董武俊

（中鐵十一局集團建筑安裝工程有限公司）

1 引言

裝配式建筑工程主要涉及生產(chǎn)、施工、設(shè)計、裝飾、監(jiān)理等多個環(huán)節(jié)。因此，需要將BIM技術(shù)運用到各個環(huán)節(jié)，以完成整體控制。從實際情況來看，BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計過程中的作用越來越明顯，并得到了廣泛的應(yīng)用。

2 BIM技術(shù)的基本原理、應(yīng)用及裝配式建筑工程設(shè)計與施工的優(yōu)勢

2.1 BIM技術(shù)的基本原理、應(yīng)用

BIM軟件建立的三維空間模型代表了設(shè)計成果。而各種平面、立面、剖面空間建筑圖紙和3D動畫可以根據(jù)模型隨意完成，為設(shè)計師提供了更方便的工具。因為所有完成的圖紙都來自同一個建筑模型，所以所有的圖紙都是相互關(guān)聯(lián)的。同時，這種關(guān)聯(lián)交互是實用的，對任何視圖中的設(shè)計所做的任何更改都可以立即反映在視圖關(guān)聯(lián)中。

當(dāng)設(shè)計師將BIM軟件應(yīng)用于建筑設(shè)計時，他們會發(fā)現(xiàn)它與最初的繪圖軟件應(yīng)用于設(shè)計有很大的不同。BIM建模工具不再提供低級的幾何繪圖工具，操作對象不再是點、線、圖等簡單的幾何關(guān)系，而是墻、門、窗等建筑構(gòu)件;從這個角度來看，建立和修改的不是一堆沒有建立關(guān)聯(lián)關(guān)系的點和線，而是由相互關(guān)聯(lián)的建筑構(gòu)件組成的整個建筑。整個設(shè)計過程就是不斷確定和修改各種建筑構(gòu)件的參數(shù)，全面采用參數(shù)設(shè)計方法進行設(shè)計[1]。BIM軟件通過參數(shù)關(guān)聯(lián)技術(shù)建立三維模型。在模型中，構(gòu)件之間是相互關(guān)聯(lián)的，例如，模型中的屋頂與墻壁是相連接的。如果你想提高屋頂，墻的高度也會相應(yīng)增加。另一個例子是同樣的門和窗都建在墻上，如果改變模型中窗口的大小，墻上的開口也會隨著窗口的大小而改變。

圖1 BIM技術(shù)示意圖

2.2 裝配式建筑工程設(shè)計與施工的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)相比，BIM技術(shù)具有更三維直觀的特點，能更好的讓人們了解結(jié)構(gòu)形象。特別是裝配式建筑，其結(jié)構(gòu)設(shè)計需要更加合理和完善。通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)計圖紙可以更廣泛地應(yīng)用于多個項目概況中，幫助員工更好地了解自己的職責(zé)。從工程實踐的角度來看，需要實現(xiàn)合理的合作和完善的協(xié)商。相關(guān)管理者還需要根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)模型制定可行的施工措施，這也是傳統(tǒng)設(shè)計方案無法達到的理想目標。使用BIM技術(shù)后，可以快速的對模塊進行處理，完成建筑結(jié)構(gòu)多個部分的組裝，在實際工作中起到了指導(dǎo)作用，效果非常明顯。從實際出發(fā)，對于不同地區(qū)的裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，還需要進行相應(yīng)的改進和調(diào)整工作（見圖2）。

圖2 裝配式建筑的優(yōu)點

2.2.1 有利于模擬施工，提高效率

BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計和施工中具有諸多優(yōu)勢。首先，它可以模擬施工，從而提高施工效率。一般認為，在傳統(tǒng)的裝配式建筑施工中，往往受到技術(shù)和部門合作的限制，需要依靠大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。同時，在工程項目的仿真試驗中，也存在著實際應(yīng)用價值和可行性低的問題。為了解決這個問題，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以通過建立模型來完成三維仿真測試，保證數(shù)據(jù)本身的全面性和可靠性。

2.2.2 提供準確的材料信息

BIM技術(shù)使不同的專業(yè)人員在同一平臺上進行交流和開展相應(yīng)的工作，完成建筑工程中各種信息、建筑構(gòu)件、機電構(gòu)件等的組合任務(wù)，在建筑工程項目中收集各種信息，適當(dāng)調(diào)整模式和輸出視圖根據(jù)用戶的需求，并完成碰撞檢查與協(xié)作軟件，以便快速、準確地找到漏洞和沖突在建設(shè)項目中，輸出詳細的列出了建筑工程中使用的材料和組件，實現(xiàn)零錯誤，可有效提高工程建設(shè)質(zhì)量。

3 基于BIM技術(shù)的施工設(shè)計

裝配式建筑是一種集生產(chǎn)、施工、裝飾、設(shè)計為一體的建筑系統(tǒng)，這種類型的建筑具有非常明顯的集成化特征。對于BIM技術(shù)方案，有必要明確各種主線要素。例如，信息化協(xié)作方法可以用來完成可視化裝配，檢驗和仿真工作需要完成在交互式連接的節(jié)點，以保證日常數(shù)據(jù)集成的效率，實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)督管理，避免重復(fù)設(shè)計的問題（見圖3）[2]。

圖3 基于BIM技術(shù)的施工設(shè)計示意圖

3.1 優(yōu)化設(shè)計

傳統(tǒng)的CAD二維表達式是不完整的，尤其是一些工程構(gòu)件的二維表達式。一些簡單的線條通常用來表示一些主要的部分。例如，直徑組件在CAD中被表示為線段。但在實際操作中，應(yīng)考慮傾角和體積，節(jié)點設(shè)計中往往采用引出標簽的方式來表達設(shè)計意圖，有些構(gòu)件的尺寸有標注，但在實際安裝放置時會出現(xiàn)其他碰撞問題。

