(沈陽理工大學(xué) 藝術(shù)設(shè)計學(xué)院,遼寧 沈陽 110000)
裝配式建筑又被稱為建筑工業(yè)化,其是由在工廠預(yù)先生產(chǎn)的預(yù)制部件(梁、板、柱、門、窗等)[1]經(jīng)由工地現(xiàn)場裝配、鏈接形成的建筑,是“傳統(tǒng)生產(chǎn)方式+裝配化”的建筑,更是具備“設(shè)計、生產(chǎn)、施工標(biāo)準(zhǔn)化與裝配工廠化、裝修一體化和信息智能化”六大典型特征的新型工業(yè)化建筑。傳統(tǒng)混凝土現(xiàn)場澆筑等工序不僅費時費力、且要受到攪拌時間與運輸時間的影響,其設(shè)計效率低,而新型裝配式建筑受到氣候條件的影響小、施工速度快,并具有節(jié)能環(huán)保、建筑質(zhì)量高等優(yōu)點。但由于裝配式建筑對拼裝的精度要求,如果在拼裝過程中出現(xiàn)設(shè)計錯誤、設(shè)計遺漏、設(shè)計圖紙不完整,將會導(dǎo)致構(gòu)件無法安裝、需要重新生產(chǎn)和運輸,結(jié)果容易造成經(jīng)濟和工期的巨大浪費[2]。
BIM 一詞由Autodesk 所創(chuàng),關(guān)于BIM,其有多樣化的表征形式,BIM(建筑資訊模型)既是建筑創(chuàng)作的信息化手段,又是建筑信息化,或稱BIM 是Revit 軟件,或稱BIM 是Achicad 軟件,也可稱Building Information Modeling 為參數(shù)化設(shè)計[3],可見關(guān)于BIM 的表征與定義是多元、多維、多態(tài)的,更確切地說,其是計算機程序的集成。BIM 技術(shù)為實現(xiàn)建筑信息化,其自身擁有多重特性與功能,即信息協(xié)調(diào)性、信息關(guān)聯(lián)性、信息整體性、同構(gòu)件之間的互動性和反饋性、項目設(shè)計與建造等全流程可視性、全生命周期5D模擬功能、協(xié)調(diào)性服務(wù)功能、整體進度規(guī)劃與成本預(yù)算功能、可出圖性等。其工作原理是將施工單位、業(yè)主、設(shè)計單位、建設(shè)單位、各專業(yè)設(shè)計師、生產(chǎn)預(yù)制單位等各個項目、各個工種、各個業(yè)態(tài)的參與方放在同一個平臺上,進行協(xié)調(diào)及相配合的工作、進行模型信息共享、進行模擬實驗、確定合理的施工方案、建立數(shù)據(jù)庫、創(chuàng)建三維建筑模型以實現(xiàn)成本控制、項目方案優(yōu)化等[4]。而AutodeskRevit 軟件則是專為BIM 構(gòu)建的,為建筑工程全生命周期(項目策劃、項目協(xié)同、工程設(shè)計等)提供設(shè)計幫助的應(yīng)用程序,亦是一款基于AutodeskRevit Architecture、AutodeskRevit MEP 和AutodeskRevit Structure 來實現(xiàn)提供更高質(zhì)量、更加精確的建筑設(shè)計的三維工具[5]。
在裝配式木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)等建筑之預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)過程中,預(yù)制構(gòu)件的各種管線和電箱、給排水管、線盒、套管、地漏、止水鋼板等需要在混凝土未澆搗前埋設(shè),且要受到天氣、攪拌時間與運輸時間的影響,這要求不同專業(yè)、工種間的配合比傳統(tǒng)的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)更加緊密才可以克服起模、歸堆等費時費力之工序,提升施工速度、建筑質(zhì)量。通過Revit 軟件[6],各專業(yè)的設(shè)計人員、不同專業(yè)圖紙、承包商與業(yè)主之間可以減少設(shè)計錯誤、設(shè)計遺漏,實現(xiàn)更好地溝通協(xié)作,減少經(jīng)濟和工期的巨大浪費,提高設(shè)計的協(xié)調(diào)性和結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全、效率與精度。
預(yù)制裝配式建筑設(shè)計的核心是“現(xiàn)代化”、“集成化”、“標(biāo)準(zhǔn)化”、“工業(yè)生產(chǎn)最大化”、“經(jīng)濟效益最大化”,為實現(xiàn)裝配式建筑保溫節(jié)能與抗震隔聲,在裝配式結(jié)構(gòu)中應(yīng)該使用更多的標(biāo)準(zhǔn)化部件,各部件間采用釘、螺栓、齒板、剪板以及各種金屬連接件連接,利用Revit 對預(yù)制構(gòu)件的材料、工藝和裝配尺寸進行碰撞檢測、精確設(shè)計定位、構(gòu)建參數(shù)化框架可便于后續(xù)設(shè)計[7]。
