu)件歸類進(jìn)行碰撞檢查，找出有效的碰撞點(diǎn)進(jìn)行修改。

動(dòng)態(tài)碰撞是施工階段由于施工誤差而產(chǎn)生的碰撞。利用BIM軟件模擬構(gòu)件與機(jī)械運(yùn)行軌跡，與建筑模型的關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)碰撞檢查。在碰撞檢查后，對項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化，再進(jìn)行碰撞檢查以減小誤差。

3.5 造價(jià)管理

在設(shè)計(jì)階段中，傳統(tǒng)的CAD軟件不能直接生成項(xiàng)目的造價(jià)，只能后期利用其他軟件或者造價(jià)人員手算工程量和造價(jià)。而BIM相關(guān)軟件可以自動(dòng)統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目造價(jià)，避免了傳統(tǒng)算法的誤差，或運(yùn)用其他軟件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)丟失，更方便造價(jià)人員對項(xiàng)目的系統(tǒng)管理?，F(xiàn)階段我們對造價(jià)的計(jì)算，依靠的是二維圖形基礎(chǔ)上的統(tǒng)計(jì)和整理，將繁瑣的造價(jià)計(jì)算轉(zhuǎn)化為直接生成的數(shù)據(jù)，更符合建筑智能化發(fā)展。造價(jià)人員的工作是否會(huì)被軟件所替代，或者在此大環(huán)境的基礎(chǔ)上工作內(nèi)容有什么更新，是我們應(yīng)該研究的問題。

4 總結(jié)

BIM技術(shù)與裝配式建筑的結(jié)合，可以使建設(shè)項(xiàng)目無論在設(shè)計(jì)階段還是施工階段都具有高效的特點(diǎn)，盡可能的降低誤差來源。BIM技術(shù)應(yīng)用在裝配式建筑全生命周期中，目的是實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目可視化；實(shí)現(xiàn)對項(xiàng)目施工進(jìn)度的實(shí)時(shí)掌控。在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段應(yīng)用BIM技術(shù)建立項(xiàng)目三維模型，對項(xiàng)目進(jìn)行構(gòu)件拆分、深化設(shè)計(jì)、碰撞檢查，減少施工過程中可能產(chǎn)生的誤差。BIM技術(shù)與裝配式建筑相輔相成，互相促進(jìn)，將成為我國建筑業(yè)發(fā)展的未來方向。