基于BIM技术的装配式建筑设计与建造研究

丛巍横 （中铁第五勘察设计院集团有限公司东北分院，黑龙江 哈尔滨 150000）

1 前言

科技水平的带动着人们生活水平质量的提高，在工程设计施工中人们越来越注重施工效率、减少对环境的破坏，因装配式建筑能很好地解决这一问题，就在建筑行业中得以快速的推广与发展。目前BIM 技术得以迅猛的发展，BIM 技术的应用能实现多专业的协同发展、高效率的完成参数化建模等，所以在装配式建筑中得以广泛应用。

2 BIM技术在装配式建筑设计与建造领域的应用价值与优势

BIM 技术又被称为建筑信息模型技术，该技术依托数字仿真虚拟化系统为基础，针对具体的建筑项目设计需求，将其中相关的数据信息、设备性能参数等进行处理，通过一系列的收集、整理、加工、分析、合成环节后，构建起完善的三维建模系统，将建筑物的实际效果高度还原出来。BIM技术在装配式建筑设计与建造领域就要具备以下几个方面的优势与应用价值：

2.1 提高设计效率

相较于传统工程设计，设计人员需要开展许多诸如工程信息采集、数据分析和参数计算等具有高重复性、基础性的工作，以及各项设计参数、相关施工规范的对照分析等工作，利用BIM技术的装配式建筑设计仅需要工作人员将相关的工程信息和设计标准导入软件，就可实现在短时间内设计出切实可行的方案，并找出方案中存在的具体问题，代替了人工绘图和数据采集等设计工作。

2.2 推动模型可视化与仿真化发展

BIM技术具有出色的可视化和仿真化特点。作为一项复杂的建筑结构设计项目，通常只有专业的工作人员才能理解相关专业术语和信息，但实际展示中还要向非专业团队展示建筑结构设计成果，因此设计人员可利用BIM 技术将设计转化为可视化的结构模型，确保建筑团队的工作人员更清楚的了解工程师的意图。

2.3 提升建筑行业的专业化水平

BIM 技术可以通过建立可视化、模拟性较高的建筑模型来对真题项目进行合理的规划预测，并调配物质的运用和安排。利用BIM技术可以进一步改善装配式建筑项目的设计过程中出现的科学技术问题。可以说，在装配式建筑设计中应用BIM 技术能够充分实现信息化与工业化的有机结合，既大幅提升了装配式建筑的科学性和专业化水平，同时也提高了建筑行业的完善程度和智能化建设。

2.4 实现预制结构部件的标准化设计

借助BIM 技术对装配式建筑设计进行优化，能够实现装配式建筑预制结构部件的标准化设计，包括预制结构部件的规格、尺寸、样式等各个方面，均可以提高其设计标准性。针对装配式建筑设计的相关信息，利用BIM技术进行收集、整合、归类、共享和存储，建立起完善的装配式建筑预制结构部件标准数据存储库，在其中规范不同部件的设计性能数据信息，将其详细、准确的记录和保存下来，为后续的装配式建筑设计工作提供数据支持。

3 BIM技术的装配式建筑设计与建造应用

3.1 建筑规划

合理使用BIM 技术，能在建筑规划阶段发挥出良好的效果。首先，可以对场地进行分析，通过BIM 技术进行选址，可以在众多的地理信息中选择最适合该工程建筑的地点，能够有效地降低环境对设计的冲突和影响。BIM技术能够将场地信息与空间信息统一结合分析，帮助工程项目总体负责人科学选定项目建设区域。其次，可以运用BIM技术调整工程图纸，通过将实地环境中的建筑设计进行相应比例的缩放，使建设的图纸模型与实际结构和材料能够相互关联，例如：建设某一个构件的模型，使其参数与整体构件模型进行关联，调整其中一个数据时，其他相关联的数据会随着变化进行相应的改变，方便设计师对设计方案进行修改，减少修改中出现的误差。最后利用BIM 技术可以调节各个方面的矛盾，例如在改变某一数据时，其他相应数据同时改变，不需要设计师一一修改，减少其中存在的误差，防止出现设计与施工不符的现象发生。同时，利用BIM 技术可以将装配式建筑设计中的各个环节进行调节，消除其中矛盾，增强建筑设计的合理性和可行性。

3.2 三维建模

利用实际测绘得到的数据结合设计师的设计方案，可以构建出装配式建筑的三维立体仿真模型。通过该模型，设计人员可以直观看到装配式建筑结构部件的尺寸和设计及展示效果，利用模型来检测建筑的各方面性能，能够将装配式建筑设计精准度大大提高，同时，可以将设计中出现问题的环节或数据进行调整，通过三维立体模型，可以检查整体建筑各个环节的细节，对其进行有效的监督和管理。

3.3 数据库建立

随着BIM 技术在建筑行业的广泛应用，许多建筑工程企业都将建筑数据传入到BIM 设计数据库中，该数据库中包含各种建筑信息模型、相关的装配式建筑设计资料、建筑中所需预制部件的设计资料等，工程师可以对数据库中的资料进行参考、整合、归类等，获取其中的有效信息，帮助构建自己的装配式建筑设计方案，使建筑方案设计更加完整。

