BIM在装配式建筑设计中的应用分析

李正浩 滕州市善源建筑设计咨询有限公司

1 前言

装配式建筑核心工艺就是按照构件详图进行采购，通过优化设计方案实现对建筑的组装。BIM技术可确认现场实际施工状况与设计意图的一致性。在装配式建筑设计环节，工作人员应该充分了解BIM技术的应用方案，通过各种信息进行建模分析，从而促进建筑工程施工能与建筑设计的步调相一致。建筑企业应该结合当前装配式建筑项目运行情况，将BIM技术贯穿各个环节，使其与工程有效衔接，充分发挥技术的作用及价值。

2 装配式建筑与BIM概述

2.1 装配式建筑

装配式建筑，是指一种建筑施工技术手段，将建筑构件在工厂中通过流水化作业的方式生产预制出来，然后直接运输到施工现场进行装配建筑。相比较传统建筑施工而言，装配式建筑建造需要经历设计、采购、生产构件、施工吊装等多个环节，通过有效、合理、科学的管理方式进行全过程的管理。

我国最早引进装配式建筑是在20 世纪中叶，但是由于形式比较单一，造价过高，因此并未投入使用。到了20世纪80年代，国内住宅在改革开放形势下进行市场化改革，这为装配式建筑的研究和应用奠定了基础。近些年来，随着社会经济的发展，建筑行业呈现出蓬勃的发展态势，建筑工业化不断创新和发展，再加之国家绿色生态和可持续发展理念的深入，装配式建筑受到各级政府和建筑行业从业者的关注。

首先，随着城市化建设的发展，高楼林立已成为现今社会的直观展现。高层建筑的施工建设包含高空作业，这在一定程度上为建筑工程施工带来了安全隐患。而装配式建筑在构件预制环节便遵循相关控制标准，有利于确保构件的精密度与质量，以及构件安装结构的紧密性，从而提高建筑安装的稳定性。同时，相关工作人员多数依靠现代化、专业化、机械化的机械设备协同完成安装工作，这样大大降低了安全风险系数，进一步提高了建筑施工的安全性。

其次，装配式建筑预制构件的生产标准要求较高，确保了建筑构件的质量标准。另外，建筑的组装环节需要高质量、高素质的施工队伍，对建筑方案的设计要求也明显提高，进一步保障了装配式建筑的安全性与稳定性。

最后，装配式建筑在预制构件的环节可实现相关资源的重复利用，有效减少施工现场的污染影响，如减轻垃圾污染、降低噪声污染、减少废水污染、规避粉尘污染及有毒有害废弃物污染等，从而深入落实绿色发展的科学理念。

2.2 BIM技术

BIM技术全称建筑信息模型，是指在建筑领域工程项目中，用信息数字代表相关建筑的物理特征、功能特点等，并建立信息数据模型的一项科学技术。在建筑工程各阶段科学运用BIM技术方法，合理实现项目信息的登记录入、输出优化、数据更新、模型修正等操作，可在一定程度上为建筑项目的有效决策提供基础保障。

BIM技术特点主要包括：能够展现出可视化的模型、实时动态模拟、兼顾多方面协调、优化设计方案等。对于能够展现出可视化的模型，主要可表现为，通过相关设计师理论设计，基于二维图纸等的参数信息通过电子计算机加以整合，为相关企业或部门展示出一个具体可视化的结构模型，能够最大程度还原工程结构和相关技术要点。

根据这一特点，在化工工程建设方面，经常会遇到各种各样的不可视工程盲点，此刻运用BIM技术就能够有效解决这一问题，实现装配式建筑工程建设人员更好地把握工程进度和情况，进而做出更好的管理和应对。

对于兼顾多方面协调，在工程设计建设之前，都会经历招标和投资方投资等相关进程，在此过程中由于参与方较多，各方都有自己的态度和意见，难免会产生意见分歧或其他现象，这些在工程设计建设中都是难以避免的。

而在工程设计建设之前能够很好地运用BIM 技术，就可以实现提前对相关工程建设的内容和参数可视化表现出来，促进多方面的协调，对于实现装配式设计建设的正常开展具有不可磨灭的影响。对于BIM技术同样具有其他多方面的优势和特点，在对于工程建设等方面都有着或多或少的重要影响。

