邢姍姍

【摘要】目前我國經(jīng)濟(jì)已位居世界前列，建設(shè)規(guī)模前所未有，隨著原材料的短缺、施工人員數(shù)量及成本等因素加劇，傳統(tǒng)建造及施工形式已不能滿足建筑市場的需求，在這種框架下BIM、裝配式技術(shù)應(yīng)運而生，相關(guān)的生產(chǎn)、設(shè)計也朝著標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，BIM技術(shù)在裝配式技術(shù)中的應(yīng)用應(yīng)成為建筑行業(yè)未來必不可少的設(shè)計手段。

【關(guān)鍵詞】傳統(tǒng)建造;裝配式技術(shù);BIM技術(shù);設(shè)計手段

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

BIM技術(shù)（Building Information Modeling建筑信息模型，簡稱BIM技術(shù)）通過多種計算機(jī)三維軟件模擬建筑物所具有的真實信息，并實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)流的傳遞和各種性能的模擬與優(yōu)化，得到眾多工程師和學(xué)者的青睞。BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑正向設(shè)計，可實現(xiàn)對預(yù)制構(gòu)件的參數(shù)化設(shè)計、模數(shù)化拆分、信息化出圖，可較大程度提高裝配式建筑的設(shè)計質(zhì)量，減少返工，提高施工管理效率。

1、裝配式建筑

由預(yù)制件、部件構(gòu)建而成的建筑為裝配式結(jié)構(gòu)建筑?，F(xiàn)階段，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，按照建筑需求對建筑房屋部件進(jìn)行批量生產(chǎn)，能夠有效減少建筑現(xiàn)場混凝土澆筑等環(huán)節(jié)。20世紀(jì)初建筑行業(yè)逐漸發(fā)展，在60年代逐漸完善并實現(xiàn)應(yīng)用。法國、蘇聯(lián)、英國等國家逐漸投入嘗試，因為裝配式建筑預(yù)制件生產(chǎn)能夠有效降低建筑造價成本，裝配式建筑得以逐漸發(fā)展。在初期，因為技術(shù)應(yīng)用較為生疏，建筑較為陳舊、僵硬，之后隨著裝配式建筑逐漸發(fā)展，在以往基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)，不僅實現(xiàn)裝配式建筑批量建設(shè)，也實現(xiàn)建筑房屋多樣化設(shè)計。裝配式建筑的應(yīng)用有以下優(yōu)勢。一方面，裝配式建筑是通過工廠生產(chǎn)預(yù)制件，生產(chǎn)結(jié)束經(jīng)過質(zhì)量檢驗，將預(yù)制件送至施工現(xiàn)場，只需要對預(yù)制件進(jìn)行連接即可，能有效提升施工效率、縮減施工周期、減少人力資源配置。在施工過程中確保拼接質(zhì)量能夠避免施工階段出現(xiàn)頻繁返工問題，降低建筑造價成本。另一方面，在以往的建筑工程中，對于墻體的建設(shè)主要是現(xiàn)場進(jìn)行混凝土澆筑，不僅對施工現(xiàn)場周圍環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，施工過程中所產(chǎn)生的噪聲還對周圍居民生活造成影響。而裝配式建筑方式只需要將預(yù)制件送往建筑現(xiàn)場按照相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行拼接即可，能有效減少對周圍環(huán)境的污染。

2、BIM技術(shù)在裝配式建筑深化設(shè)計中的應(yīng)用

2.1全方位記錄信息

可以全方位的去記錄一個設(shè)計信息。BIM技術(shù)是在計算機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，所以對于建造過程中的信息可以有一個詳細(xì)的、完整性的收錄作用。不管是在設(shè)備信息方面還是在質(zhì)量管理方面都可以保障信息全面性的存在。施工質(zhì)量管理方面，其相關(guān)的信息是非常零碎的。例如，建筑工程中建筑材料就可能幾百上千種，建筑團(tuán)隊人員的相關(guān)信息也是一個大量的信息庫。而BIM技術(shù)的加入，對信息數(shù)據(jù)的管理方面就有著全面性的優(yōu)點，避免了信息丟失的存在。BIM技術(shù)可以實時的根據(jù)建造情況提前做好大量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作，省去了大量的前期準(zhǔn)備時間，并且信息化科學(xué)性的信息會比人為的信息更加精準(zhǔn)。通過前期數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確收集在后期的建造過程中就會起到非常的大作用，會讓整個建筑過程的整體價值體現(xiàn)達(dá)到最大化的，這點是不需要去質(zhì)疑的問題，也是非常關(guān)鍵的。

