探讨装配式建筑设计中的BIM方法

王聪

（中煤科工重庆设计研究院（集团）有限公司，重庆 400016）

0 引言

目前，我国非常重视装配式建筑的发展，BIM技术是指建筑信息模型。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。在城镇化建设逐步加快的背景下，国家对于建筑工程设计也更加重视，先进的建筑技术以及优秀的设计理念可以让建筑更加实用和人性化，整体提高我国建筑行业的综合实力。人们越来越重视能源和资源的节约，并开始探索减少污染的有效方法。应用预制施工技术在工厂完成，施工现场工作量大幅减少，不会产生太多灰尘和噪声，有效减少污染排放，在工程中可以回收大量材料，这也体现了节约能源和保护环境的优势。装配式建筑是具有建筑物主体结构、墙壁和墙壁、装饰、管道等部位的建筑物，是使用组装构件的综合建筑物。一般来说，建筑物的梁、板、柱、墙的大部分或全部都是子构件，每个构件都是根据加热、电力、室内图纸提前埋置的，工厂预制后运到工地组装。利用BIM技术，可以为项目下一步决策提供准确可靠的数据信息，可以整合共享整个项目的所有数据资源，可以提前进行风险预判并及时调整项目周期，可以预算成本来选择不同的实施方案，极大地提高了工作效率，降低损失风险。

1 装配式建筑概述

目前，中国可持续发展的理念有很大的发展，并开始应用于建筑行业。过去建筑业是劳动密集型产业，已经成为新时期建筑业发展的限制因素。目前中国的人力成本仍在上涨。应用工厂化施工可以大大减轻施工现场的工作压力，节约大量的劳动力，在解放生产力方面非常明显，保证施工效率，有效节约施工周期，降低施工周期控制难度。装配式建筑工程可以结合目前建筑工程的施工，提前应用零部件进行加工，工厂可以完成墙板和横梁等部分加工，甚至可以直接埋在电线上安装门窗等，很多墙面装饰材料也可以由工厂自行制作。这些零部件在工厂加工完成后，可以应用到模具上工作，大大提高产品的标准化度，技术标准的统一也更加方便，工厂加工完成后可以直接到施工现场组装。与设备安装一样，这个过程可以实现标准化，还可以避免材料的浪费。

2 BIM方法于装配式建筑设计中的具体应用

2.1 装配式建筑设计的协调性

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。对装配式建筑设计和施工环节起着关键作用的是整体建筑的协调性。在实际工作中，BIM技术可以实现跨部门多人员协同工作，合理划分各部门责任范围和工作内容。BIM技术应用于整个项目过程中，在初期就合理梳理好各部分职责内容，在实际调整中也会合理应变，解决了工作人员的沟通难问题，减轻人员沟通压力，也能预估项目整体合理的人力投资成本，促进大家团结协同完成工作内容。BIM技术的使用不仅使设计师在直观的三维模型中获取建筑的相关信息，同时也给制造商、施工人员等全面的建筑设计数据信息。BIM技术可以选择出那些未经调整的数据，极大缩短手动搜索时间，提高工作效率。同时，相关职员可以第一时间获取被修改后的图纸，保证了信息传递的实时性。这些成果都有利于各方协调沟通，每次修改反馈都会在三维模型中直观展现出来，不断优化直到各方满意然后确定方案，通过BIM技术的辅助，使不同专业涉及人员都可以避开次要问题，针对关键直观问题进行沟通，相对来说更加高效和顺畅，这样保证在施工过程减少沟通成本。

2.2 装配式建筑设计的建模

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技术最直观的展示就是模拟模型效果，可以提前进行操作模拟实际情况，来帮助工作人员来有效测试方案的有效性、安全性，在实际操作前就规避模拟出现的风险。BIM技术可以对建筑物的实际个体和抽象个体进行建模。装配式建筑经常会碰到当地的机电管线问题，建筑施工设计需要根据当地的机电管线的分布情况来进行具体的施工，目的就是保证建成的建筑物可以合理有效地利用当下的线路。在模拟模型中直接展示各线路的规范方法，来进行多次检测来测试合理性，避免在施工过程中出现线路问题。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。通过对BIM技术的应用，实现装配式施工工作与相应技术的完美结合。装配式建筑设计建模如图1所示。

图1 装配式建筑设计建模

2.3 装配式建筑的优化设计

BIM技术在建筑设计中通过分析各方面详细数据进行整体的系统优化，比如建筑的几何结构、图形设计等，在施工过程保持对各方面的监测，根据监测到的数据变化来及时调整生命周期进度。BIM技术的使用也会带来巨大的社会经济效益，有效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作出了巨大贡献。在当下使用BIM技术，以大数据技术为基础，将搜集的详细数据进行整合分析，在初期就可以解决数据动态管理、优化方案选择、施工成本控制等问题。在实际开展施工过程中，也可以根据不同阶段来收集数据展示动态的计划步骤。这些都在根本上保证控制成本的问题，同时也体现出绿色设计新理念。

2.4 可视化技术

BIM模型的可视化可以说是BIM技术最重要的一个功能。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。3D动态图与二维图相比，存在很大优势，3D效果图在展示建筑局部细节，内部架构展示清晰，工作人员应用3D动态图工作方便，3D建模效果图与实际建筑差距不大，能够展示出建筑内部以及外部整体观感效果，3D建模功能能够完整、准确地体现出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，优化设计方案。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。在BIM技术的辅助下，工作人员可以进行系统科学的数据分析，获取更加准确可靠的数据模型，可以有效避免计算失误的设计细节问题，降低工作人员的压力，项目进度也在合理调节预期中进行调整，最终的建筑质量也有保障，可视化技术如图2所示。

图2 可视化技术

3 结语

在社会的发展、技术的进步、建筑业的发展过程中，大量的材料和技术已经投入，现在人们重视建筑工程的施工效率和质量，同时对节能和环境保护问题给予一定的重视，很多绿色施工技术和文明建设的理念必须得到接受。由于传统现浇混凝土结构的广泛应用，在住宅项目中广泛使用装配式混凝土结构，对促进装配式建筑的发展和住宅产业化的发展起到重要作用。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降低。利用BIM技术，设计师可以及时发现装配式建筑设计中存在的问题，快速制定有效的解决方案，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。