3 BIM技术在装配式建筑设计中的应用优势

3.1 提高装配式建筑设计效率

通过BIM技术的运用，可以实现对各项设计信息的共享，并深入分析各项设计要点，确保在规划设计过程中能够提升整体设计效果，为后续施工的顺利进行奠定基础。除此之外，在实际建筑设计工作执行的过程中，设计工作人员需要通过网络设计进行信息传输，并以共享平台建立完善BIM 技术的运用方案，确保通过专业内容的上传实现准确高效的主体设计，而且在云计算技术的帮助下，可以强化对BIM技术的运用，通过三维虚拟建模系统优化建筑设计，筛选设计中存在的问题，并寻求创新点，减少影响及限制。

3.2 提升装配式施工的合理性

针对当前装配式建筑施工，为保证施工的合理性，应该做好相对较为全面的分析，并适当地优化与落实各项工作，遵循各项工作标准，明确整体施工要求，通过规划设计将BIM技术贯穿各个环节。

通过BIM技术加强工程管理，需要加强对渠道与装配施工管理控制的认识，尤其是专业规划管理，需要针对方案实施情况进行修正，通过BIM技术保证网络信息技术的稳定化发展，专业化设计工作人员应该掌握充分整体设计要点，并适当地优化与落实，通过BIM技术的运用进一步规划问题，最大限度保证装配式建筑设计深化的安全性及稳定性。

3.3 装配式建筑信息集成化

在此阶段应用BIM 技术的关键是信息内容数据库的查询，并且基于三维体系结构模型的产生来创建数据库查询。它不仅包括装配式建筑设计计划信息，还涵盖从项目设计到工程设计的所有内容。实际工程建设的信息材料要比涵盖整体工程建设过程的各种信息资源高。每个阶段都可以使用交互式软件转换为数据库系统，传输实体模型数据，确保建设项目的基本实体模型信息内容在基本建设的整个过程中保持一致。

4 装配式建筑设计中的BIM方法应用措施

4.1 BIM技术在装配式建筑设计中的方法思路

现阶段，建筑设计方式已从混凝土浇筑设计发展成更便捷、更快速的装配式设计形式，其主要从建筑物的整体设计出发，针对建筑设计拆解分析，完成建筑构件与精细构件的精准设计。装配式建筑设计在实际设计过程中，是由不同建筑设计单位自主设计的，在交流方面缺乏及时有效的沟通，往往导致预制构件的繁杂、设计方案的不合理等，在一定程度上影响了建筑项目的质量与效率。

因此，建筑企业应在装配式建筑设计中融合BIM技术，科学建立并完善协同设计平台。这样有助于相关设计人员及时上传设计效果，获取其他设计单位的设计预案，并在加强沟通交流的同时协调各单位协同设计，从而确保设计的协调性与合理性。

4.2 图纸绘制与模型建立

在应用BIM技术进行建模的过程中，各个构件资料以参数形式在数据库中储存，需要根据实际情况制定标准并建立模型，实现对模型的合理化应用，而且BIM技术的应用可以确定任何一个构件的尺寸，进而将其数据合理地储存到数据库中。

因此，在建筑设计过程中，若出现构件修改的情况，只需要在BIM 技术数据库中进行调整，使模型中与之相关的数据得到修改，避免传统建筑设计过程中存在的影响，实现对内容的重复改正，降低因图纸修改而产生的影响。通过建立BIM 模型可以方便快捷地检索各种构建信息，并根据实际情况生成三维模型及参数列表，通过可视化技术实现对各构件的分析，保证材料质量。

4.3 BIM技术应用于装配式建筑的协同设计

BIM 技术与装配式建筑的协同设计流程一般分为四个阶段，即建筑项目的方案设计、建立并完善预制构件库、构建并优化BIM三维模型、强化构件设计。

第一，建筑项目的方案设计。建筑项目的相关设计单位应以客户对装配式建筑户型的可行性评价为依据，了解客户的装配需求，基于BIM 技术结合建筑实际与客户需求初步设计方案模型，加深客户对装配式设计方案的了解，明确装配式建筑的整体设计与结构设计，为后续的建筑设计与施工环节提供重要保障。

第二，建立并完善预制构件库。预制构件库的建立与完善是BIM三维模型构建、预制构件生产的重要基础条件，也是装配式建筑设计的核心工作。因此，相关设计人员应以实际建筑的具体功能、结构需求、外观表现为依据，合理设计并优化预制构件，明确所需构件的种类、数量、尺寸等，建立并完善装配式建筑设计的预制构件库。然后，设计人员应结合具体建筑分析预制构件是否符合实际需求，并进行适当的调整与补充。