2.2構(gòu)件拆分

裝配式建筑的一大特點就是對不同的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行生產(chǎn)加工，再組裝成整體的建筑。因此，對裝配式建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行拆分，可以提前確定生產(chǎn)設(shè)備加工生產(chǎn)構(gòu)件的尺寸參數(shù)和連接方式等信息，方便后期工廠加工組裝，對保障裝配式建筑建造的連貫性具有重要意義。隨著裝配式建筑發(fā)展趨向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，建筑的平立面布置排列和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的選擇也趨于相對統(tǒng)一。此時，可以利用Revit的預(yù)制構(gòu)件庫建立標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)件，在實際工程可以直接調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件庫的相應(yīng)構(gòu)件，并且只需要簡單地進(jìn)行參數(shù)修改即可進(jìn)行模型的拼裝。構(gòu)件拆分要遵循規(guī)格盡量統(tǒng)一，組合相對靈活，受力必須合理，運輸組裝方便的原則。例如，設(shè)計中，多將柱拆分為單節(jié)柱，更容易統(tǒng)一規(guī)格，保證垂直度，也更加易于裝配運輸。BIM技術(shù)可以在人工拆分構(gòu)件的基礎(chǔ)上對細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，不僅大大減少了設(shè)計人員進(jìn)行構(gòu)件拆分的工序和時間，對裝配式建筑降低造價，提高工程質(zhì)量和保證工程的連貫性也具有重大意義。

2.3 BIM在深化設(shè)計中的應(yīng)用

Revit族庫是一個族單元，可以編輯和驅(qū)動各種族文件。深化預(yù)制構(gòu)件設(shè)計流程，整合各種預(yù)制構(gòu)件的外輪廓、預(yù)埋件、配筋形式。Re‐vit族庫根據(jù)文件繪制并存儲在常規(guī)測量模型中，族文件的圖紙完全基于構(gòu)件中鋼筋的形狀進(jìn)行矢量化作業(yè)并可定義基準(zhǔn)面。以夾層墻板為例，將表面層裝飾為單個磚（以區(qū)分磚的顏色）作為族文件。根據(jù)體積模型的幾何信息（例如，外部輪廓、邊線、面板厚度等）對隔熱層進(jìn)行參數(shù)化定義和確定材料。不同的項目分支機(jī)構(gòu)可以通過BIM模型插入、提取、更新數(shù)據(jù)，實現(xiàn)專業(yè)工作之間的協(xié)作。使用BIM技術(shù)可以很好地將數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并準(zhǔn)確表達(dá)項目的意圖（見圖1）。

2.4碰撞檢查

碰撞檢查主要是指在生產(chǎn)前檢查構(gòu)件與構(gòu)件、鋼筋與鋼筋、鋼筋與預(yù)埋件以及預(yù)埋件與預(yù)埋件的碰撞。BIM軟件可以將不同專業(yè)的模型整合成一個三維模型，進(jìn)行本專業(yè)的構(gòu)件間和不同專業(yè)的構(gòu)件之間的碰撞分析并可視化展現(xiàn)表達(dá)，不同的軟件間還支持相互轉(zhuǎn)換導(dǎo)入，可實現(xiàn)所有專業(yè)的碰撞檢查，并自動生成檢查報告，設(shè)計人員可以實時提取數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行集成分析，可以最大程度避免實際工程中碰撞現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.5基于BIM技術(shù)的戶型設(shè)計

