探讨装配式建筑设计中的BIM方法

田赫

（中航长沙设计研究院有限公司，湖南长沙 410014）

0 引言

随着现代科技的发展，建筑业正逐步走向一条创新的发展道路。现代装配式建筑设计的要求不仅仅是安全性和经济性的要求，还有节能和创新等方面的要求。BIM技术指的是建筑信息模型。关键的工艺为通过设计元素来构建基本组件，并对于物理方面性质还有材料方面数据，进行数据化处理，布设广泛且全面的信息数据库。BIM技术在建筑领域的作用越来越大，主要是因为BIM技术具有很多优点，不仅体现在建筑工程设计的简单性上，在建筑工程设计费用也是大大的降低。凭借其独特的3D建模技术成为业界人士关注的焦点。利用BIM技术，设计师可以准确地发现装配式建筑设计中存在的问题，快速制定出有效的解决方案，降低施工过程中面临的种种疑难问题的发生率，从而提高装配式建筑设计的科学性和合理性，全面提高装配式建筑设计方案的质量。

1 BIM技术对建筑行业的重要意义

装配式建筑设计及管理的新技术——BIM，大大优化建设产业的开发环境，在一定程度上改善了对设备的整合。BIM技术的使用也会带来巨大的社会经济效益，有效地减少各个建设步骤的成本和风险，为整个建设产业的快速发展做出巨大贡献。BIM的主要作用是减少和消除设计、建造和运行中的不确定性和不可测性。这从根本上消除了项目设计、开发、施工、运营和维护等几个阶段之间的通信障碍和信息差距，充分实现整个施工过程中的生命全周期管理。BIM技术可以用于完成建筑项目的设计和转换，甚至可以控制建设现场的运营。在此过程中，我们需要制作数字模型，并广泛使用这种数字模型。通过BIM技术持续强化建设产业的继承性，同时大大提高公司的经济效益。总而言之，BIM技术的使用对工程设计及建设公司的企业管理都有着积极影响。BIM方法在装配式建筑设计中的应用如图1所示。

图1 BIM方法在装配式建筑设计中的应用

2 BIM方法在装配式建筑设计中的应用

2.1 装配式建筑设计的可视化

随着人们生活水平的不断提高，人们对建筑功能性的要求越来越高，设计师在设计建筑时也需要考虑越来越多的客观因素。BIM模型的可视化可以说是BIM技术最重要的一个功能。由于现有的二维设计技术具有某些方面的限制，当面对一些大型建筑或复杂结构的建筑时，不能再准确地表现出建筑物结构各个要素的位置和特定形状。但是BIM技术的3D建模功能能够完整、准确地体现建筑物结构各个要素的空间位置和特定形状，同时还可以从各个方面和角度观察建筑物的构件，优化了设计方案。BIM技术主要是根据3D模型技术进化而来，使用3D模型技术，可以向用户展现建筑物的各种构成要素，这也是现代领域的一门新技术。现有的装配式建筑设计一般使用CAD软件来完成图纸的绘制，但传统方法很难完全地为用户显示施工基本结构。因此，在装配式建筑设计的预备阶段，BIM三维技术的出现让非专业用户能够直观地理解建筑物的构成要素和实际布局。

2.2 装配式建筑设计的协调性

对装配式建筑设计和施工环节起着关键作用的是建筑整体的协调性。想要避免在建筑设计中因为通信不便带来的一些不必要问题，就必须保证建筑施工各环节保持协调一致。BIM技术可以有效地选择出那些未经调整的数据，极大缩短手动搜索时间，提高了工作效率。同时，相关职员可以第一时间获取被修改后的图纸，保证信息传递的实时性。BIM技术可将建筑组件编制信息转换为数据，所以，建筑物的设计方案可以随时存放在电脑上。

2.3 装配式建筑设计的模拟性

在进行实际施工前，应当首先设计相应的装配式建筑模型，以为后续的施工工作提供参考。在当前的科技社会，为了保证设计方案有一定的技术支持，设计师在进行模型设计时需要采用合理的技术手段，以保证模型的可靠性，为后续的施工工作提供参考。BIM技术可以对建筑物的实际个体和抽象个体进行建模。进行模型的设计时可以充分利用BIM技术，该技术几乎能够将建筑工程中所有的建筑信息汇总起来，在一定程度上保证了建筑模型的信息完整性，对后期的施工工作带来了极大的便利。建筑模型不仅具有一定的参考意义，而且其动态化控制的特点对于建筑施工也具有一定的积极作用，基于建筑模型的该特点，相关的工作技术人员可以制定合理的进度计划，控制整个工程的施工进度。在装配式建筑设计中BIM技术可以有效地显示外壳的各个细节，完成整个流程的建模。设计者还可以预测施工中能够遇到的所有问题，提前完成应对紧急事件的计划，确保能够完美解决在施工中发生的紧急情况。

