基于BIM的装配式建筑协同设计方法

李尚杰

摘    要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，为促进BIM在装配式建筑设计中的应用，本文对BIM协同设计与传统设计方法进行比较，基于BIM技术IDM（InformationDeliveryManagement）要求建立PCP协同设计概念模型，确定不同设计阶段BIM模型精度，利用参数化设计工具Dynamo和StructuralPrecastforRevit对装配式建筑进行预制构件拆分、钢筋配置、结构分析，通过实例验证基于BIM的建筑协同设计方法的有效性。

关键词：BIM;装配式建筑;协同设计

1  引言

随着经济的增长，建筑行业的发展也得到了很大的进步。由于城镇化以及工业化建设的推进，在无形中也就推动了建筑方面相关技术的发展。在装配式建筑结构设计中由于涉及到的内容多、周期短、建模软件缺乏，因此寻求一种能够有效解决以上问题的技术就显得十分紧迫。BIM技术的出现可以让设计人员以更加直观的方式对建筑模型进行设计，并且能够对模型中存在的一些问题进行有效的分析和整改，是实现装配式建筑全生命周期设计的必要条件，最终达到提高建筑结构设计质量的目的。

2  BIM技术应用在装配式建筑设计中的优势

现阶段，装配式建筑发展存在的困境并非表现在技术层面，而是如何有效整合资源，在资源整合方面需要依赖于现代信息技术，而BIM技术恰恰可以有效解决这一问题。当前，我国装配式建筑的产业链并不完整，各个环节的技术以及管理表现出不均衡的特点，比如设计环节的信息无法准确、高效的传递至生产以及装配环节，这就导致在实际建设环节出现多种问题，极大的限制了装配式建筑的发展。在装配式建筑中应用BIM技术的优势主要体现在其可以实现装配式建筑全过程的一体化，即从设计、生产到装配施工以及后期运行维护，各个环节之间可以实现信息共享，进而形成一条完整的产业链。基于此，装配式建筑可以实现设计标准化、生产数控化、管理信息化、施工集成化，对于装配式建筑的发展具有极大的促进作用。以往在装配式建筑设计阶段，主要以二维平面图纸为主，各个环节的信息流转共享均以此为主，这就导致在信息传递过程中易发生信息不对称问题，进而影响到后续生产以及施工装配。而在装配式建筑设计环节采用BIM技术，最终交付结果以三维模型为主，同时各个环节的工作人员可以利用BIM平台实现信息的传递，进而对设计模型进行优化，实现专业信息的共享。此外，还可以使用navisworks软件做碰撞测试，检测模型设计中存在的冲突，及时发现其中存在的矛盾。

3  基于BIM的装配式建筑协同设计实现

3.1  BIM模型交付标准

协同设计的关键工作是各确定模型设计深度和精度。按GB/T 51301—2018《建筑信息模型设计交付标准》装配式建筑预制构件各专业BIM模型精细度如表2所示。装配式建筑主设计主要分为四个阶段：（1）方案设计。结构工程师介入，模型精细度为LOD200。根据建筑布局初步确定结构形式，进行构件拆分、预拼装模拟，配合业主和建筑设计师进行方案可行性评估;（2）初步设计。暖通设备工程师介入，模型精细度为LOD300，完成构件的土建、钢筋、设备、管线布设等信息;（3）施工图及深化设计。对节点连接等内容进行深化及补充建模，达到LOD400的要求，进行碰撞检查、施工模拟、施工图设计优化;（4）施工阶段。模型精细度为LOD500，要求模型中包含以实际施工工艺为主的时间、成本、采购、加工及运输等工程管理内容。

3.2  装配式建筑的前期策划

在传统的设计模式里，各专业的深化设计呈线性关系，上游完成了一个阶段才会递进到下游，出现问题时不能及时有效地反馈，各方信息相对闭塞。而各个牵涉到的专业不同侧重点也不同，因此最后的落地成果往往也会出现偏差。这就需要在设计前期对整个建筑的设计做好前期统筹策划，基于装配式建筑的特点，为凸显其模块化特点，节省建造成本，前期项目策划对预制装配式建筑的实施起到十分重要的作用，设计单位应在充分了解项目定位、建设规模、产业化目标、成本限额、外部条件等影响因素的情况下，制定合理的技术路线，提高预制构件的标准化程度，并与建设单位共同确定技术实施方案，为后续的设计工作提供设计依据。具体的策划可以从以下三个角度展开：（1）美学理念，基于装配式的工艺，构件单元将更复合化与专业化，结构功能、装饰功能、使用功能得以有机统一。而装配式建筑的设计美学更多地强调于功能单元的创意式尺寸参数设计和单元间的多样组合。（2）经济性思考，装配式建筑施工的成本构成中，主要包含模具制作、车间加工和调运安装。而在建筑设计中，细节尺寸的凌乱极易导致上述三项成本的大幅增加。而对于异型建筑，传统施工方法极难达到理想效果，但运用装配式技术就完全可以实现。因此，装配式建筑在方案设计阶段，就需要将装配式建筑特有的模数化及模块化理念纳入设计前期策划中。（3）专业协同，装配式建筑的设计难点，在项目方案基本确定后耗时最长的各专业和各方深化设计的过程中，主要在于需要反复进行方案的调整。因为，装配式建筑是集设计、生产、施工、装修和管理为一体的集成化建筑，从设计到施工运营的各个阶段都需要建筑结构、构件生产、暖通、给排水、机电和装修等专业设计人员共同配合工作。

3.3  精细化设计降低装配式建筑的设计误差

因为预制构件结构设计的复杂性，施工图经常遇到墙、管等情况，以往结构设计方法设计的图纸，即使是二维图纸，上面的问题是不容易找出来的。在施工的时候，问题就会暴露出来，结构碰撞发生后，建设单位不得不要调整施工方案，避开碰撞的地方，这样就会导致使用的建筑材料增多，拖慢了施工进度，最终导致项目不能按时完成。BIM软件就不会出现这个问题，有了三维模型后，模型会被软件自动检测、评审，模型设计中存在的问题归纳为一起，设计人员收到问题信息后对设计方案进行整改、修正。整改、修正完毕，BIM软件又重新检测、评审三维模型，并再次提示错误，如此反复多次，直到所有问题都得到解决。例如，在预制房屋的结构设计中，经常发生管线布置自身及与结构构件碰撞，这是因为建筑管线种类多，有给排水管、强弱电线等，装配式构件又具有预制性及模块性，管道与结构的协调是很难实现的，但BIM软件可以检测管道位置是否正确，如果软件检测到有碰撞等异常情况时，系统就会有出错的提示，在监理人员的充分参与下完成分析过程，能够促使管线更加优化、结构构件更加安全合理，降低装配式建筑的设计误差。

4  结语

装配式建筑是建筑业转型的方向，BIM技术是促进装配式建筑实施的有效平台和方法，基于BIM的参数化集成设计方法有助于装配式建筑设计模块化、标准化、通用化，参数化设计可以极大提高设计效率，有助于设计方案的优化比选。本文采用的基于Dynamo的构件参数化设计方法，仍属于弱參数化应用，如何在BIM平台下以PCP概念模型为切入点，建立不同结构形式的装配式建筑参数化设计平台是未来研究的重点。

参考文献：

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