3.2 多學(xué)科協(xié)同設(shè)計

建筑設(shè)計是一項技術(shù)要求很高的工作，每項工作內(nèi)容都非常復(fù)雜。BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用是基于三維技術(shù)，能夠保證不同專業(yè)部門之間的協(xié)調(diào)，保證發(fā)展的合理性和穩(wěn)定性。

在工作中，相關(guān)部門的工作人員可以從建筑信息模型中獲得準確、完整的信息，有效地對信息進行整理，達到有效控制建筑設(shè)計中數(shù)據(jù)冗余和誤差的目的。BIM技術(shù)在裝配式建筑和住宅產(chǎn)業(yè)化理念中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計方法為:每個建筑項目都有自己的特點，但我們可以通過產(chǎn)品標準化和組件模塊化，在Revit中編輯每個組件所需的參數(shù)?？梢暬O(shè)計提高了設(shè)計的準確性，并將其存儲為一個知識庫，以便在遇到相同的項目時直接使用，這樣可以大大提高效率，保持其先進性。

3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工工藝分析

這項技術(shù)的發(fā)展可以有效地滿足我國可持續(xù)發(fā)展的基本要求，以及環(huán)保和綠化的要求。采用預(yù)制混凝土技術(shù)時，其預(yù)制構(gòu)件通常包括樓梯板、剪力墻板、陽臺等。這些部件相對簡單，易于制造，但仍存在許多問題。比如它們的形式比較單調(diào)，構(gòu)件本身的重量也很大。BIM技術(shù)在建筑設(shè)計施工中的應(yīng)用，可以提高建筑設(shè)計的質(zhì)量和效果，實現(xiàn)建筑資源的集中優(yōu)化。同時，BIM技術(shù)可以為建筑行業(yè)的發(fā)展提供動態(tài)支持，使建筑設(shè)計具有預(yù)見性、可視性和準確性，從而保證建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

4 BIM技術(shù)在裝配式建筑標準化設(shè)計施工過程的優(yōu)化策略

4.1 創(chuàng)建一個好的BIM組件庫

對于裝配式建筑來說，要想保證質(zhì)量和效率能夠達到理想的目標，就需要在初始階段進行施工和加工設(shè)計。通過BIM技術(shù)的合理運用，可以消除型材和二維表達方式存在的問題，在匹配預(yù)制構(gòu)件模型的情況下體現(xiàn)自己的集成特性，創(chuàng)建標準化的裝配式建筑構(gòu)件，有必要模擬BIM施工的數(shù)量，以保證類型和規(guī)格的豐富性，從而展示真實的處理情況（見圖4）。

圖4 BIM組件庫示意圖

4.2 實施和視覺設(shè)計的必要性

為了BIM技術(shù)能夠合理的運用在預(yù)制建筑的設(shè)計中，相關(guān)人員一定要注意協(xié)同，完成精細的視覺設(shè)計，從而及時的將其鎖定，這對于以后的修正和解決項目遺留的缺陷也是非常有幫助的。

4.3 BIM組件的不斷拆分和改進

在裝配式建筑設(shè)計過程中，要保證BIM技術(shù)使用的合理性，并注意關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對具體零件進行視覺處理后，可調(diào)整預(yù)制外墻及相應(yīng)構(gòu)件的數(shù)量。在協(xié)調(diào)BIM技術(shù)的過程中，有必要在初始階段明確設(shè)計任務(wù)，一般來說，BIM模型會創(chuàng)建一個三維信息的集成平臺，從而為協(xié)同操作創(chuàng)造一個良好的環(huán)境。此外，BIM模型集成了工藝設(shè)備、建筑材料、成本等不同方面的信息[3]。因此，只有通過專業(yè)的數(shù)據(jù)分析，才能確保不同專業(yè)的協(xié)同，最終達到理想的結(jié)果。

4.4 模擬現(xiàn)場施工的組織工具及復(fù)雜節(jié)點

使用BIM技術(shù)后，可以確定施工進度和施工模型，并通過詳細集成了解空間信息元素，形成可視化的4D模型。這樣可以將施工過程中的各種細節(jié)展現(xiàn)出來。對于相關(guān)人員來說，在前期要了解控制方法是否科學(xué)合理，通過合理的工作安排，確保場地布局平衡。如果發(fā)現(xiàn)異常，需要根據(jù)實際需要進行糾正和改進。在模擬復(fù)雜建筑節(jié)點的過程中，需要結(jié)合BIM技術(shù)，對建筑的各種繁瑣部分和重要的施工節(jié)點提前做一個生動的詮釋，合理控制場地，確保處理方法合理，從而整體提高施工效率。我們還需要依靠BIM技術(shù)來完成云平臺的創(chuàng)新，保證設(shè)計和施工的流程和適應(yīng)性，做好監(jiān)督和控制[4]。

4.5 裝配式建筑的生產(chǎn)流程及一體化設(shè)計

無論在方案階段還是設(shè)計階段，都需要將各方的意見和參數(shù)充分融入到同一個模型中。最好是通過BIM集成進行碰撞檢測或過程模擬。如機電專業(yè)，預(yù)留的開關(guān)線路要有很好的整合預(yù)留，加工工藝也要做好，現(xiàn)場施工時要進行專業(yè)整合。

5 結(jié)語

在研究BIM的應(yīng)用時，我們需要注意并補充細節(jié)。BIM技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域必須靈活應(yīng)用，根據(jù)實際需要更快地選擇施工材料，從而達到傳統(tǒng)施工方法無法達到的效果。