BIM 技术在预制装配式建筑设计中的应用

徐创新

（南京雅宁房地产开发有限公司，江苏 南京 210000）

1 BIM 技术设计预制装配式建筑

1.1 BIM 概述

BIM 技术在建筑设计方面将传统的以二维平面信息为主的设计方式转化为以三维甚至五维立体信息为主的设计方法。该技术通过建筑信息的建模来实现建筑结构设计、三维可视化模拟、周期管理、成本管理等众多管理工作，不同专业的设计人员可以通过视觉观察的方式直接进行建筑信息的解读、沟通和协调，打破了专业差异造成的沟通困难，是未来的主流发展方向。

1.2 预制装配式施工设计概述

在过去的建筑施工过程中常常在施工现场来完成各种建筑基础的浇筑、管材的现场配置和安装等作业，这种施工方式会进一步导致各种作业面杂乱地交织在一起且施工的安全风险也因此而变得非常高。例如，垂直作业面上的交叉作业会导致物体打击伤害的风险大幅度增加。预制装配式施工的思路是将一些具备条件的建筑结构在预制厂进行事先组装，然后在运输至施工现场进行整体安装。显而易见的是这种建筑设计方法在有效规避传统施工技术部分缺陷的同时提高整体的施工效率[1]。

1.3 应用分析

（1）协同设计。缺乏有效的信息沟通渠道导致传统的建筑设计方法难以实现不同专业之间的协同设计，而这种情况也会进一步导致设计效率低下、设计出现错误的概率上升等问。BIM 技术的运用可以让不同专业的设计人员通过设计结果的融合与共享来达到有效地协同设计。通常情况下有些专业的设计工作需要建立在其他专业的设计基础之上。如果采用BIM 技术可以让建筑设计人员利用可视化的三维立体模型来开展不同专业之间的高效率配合[2]。

（2）便于纠错。传统的基于二维建筑信息设计的方法导致不同专业的设计人员难以有效地理解其他专业的设计图纸，进而有可能在相互配合的过程中发生难以预料的错误。BIM 技术通过三维可视化的模拟技术将那些二维的平面图纸转化为可以通过眼睛直接观察到的立体结构，这样就可以让不同专业的设计人员通过电脑模型直接发现设计过程中存在的管线冲突、结构冲突或者其他方面的设计缺陷。

（3）便于预制构建的标准化设计。装配式建筑设计的一大特点就是将事先设计好的各种小单元建筑构件通过组合拼接地方式形成更大的建筑结构。通常情况下建筑设计人员可以把同一类型的功能模块设计成多种尺寸和样式以便于在设计过程中进行快速的调整。例如，建筑物种门窗结构往往只是在尺寸和样式上存在一定的差异，设计人员可以在日常工作中对这一类建筑结构的类型进行长期地积累，进而在设计过程中方面地开展设计风格地更换。

2 BIM 技术与现场绿色施工

2.1 BIM 与材料的节约

首先，装配式建筑施工过程中需要对大量的设备、管线、电缆等装置进行设计和安装，建筑结构和各种配套设施的复杂性以及设计人员之间的配合不协调导致不少设计存在缺陷，进而在实际施工过程中造成比较严重的施工材料浪费问题。BIM 技术的运用可以让建筑设计人员通过三维可视模拟发现设计存在的各种问题并及时采取措施进行补救，例如，管线的碰撞，材料浪费问题自然会得到有效的规避。

2.2 BIM 与土地的节约

BIM 技术可以通过对建筑物模型参数的修改来迅速地完成设计地更改和优化，进而可以通过该技术对建筑场地进行动态化的管理。在整个施工过程中始终通过这种方式让场地的使用率处在一个比较高的水平之上。而在建筑物的初步设计中可以通过结构上的对比和优化将整个建筑物对土地的利用率提高到一定的程度。

2.3 BIM 与水的节约

由Autodesk 公司专门为了建筑信息建模开发的Revit 系列软件可以帮助工程技术人员设计施工现场的临时给排水管网系统，工程技术人员完全可以在此基础上建立可循环的水处理系统。设计重点是建筑施工企业临时生活区中的生活用水系统、施工现场的混凝土结构养护用水以及除尘清洁用水等等。工程技术人员可可以利用BIM 技术和相关的软件对水系统的回收能力进行有效地模拟。

2.4 BIM 与能源的节约

①Revit 软件还可以帮助工程技术人员开展施工现场照明系统的三维可视化模型的建立，这一功能可以帮助工程技术人员通过科学地模拟来实现施工现场照明系统的节能设计。其关键是如何在施工区域内布置数量最少的灯具同时还要满足现场照明的需要。②BIM 技术强大的三维建模能力和施工前纠错能力可以有效地减少设计失误造成的施工材料浪费、能源浪费等，这些益处都能直接地或者间接地起到节约能源的作用。

2.5 BIM 与环境保护

首先，建立在BIM 技术上的装配式建筑施工方法可以大幅度提高施工现场的作业速度，进而有效地减少了建筑施工造成的噪音污染对周边人群的影响。因为预制装配式施工将大量的建筑构建在预制厂中提前进行了安装，进而可以大幅缩减施工现场的工程量和作业时间。

3 实例分析

3.1 项目概述

G21 项目位于南京市浦口区江浦街道，该地块为二类居住用地，用地面积32621.8m2，根据相关政策要求，中粮项目9 栋楼的预制装配率均需满足≥50%的要求。该项目属于绿色设计标识认证最高级别，在整个江苏省排前10 名，为南京区域公司第一个三星认证的小区。

3.2 BIM 的应用分析

（1）该项目在建设过程中广泛使用BIM 技术来实现预制装配式施工，例如，使用BIM 技术来建立建筑模型并完成预制装配率报表。同时该项目还使用BIM 技术实现对G21 地块项目的深化设计，例如对剪力墙、保温墙板、阳台隔墙以及预制楼梯等进行深化设计，如图1 所示。

（2）本项目在绿色施工方面的应用可以从环境监测中得到充分的体现，该项目通过BIM 软件对项目的噪音情况、建筑垃圾清理程度、工地污水的排放情况以及PM10 粉尘颗粒物等进行实时化的、智能化的监管，从而满足绿色施工的要求。

图1 G21 项目标准层BIM 模型

4 结束语

绿色施工和预制装配式施工凭借各自的重要作用成为现阶段建筑设计和施工过程中的重要发展方向。BIM 作为一种非常强大的建筑信息模拟技术在以上两种施工技术中都具有非常重要的应用价值，本文从技术层面研究了BIM 技术在以上两种施工方法中发挥的作用。