Revit 的運行是基于“族”這一概念的[8],即Revit 中的圖形單元都以“族”為基礎(chǔ),“族”的集合或者內(nèi)容數(shù)據(jù)庫即為“族庫”,隨著裝配式建筑設(shè)計的開展與深入,相關(guān)行業(yè)企業(yè)或組織都可建立自己獨有的“族庫”,其使設(shè)計師像搭積木一樣構(gòu)成自己的建模信息模型,“族”與“族庫”的存在有助于設(shè)計師更輕松地管理數(shù)據(jù),并根據(jù)實際情況修改參數(shù),可為其節(jié)省時間、實現(xiàn)科學(xué)設(shè)計、科學(xué)施工、科學(xué)管理、提高功效,真正做到又好又快。
基于Revit 的裝配式住宅建筑施工可運用智能模型,智能模型可打破舊有的技術(shù)思維慣性、建立相對動態(tài)的控制模型,通過模擬和分析可以更好地控制、管理中央模型,有助于解決連接安全性問題與研發(fā)新的混凝土裝配式技術(shù)體系及減少制作和安裝工作量、合理控制施工進度、縮短施工工期、及時調(diào)整和跟蹤施工材料和施工方法。這種動態(tài)控制還可以將實際施工消耗的材料與之前的設(shè)計進行對比,整理出需要調(diào)整的信息,并及時反饋以提高文檔設(shè)計的精確度。同樣,在裝配式建設(shè)項目的施工過程,實時使用智能模型可以及時、全面了解建設(shè)項目的進度、施工過程,實現(xiàn)各環(huán)節(jié)的相互聯(lián)結(jié),保證裝配式住宅建設(shè)項目的順利開發(fā)和及時管理。
集“六化一體”的裝配式建筑起源于17 世紀(jì)北美的木構(gòu)架拼裝房屋,經(jīng)過百年的發(fā)展,裝配式建筑形成了使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格構(gòu)件的木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)三類主要的建筑類型,不同的結(jié)構(gòu)類型各有其特點,現(xiàn)代裝配式木結(jié)構(gòu)亦分輕型木(以北美“2× 4”結(jié)構(gòu)為代表的)、膠合木、原木結(jié)構(gòu)體系等,其設(shè)計與管理在Revit 應(yīng)用程序的支撐下可以自由繪制草圖、快速創(chuàng)建三維形狀、創(chuàng)建可持續(xù)性更高的精確設(shè)計,使裝配式木結(jié)構(gòu)建筑具有優(yōu)良的氣密、水密、保溫、保濕、隔聲、阻燃的特點;裝配式鋼結(jié)構(gòu)亦分輕型鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)住宅成套集成技術(shù)體系、束筒鋼結(jié)構(gòu)裝配式體系、新型鋼—混凝土板柱結(jié)構(gòu)住宅體系等,通過專為建筑信息模型 (BIM)而構(gòu)建的Revit[9]的幫助,其可實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑結(jié)構(gòu)輕便、安裝迅速、提高功效、抗震性能優(yōu)越的目標(biāo),真正做到又好又快。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)以歐洲裝配式混凝土建筑、北美地區(qū)裝配式混凝土建筑、日本和韓國裝配式混凝土為代表,該類型建筑與BIM 建筑信息管理結(jié)合可優(yōu)化結(jié)構(gòu)配筋和連接等構(gòu)造,可實現(xiàn)科學(xué)設(shè)計、科學(xué)施工、科學(xué)管理。
在裝配式住宅建筑設(shè)計與管理中引入為BIM 而構(gòu)建的Revit 不僅有利于降低傳統(tǒng)建筑行業(yè)環(huán)境污染物,且在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)逐漸惡化、產(chǎn)能過剩之時,助其對外輸出產(chǎn)能;有利于國內(nèi)建筑行業(yè)加快產(chǎn)業(yè)升級,深化“放管服”改革,增強企業(yè)核心競爭力,助其健康發(fā)展;亦能使我國強大的工程建設(shè)能力為新型城鎮(zhèn)化提供支撐、為世界服務(wù)。