3.4 构件设计制造

在装配式建筑设计中，预制构件的规格对于整体工程来说非常重要。因此，在生产预制构件时，生产厂商需要与施工队进行细致的商讨，以确保生产出的预制构件能够正常使用。使用BIM 技术可以将构件的尺寸、材质、数量等要求进行明确的规定，将数据直接报给生产厂家，厂家根据详细数据生产出完全符合要求的构件，极大地提高构件的利用率，减少误差损失。在预制构件使用时，若出现问题可以及时与项目管理者联系修改，使构件完全符合建筑需要，使资源配置达到最优。

3.5 埋件布置设计

由于埋件的布置方式较为复杂，并且数量较多，在设计时需要对其进行细致分析，设置好每个埋件的具体位置。利用BIM技术能够对埋件进行预埋处理，使用模型将预埋方案展现出来，使埋件布置设计的效率得到有效提高。通过BIM技术对信息的识别和分析，能够合理地选择埋件的内嵌组和吊钩形状。结合实际的墙体建筑对梁结构的大小和形状进行设计，使梁结构的参数与建筑预留洞口的设计更加相符，避免开洞不良导致墙面结构被破坏，有效地提高梁结构设计的质量和准确度。

3.6 拆分设计

在工程项目开始之前，需要将工程项目的所有数据导入到Revit软件当中，Revit软件会将该项目的所有信息进行处理最终形成一个三维立体模型，在这个模型当中包括了房屋的界面轮廓、所用的钢筋信息以及施工材料的分配等等。然后在对别墅模型进行细节上的修正，修正内容包括施工人员的意见，工程师的设计理念以及业主的想法等等。在进行修正的过程中要对每个构件进行拆分，并在拆分之前对构件进行可视化的编程，保证每个构件都是可视的，所有的施工人员以及户主都能看到构件的安装方法以及安装状态，在最终结果确定之后再对这些构件进行重新组装，完成构件的拆分工作。

3.7 碰撞检测

尽管装配式建筑具有明显的优势，但也存在着一定的影响因素，其中最为显著的问题是其所制定的设计方案普遍存在各部分的管线与建筑部位相碰撞的问题。由于不同管线交接处安装位置相重叠或是管线与周边建筑结构的间距不当都会给建筑带来隐患，因此可以运用BIM技术进行碰撞试验并生成报告，方便工程师对各处碰撞点进行标记，从而进行完善和改进，确保设计方案的准确可行。

3.8 用钢量设计

钢筋的分布以及使用是保证建筑质量的前提和基础，在对工程钢筋创建中，需要明确的了解钢筋分布的位置以及使用数量的控制。在安装过程中，需要使用BIM 技术来对建筑整体进行三维模型构建，准确了解钢筋的具体分布，尤其是在梁跨、梁端方面，如果发现钢筋使用的数量较少，或者安装位置与设计图纸有异，需要第一时间进行处理，防止因为梁跨、梁端不稳导致房屋出现裂缝、倒塌的情况出现。同时还需要及时的调用二次开发程序，对于建筑内的钢筋参数信息进行完善，与最初的设计图纸保持一致，保证建筑的稳定性。

4 BIM技术在装配式建筑设计与建造中的应用实例

4.1 国外应用现状

在国际的建筑领域中许多国家已在建筑及时方面实现了信息化发展，并走在了时代的前列。例如美国、英国等国家在建筑信息化技术领域的研究起步较早，因此早在装配式建筑信息化技术方面取得了一定的成果。与此同时，许多国家也意识到了保护生态环境的重要性，因此也将绿色环保建筑技术运用到BIM技术之中，将二者进行技术融合并进行综合性应用，如此一来既可以体现出BIM 技术的模拟可视化性能，又发挥了绿色环保技术的有效价值与特性。

4.2 国内应用现状

尽管我国在装配式建筑设计中应用BIM 技术的时间较晚，但却是后起之秀，劲头十足。近年来我国高度重视并广泛应用装配式建筑，在短短几年之间就迅速拓展规模，增长幅度高达57%。随着建筑领域的不断发展，当前对于技术手段也提出了更高的要求，传统的CAD技术、二维技术等已无法满足现代建筑领域的发展，而BIM技术的出现则迅速填补了空缺，发挥出巨大作用，这既代表着建筑技术领域维度的转化，也标志着建筑行业开始进入全新的技术革新时期。

5 结束语

综上所述，将BIM技术应用到装配式建筑工程中是现代社会发展的必然趋势，在实际的工作中应该充分发挥BIM 技术的重要效用，强化装配式建筑设计BIM技术的应用，还需要结合实际需求，制定出有效的应用方案，从而不断优化装配式建筑设计，提高设计效果，使得设计与建筑质量得以保证，促进我国装配式建筑设计朝着现代化与智能化方向持续发展。