第三，构建并优化BIM三维模型。BIM模型的搭建与完善以方案设计为前提基础，在相关设计人员的操作下，借助预制构件协调装配而成；同时，应用BIM技术选用冲突检查、净高检查等方式进行模型的问题检验与协同优化。

第四，强化构件设计。在构件强化设计的过程中，建筑企业应加强设计单位、施工团队与构件生产企业的有效沟通，协调构件的强化设计。施工单位应向设计单位及时反馈建筑项目的实际施工需求，如固定孔、安装孔的预埋预留问题等；构件生产企业应以设计单位的预制构件技术需求为依据进行生产加工；设计单位应加强与施工单位的交流，深入了解施工现场情况，同时将预制构件的更新优化设计及时反馈给生产企业。另外，在强化构件设计后，建筑企业应针对BIM模型进行严格审查与结构质量检测，确保设计模型的质量与可行性。

4.4 碰撞检查

对于装配式建筑设计计划，特别是管线设计计划，设计人员通常尽可能多地处理预制部件问题，传统的2D工程图很难显示工程装配式建筑物的建造情况，因此，不可能充分反映装配式建筑系统彼此之间的碰撞状况，或预制构件与工程装配式建筑系统之间的冲突。由于2D 工程图的准确性不足，在工程施工中容易忽略一些碰撞问题，这给工程施工带来很大的不便。BIM 技术是根据多层三维装配式建筑模型制定的工程装配式建筑设计计划中。

另外，在模拟练习的基础上进行了碰撞测试。这样，管线冲击问题可能会更加清楚。在数据可视化设计计划环境中，可以帮助设计计划人员进行项目设计的改进，并尽量避免可能发生的管线冲突。

4.5 标准化设计

4.5.1 预制构件的生产

装配式建筑的基础是生产预制构件，构件作为装配式建筑的重要组成部分，应合理地进行规划，制定符合建筑工程施工的方案，提升整体设计的效果，减少过程中产生的影响及限制，发挥不可替代的优势。BIM 信息共享平台的建立有助于实现对构建生产厂商的落实，通过建立与健全各项工作方案，提升整体设计的效果，杜绝多种因素的影响与限制，为工程项目管理及流程优化提供帮助。

需要注意的是，在实际规划建设的过程中，还应该对预制构件的生产要点有充足的掌握，并适当地优化与落实，实现对工程准备计划的落实，为装配式建筑设计深化奠定基础。

4.5.2 预制构件的运输

生产与运输作为装配式建筑设计的重要环节，应该根据实际情况进行优化与落实，并不断总结经验，全面分析体积较大和重量较大构件的运输，掌握整体运输效果，实现更加合理的控制，杜绝运输风险的发生。因此，在进行运输与设计的过程中，需要全面监控运输车辆，并通过定位芯片的装备，实时监控运输车辆的情况，提前做好相应的准备，保证整体设计效果。

4.5.3 预制构件的标准化设计

在装配式建筑设计中，预制构件的标准化设计是BIM 技术的前提基础，精确、标准的预制构件对于预制构件库的建立、BIM模型的构建均有着非常重要的影响。因此，设计单位应合理整合并调整预制构件组装结构，确保其满足相关标准与实际需求，同时以标准要求为基础，以建筑结构为依据，严格设计并优化预制构件，确保预制构件的标准化，为装配式建筑设计提供基础保障。

5 结束语

总之，尽管当前的BIM技术在装配式建筑设计过程中仍处于起步阶段，但是，作为一种新型的管理技术，在特定用途时下，其使用价值已引起广泛关注。例如，设计计划、检查、工程图、练习、演算；工程施工过程中活动场所的布局、图纸审查记录、工程施工模拟和工程施工审查、安全技术公开、预制件生产加工、安装模拟、进度控制、安全质量和安全检查、工程量清单和配置管理；在运维管理阶段中使用三维可见性，并整合全息投影信息内容。完善的管理运维服务，学习培训和远程诊断，工艺流程仿真等。因此，在装配式建筑进行全生命周期管理过程中，不断地补充完善和使用BIM信息模型，可以进一步提高工程质量。