2.4 装配式建筑设计的优化性

BIM技术有助于设计者更好地优化规划方案。BIM技术可以有效地修改和调整设计方案。使用该技术可以随时改变建筑图纸，特别提高数据和图形的正确率方面，有效地减少工作时间。BIM模型涉及几何学模型、材料资源及规格等信息。如果该数据超过了人们能够理解的范围，那么就需要更多的高科技产品帮助我们优化这些数据，其中就包括BIM技术。通过对BIM技术的应用，实现了装配式施工工作与相应技术的完美结合。最后需要注意的是，要将建筑信息模型中的平面数据转化为相应的三维立体模型，尽可能地将每一道施工工序展现给施工人员，以便于在施工过程中的参考，这对工程的顺利进行具有非常重要的作用。

2.5 在装配式建筑性能分析中的应用

在分析建筑物的结构设计时，使用现有的设计方法可能会出现劳动力和材料资源消费增加等许多问题。而且在整个分析过程需要多种复杂的计算公式，分析过程的时间成本会大大增加。更严重的是，这种分析技术的使用往往会影响建筑物结构的可靠性，并且会对建筑物的质量造成影响。反之，BIM技术的应用不仅使分析过程的效率大大提高，还保证了分析结果的准确性和可靠性。BIM性能分析软件能够及时感知在结果中存在的问题及弱点，并基于这些问题提供适当的解决方案，使整个分析过程能够正常运行。在建筑物设计模型中，由于包含了所有设计数据的信息数据库的存在，所以各个结构设计参数之间都具有很大的关联性。设计者可以使用该数据库中的数据来限制每个结构项目的具体参数，还可以决定建筑物形体设计的形状，同时允许BIM系统在施工设计中实时更新数据库中的数据。在装配式建筑设计中，BIM技术的最大特点就是可以改善装配式建筑的数字设计流程，基于此功能，可以实现对装配式建筑设计的高品质和高性能的创造。

2.6 在钢结构建模中的应用

目前，装配式建筑的开发正在持续加速。在开发过程中，工程范围也随着不断扩大，钢结构的使用所涉及的领域也越来越多，成为大型扩张结构的主要结构形态。在构建钢结构模型时，无论是对钢结构进行强化还是对钢结构进行连接，其布局工程多多少少都会存在一定的困难。要想设计钢结构，需要严格使用梁梁刚接、梁柱连接等多种连接方法。因此，在实际操作过程中需要根据梁柱的实际高度，有针对性地设计各个连接部件的连接方案，并将数据记录下来。在实际应用程序中，BIM系统可以通过共享每个变量来控制螺栓的距离和数量，只要设计师调整好参数，就可以形成一些新的连接器。通过事先对其进行全面检查，决定加强件和连接器的位置，进而提高装配式建筑设计的效率和质量。另外，要全面考虑不同施工结构的设计因素，这样可以防止由于一些细节问题的发生，从而影响对设计流程的详细化处理。

3 结语

综上所述，通过对BIM技术的合理应用，不仅可以大大改善结构设计的科学性和合理性，还可以有效地体现建筑物设计的可视化，进而提高建筑物的整体设计质量。使用BIM技术可以维持与环境的亲和性，将装配式建筑设计转化为更实用、更高效的技术，减少能源消耗及其他天然资源的消耗，尽可能减少废弃物和污染物产量。而相关工作人员需要及时学习有关BIM的知识，掌握其核心技术，增加个人综合素质。只有这样，才能使与建筑工程相关的生产活动平稳、顺利地进行。BIM技术还可以提高信息的安全性。设计者可以使用安全代码提取设计图，并对设计图进行整合设计和修改。最后要对设计工程进行整合，但是在这个过程中存在很多困难。然而，与现有的建设设计流程相比，BIM技术最重要的一个优势就是具有优化设计流程的能力，可以确保建筑模型的一体化。