基于BIM下模块化设计方法在装配式建筑中的应用分析

周宏伟

【摘要】BIM技术为装配式建筑施工所应用的主要技术。本文以某装配式建筑工程为例，在分析了BIM技术与建筑的特点的基础上，从建筑户型、标准层及整体设计3个角度出发，阐述了建筑各层面的设计方法。在此基础上，从构件、钢筋与埋件3个环节入手，探讨了BIM下模块化设计的具体应用方法。目的在于进一步提高装配式建筑的施工效率及质量，提高施工的可视化水平。

【关键词】BIM技术；模块化设计；装配式建筑

装配式建筑为新型的建筑类型，是与环保理念相符合的一种建筑类型。由于该类型的建筑具有施工流程简单，且易拆卸的特点，近些年来，建筑的施工量逐渐增多。为确保装配的过程能够顺利实现，将BIM技术应用其中，实现装配的可视化，对建筑施工效率的提高，具有重要意义。

1、BIM技术与装配置建筑的特点

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），是由各建筑信息结合而成的建筑模型[1]。在BIM技术支持下所建立的建筑物模型，具有虚拟化的特点。但却能够全面的反应与建筑参数等有关的信息。将BIM应用到建筑施工过程中，可有效提高工程的可视化程度。对有关键人员对工期把握水平的提升，意义重大。装配式建筑，为新型建筑模式的一种。要求于施工前预制工程所需的构件。施工时，将构件相互组合，以形成建筑物。与传统建筑相比，装配式建筑的施工效率更高，拆卸更加方便，应用价值更加显著。预制构件的质量，是影响装配式建筑施工质量的主要因素。将BIM应用到施工前的设计中，可有效解决上述问题，提高建筑的整体施工质量。

2、BIM下模块化设计方法在装配式建筑中的应用途径

2.1 工程概况

工程为别墅建筑工程，别墅共3层，总面积415.65M2。为提高别墅的施工质量，本工程决定采用装配式混凝土施工，使之以装配式建筑的形式体现。同时，将BIM技术应用到工程设计中，实现模块化设计，提高工程的施工效率。

2.2 建筑各层面的设计

2.2.1 户型设计

建筑户型应与之功能相匹配，以确保各功能区能够被妥善分配到各个建筑区域。为达到上述目的，设计时，应注意以下问题：（1）根据别墅业主对各功能区布置的要求，分别设计各楼层的功能区位置[2]。（2）判断功能区的分布与别墅的户型是否匹配。如不匹配，应适当调整某一方面的布置情况。（3）计算构件的受力情况，观察设备有无碰撞。以国家标准要求为参考标准，提高户型的设计水平。（4）户型内可按照其功能的划分情况而设计，需将以BIM技术为基础而设计的各构件相互组合，使之成为有序的整体，在确保各功能区功能独立的基础上，在各功能区之间建立联系，提高装配式建筑设计的整体性与和谐性。

2.2.2 标准层设计

装配式建筑的标准层，指设计师在户型设计完成前，采用添加附件的方法所构成的建筑层次。可将BIM技术应用到该层的设计中，提高模块化设计的整体质量：（1）采集与标准层施工有关的数据，如标准层的层厚及大小等。（2）将数据输入到BIM软件中，由软件完成对数据的处理。形成标准层设计模型，以供施工参考。（3）当施工中存在某部分数据发生了改变时，应立即更新BIM下的各项数据，提高数据的应用价值，确保工程能够顺利进行。

2.2.3 整体设计

装配式建筑整体设计的目的在于提高各模块间的协调性，确保建筑功能能够达到业主的要求。可在利用BIM技术的基础上，对装配式建筑进行整体上的设计。方法如下：（1）将各设计人员组织在一起，共同分析建筑不同功能区域的不同设计方法。（2）将各环节的设计参数，全部纳入到BIM软件中，提高装配式建筑各环节设计内容的丰富性与全面性。（3）当参数补充完成后，即可运行模型，判断是否存在设计方面的缺陷。如存在，需立即改正，直至模型能够协调运行、建筑内各功能区的功能均能够正常实现为止。

2.3 各施工环节的设计

2.3.1 构件设计

装配式建筑构件的具体设计方法如下：（1）将制作完成的建筑信息模型，导入至Revit软件中，以使建筑的轮廓以及与钢筋等有关的信息得到体现。（2）通过对模型的观察，判断局部是否存在设计漏洞。如发现漏洞，应及时纠正。（3）拆分构件，采用Dtnamo实现可视化编程。（4）将不同构件进一步拆分为零部件，判断零部件是否齐全。如齐全，则可重新组装构件。

2.3.2 钢筋设计

装配置建筑钢筋的设计方法如下：（1）根据国家标准要求及工程需求建立钢筋布置流程。（2）通过对建筑信息模型的观察，判断是否存在待修改的钢筋参数。（3）将钢筋布置在预制构件中，使之能够满足构件的尺寸。（4）采用加密技術加密，完成设计。

2.3.3 埋件设计

以BIM模块化设计为基础的装配式建筑的埋件设计方法如下：（1）根据工程施工需求及国家标准要求布置埋件。（2）梁板部分钢筋吊钩环的施工难度较大，工程需将其作为各模块设计所关注的重点，根据建筑的功能及受力情况等，对其进行优化设计，以提高建筑的设计水平。（3）以Revit软件为平台，关联各项参数，使之形成全局性的参数。采用TeKla自定义组建，定义埋件的尺寸及埋设区域，完成埋件的布置过程。

结论：

目前，装配式建筑在建筑中所占的比例正在逐渐加大，施工对构件及钢筋等设计水平的要求显著提升。未来，建筑领域应将BIM技术应用到该类型建筑的设计与施工过程中，以之为基础，采用模块化设计方法，设计各建筑结构，最终将其组装，以提高建筑的施工质量。

参考文献：

[1]李桦，宋兵.装配式建筑住宅全装修模块化设计方法与案例解析[J].住宅产业，2016，（07）：16-25.

[2]孙菁芬，陈晓娟，解丹.模块化装配式设计建造可持续建筑——以清控人居科技示范楼项目为例[J].动感（生态城市与绿色建筑），2015，（02）：48-53.