BIM 技术在装配式建筑初步设计阶段的应用研究*

钱 敏

(武汉工程职业技术学院 武汉 431400)

步入21世纪以来,BIM 对于工程设计的价值越发凸显出来。以信息技术为手段,设计师们的数据分析能力不断提升,有效促进了现代化建筑模型的构建,为装配式建筑工程的发展提供了极大的帮助。正是由于BIM 技术在工程设计中的融入,使得现阶段的工程设计企业迎来了巨大挑战。在装配式建筑工程的设计中,BIM 技术与设计的融合仍然存在着一些问题,本文针对这些问题展开研究。

1 BIM 概念

针对BIM 的概念,在《BIM 应用指南》一书中有明确定义:BIM 是一种具备操作流程的模型系统,主要整合了建筑模型中涉及到的沟通、构造、分析等一系列相关的操作。在这本书当中,对BIM 还进行了进一步的说明。BIM 模型是建筑构件中能够携带大量数据信息的模型,该模型可以实现信息数据的相互关联[1]。

2 装配式建筑初步设计阶段概述

2.1 初步设计阶段的功能空间与构件组织

在装配式建筑工程设计过程中,初步设计阶段处在概念设计阶段之后。

在初步设计阶段,流线对于装配式建筑的设计至关重要。利用流线可以有效将建筑的各个功能单元相互结合,形成水平流线系统和垂直流向系统。在建筑中,建筑师利用交通流线的特点,可以将建筑的各个空间功能归类划分,形成具有一定逻辑的组织系统,从而增强人们对于建筑的现实感受。一直以来,平面设计都是建筑设计的核心基础。利用平面设计可以有效地进行建筑的构造,例如依托平面设计,借助墙、柱等物品便能够实现对于空间结构的塑造,从而进一步对空间的走向以及空间的封闭等进行表达,这对于解决空间布局以及体量特征等问题具有重要的作用。因此,平面设计在建筑的空间构造方面具有显著的现实意义[2]。

2.2 初步设计阶段的材料表达

在装配式建筑设计阶段,设计师在设计前便开始关注材料的选择问题。正确的选材可以有效提升建筑的空间感和质量。因此材料是建筑思想表达的重要组成部分。主要体现在以下两方面:一是正确的选材可以增强建筑空间的舒适感以及互动感。二是通过确定不同材料之间的衔接,可以增强设计的整体逻辑感。现代化的设计软件中,不仅能够对建筑构件的属性进行选择,同时还能进行详细的材料表达。例如,对于装配式的墙体在面部的选材上可以同时添加涂料、面砖等多种材料,从而利用不同材料的协同表达,调整装配式建筑材料的显示方式,加上后期的整体设计。

3 BIM 技术在装配式建筑初步设计阶段的应用

BIM 技术在装配式建筑工程的初步设计阶段发挥着巨大的作用,其技术贯穿于初步设计阶段的整个流程中,如下图1所示。

图1 BIM 技术在装配式建筑工程初步设计阶段的应用

3.1 BIM 技术对设计各阶段的介入

在装配式建筑建筑工程的各设计阶段,BIM 技术能够通过构件模型的方式对施工的流程进行细化。这一过程不仅能够结合当地的政策与业主需求制定合理的工程指标,同时还能够形成较为系统的工程设计数据,从而为计算工程的造价等提供良好的基础。在装配式建筑的各设计阶段,BIM 技术的融入能够全面发挥三维设计的特点,发挥仿真模拟场景的优势,使建筑设计的各个环节更加贴近业主的需求。因此,在当前的装配式建筑工程的设计中,BIM 技术已经可以成熟应用在设计的各个阶段,并对工程设计的质量及效率提供了强有力的支撑。

3.2 BIM 技术在装配式建筑初步设计阶段的应用核心

在装配式建筑的初步设计阶段,BIM 技术的介入主要体现在以下两方面:

一是提前查找工程设计问题。在装配式建筑工程设计中,对于平面机构的设计需要符合一定的设计标准,同时还要满足设计的体量特征,以保证混凝土结构的精准性。在传统的装配式建筑设计中,前期的设计在后续的施工过程中经常会出现冲突的现象,给建筑施工的正常开展造成了很大阻碍。而利用BIM技术,在装配式建筑设计阶段,能够对未来可能出现的问题进行预判,提前分析。利用模型模拟的优势,BIM 技术能够增强建筑的设计感,促进建筑整体性能的提升。

二是借助PC 图纸,分析设计问题。在装配式建筑工程的初步设计阶段,借助BIM 技术的优势,能够在结构设计上凸显可视化的特点,便于开展平面、立体面的布局。因此,在建筑设计阶段,合理的使用BIM 技术,能够有效促进对工程设计图纸、模型的检查,及时发现建筑施工的最新需求,增强建筑初步设计阶段的整体设计成效。