裝配式建筑產(chǎn)品的研究思路：部品化、標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化、系統(tǒng)集成化。戶型的設(shè)計直接影響一個產(chǎn)品設(shè)計的好壞，因此，要充分考慮部品的集成。目前來看，BIM技術(shù)應(yīng)用于戶型設(shè)計的實際案例還比較少，且設(shè)計人員對于BIM軟件使用和掌握的熟練程度還不高，他們通常借助CAD等傳統(tǒng)軟件對戶型進(jìn)行設(shè)計，再根據(jù)生成的二維圖紙在BIM軟件中建立三維模型。這種設(shè)計方法帶來的最大弊端是在PC構(gòu)件拆分時部品種類多，很難滿足標(biāo)準(zhǔn)化的要求。

2.6疏散方案設(shè)計

對于人員密集場所，突發(fā)事件情況下的疏散速度直接關(guān)系到人們的生命安全。安全疏散的正向設(shè)計成為重要的內(nèi)容。采用Pathfinder軟件導(dǎo)入BIM模型，模擬整個教學(xué)樓在緊急情況下的人員疏散情況，通過模擬結(jié)果分析應(yīng)急通道設(shè)計的合理性，得出最優(yōu)疏散方案。傳統(tǒng)的人員疏散計算采用的是公式法，這種方法只能簡單地通過火災(zāi)探測時間、預(yù)動作時間、人員疏散運動時間等，計算出安全疏散時間。但是這忽略了建筑空間設(shè)計對人員造成的阻塞因素、發(fā)生突發(fā)事件時人員逃生路線的個別隨機(jī)性等，這樣的計算對建筑設(shè)計未能起到直觀的指導(dǎo)作用。采用Agent-base模型的疏散模擬軟件，可更加真實地為建筑設(shè)計提供參考（如圖2）。

2.7完善裝配式結(jié)構(gòu)防水方案

建筑工程施工中對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行使用過程中會存在一些因素的影響，如雨雪天氣的影響、生活用水和高輻射太陽光等都會對裝配式結(jié)構(gòu)造成一定影響，因此對其進(jìn)行防水設(shè)計并不斷完善裝配式結(jié)構(gòu)防水方案顯得尤為重要。對于裝配式外墻結(jié)構(gòu)而言，需要選擇閉環(huán)型的防水設(shè)計方案。

2.8工程量預(yù)算與統(tǒng)計

在工程量的預(yù)算與統(tǒng)計中，主要分為兩個層面：一部分是對預(yù)制墻、預(yù)制樓板、預(yù)制女兒墻等預(yù)制PC構(gòu)件種類、數(shù)量的統(tǒng)計;另一部分是對各種預(yù)制PC構(gòu)件所需材料的統(tǒng)計。這樣可以方便向廠家提供所需的材料清單，進(jìn)行準(zhǔn)確備料和生產(chǎn)，同時也為了使得項目在設(shè)計階段可以進(jìn)行初步概算，從而實現(xiàn)對項目的整體控制。同時，由于模型在表中的數(shù)據(jù)都是相互關(guān)聯(lián)的，當(dāng)一處需要進(jìn)行修改時，所需的工量也會隨之進(jìn)行更新變化。在某項目工程中，方案設(shè)計階段—預(yù)制率計算：通過BIM模型我們得到精準(zhǔn)的材料表，通過預(yù)制率的計算公式得到準(zhǔn)確的預(yù)制率，為建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的選擇提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。

2.9利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工場地布置

優(yōu)化場地布置方案，合理布置塔吊位置、構(gòu)件堆放位置，保證吊裝方便，杜絕二次搬運;模擬施工道路流線，最大限度的縮短場內(nèi)運輸距離，以保證各種材料運輸方便。

結(jié)語：

對于裝配式建筑設(shè)計來講，要想更好地開展工作，相關(guān)工作人員就必須好好尋找方法，多去嘗試探索，有效的利用BIM技術(shù)，將工作認(rèn)真落實，注重安全管理，這些都是對于建筑工作非常重要的。只有好好的注意每一個細(xì)節(jié)問題，它才可以往更高處的臺階發(fā)展。

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