4 当前BIM 技术应用于装配式建筑初步设计阶段的困境

4.1 BIM 技术难度大且平台不完善

在装配式建筑初步设计阶段,BIM 技术的融入可以实现对于装配式建筑整体设计周期的资源共享。在初步设计阶段,需要使用的软件已经高达数十种。例如设计软件、结构软件以及节能软件等等。装配式建筑工程初步设计阶段,如何将众多的软件数据实现共享,一直是建筑工程的一项重大难题。而随着BIM技术的融入,为各软件之间的资源共享提供了良好的思路,其开放式的数据标准为数据资源之间的结合铺平了道路。但是,现阶段很多现代化的设计软件对于BIM 技术的数据标准未提供足够的支持,从而无法实现数据之间的相互传递。

4.2 缺乏将BIM 技术与建筑设计融合的改革意识

由于现代化的BIM 技术还未形成良好的评估方式,使得在很多城市进行大型的装配式建筑工程招标过程中,仍然要求采用图纸的方式进行交付。而随着现代建筑行业的快速发展,对于装配式建筑,传统的图纸设计方式已经无法达到市场以及建筑产业的容忍度范围。因此,虽然很多企业已经意识到BIM 技术对于装配式建筑设计的重要作用,但是依然不愿意做出相应的改革,只是一味的安于现状,制约我国整体建筑行业的发展。

4.3 企业业务转换存在一定风险

而随着科学技术的快速发展。二维的设计方法已经无法满足时代需求,因此需要逐步向BIM 技术转型。而在转型升级的过程中,对于建筑设计公司而言,需要在业务流程上进行很多调整。通过对BIM技术进行分析,可以发现BIM 技术对于装配式建筑的设计是一项划时代的技术改革,其调整了建筑设计过程中的多项模式以及方法,因此BIM 技术在装配式建筑工程中的融入极大改变了现有的设计思路。对于设计企业而言,具有较大的业务转换风险。正是由于BIM 技术介入装配式建筑设计过程中的先进性,受到技术条件的限制,当前很多设计企业在BIM技术的应用上存在不同程度的阻碍,很多环节无法充分地将BIM 技术融入到工程设计之中,使得很多企业在装配式工程建筑过程中,无法保质保量完成设计任务。这导致设计企业在业务转换过程中经常出现入不敷出的现象。

5 BIM 技术应用于装配式建筑初步设计阶段的策略

5.1 加强政府引导,推动BIM 的应用

随着近几年的发展,BIM 技术在装配式建筑工程设计之中,已经逐渐处在稳定发展阶段。这与政府与科研机构近些年的不断推动有着密不可分的关系,在装配式建筑设计过程中,政府对于建筑设计的项目审批具有一定的强制力,能够结合项目开展的进度进行审查,并对项目建设的过程进行监控。在装配式建筑初步设计阶段,BIM 技术已经贯穿于项目设计的各个环节。在该技术的推进上,政府部门需要结合各参与方的情况,制定合理的行业标准体系,从而推动BIM技术在装配式建筑工程设计阶段的应用,提升设计的整体效果。

5.2 注重人才培养,增强改革意识

尤其是在装配式建筑的设计环节,建筑设计师利用BIM 先进的技术,开始从关注建筑设计的选材,逐渐转向关注建筑的设计环境以及物理需求。同时,建筑结构的合理性、环保性以及可持续性也都成为了建筑设计师进行设计的影响因素。这些多元化的需求,也给设计师提供了更多的挑战。因此,我国亟需培养更多建筑设计人才,提升他们的改革意识,在高等人才的培养方面,教育系统不仅要开设有关于BIM 技术的理论知识与操作知识课程。同时,还要引导学生关注BIM 技术的未来发展趋势,以及如何将该技术有效地融入到建筑方案的设计之中,从而为后续学生走入建筑行业开展相关设计提供一定的理论基础与实践条件。

5.3 改善业务结构,促进企业发展

当前,随着装配式建筑工程的设计业务结构的改革,业主对于建筑设计的需求不断提高,不仅关注初步设计阶段的效果,同时也开始注重对于投资效益的影响。因此,在现阶段装配式建筑初步设计阶段,将BIM 技术良好的介入到设计工程中能够为企业提供巨大的核心竞争力。不过,企业在推进业务结构升级,推进BIM 技术融入的过程中需要关注以下两个过程:一是公司决策层在BIM 业务上的推进意见以及推进策略;二是公司管理要注重BIM 技术理念的融入,做到切实实施推进工作。在装配式建筑的初步设计阶段,作为企业的决策层需要从企业自身特点出发,制定符合自身发展的BIM 推进战略,主要有以下几点:

一是制定公司不同阶段的BIM 推进规划。明确各各时期的BIM 技术发展目标,并制定相应的保障机制,促进BIM 技术在企业业务升级转型中的稳定推进;二是及时与国家相关的技术标准相对接,掌握最新的BIM 发展趋势,开展BIM 的深入研究;三是实施人才培养战略。建立BIM 年轻人才的培养计划,重点关注BIM 管理人才的培养,通过制定合理的奖励机制,促进公司内部员工学习BIM 技术的热情。

6 结语

当前,我国BIM 技术正处在稳定发展阶段,为了更好的将BIM 技术融入到装配式建筑工程的设计中,需要企业不断调整业务结构,深化改革,使BIM技术的应用成为企业发展的关键一环。相信未来,随着BIM 技术的不断创新发展,我国装配式建筑工程的设计将会更加符合市场发展的时代需求,进而促进建筑业的蓬勃发展。