基于BIM 的装配式住宅建筑装修一体化设计研究

朱 攀 刘亚雷 左 欢 吕洪磊 张 汶

装配式住宅建筑凭借高效、环保且质量稳定的特性受到广泛关注。但是，装配式住宅的建筑设计与装修设计之间缺少有效的整合，导致装修设计与建筑设计脱节，不仅影响了项目的工程效率，同时也影响了设计的整体性。在此背景下，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术作为一种新的建筑设计和管理技术，引起人们的关注。除此之外，BIM 技术具有整体性和动态性的特点，将建筑的各个方面集成在一个全面、参数化和三维的计算机模型中，为装配式住宅的装修设计提供了新的可能性[1-2]。

该文的目的是研究BIM 技术在装配式住宅建筑装修一体化设计中的具体应用，以期提高装修设计工作的效率、质量和协调性，推动装配式住宅建筑装修设计的发展。

1 装配式住宅建筑与传统住宅建筑的对比

装配式住宅建筑与传统住宅建筑相比具有明显优势：首先，装配式住宅采用工厂预制、现场组装的模式，有效提高了施工效率，减少了施工误差，保证了施工质量，而传统住宅是在施工现场建造而成，容易出现质量问题[3]。其次，装配式住宅的施工过程更加环保，通过预制工艺减少垃圾的产生，对环境破坏小，而传统建造方式资源消耗大，对环境影响明显。再次，装配式住宅建筑通过工厂批量生产，缩短了施工周期，比传统住宅施工时间短。最后，虽然装配式住宅初期制造成本较高，但施工周期短、人力需求小，因此整体成本更低，而传统住宅因人工需求大导致总成本较高。装配式住宅建筑与传统住宅建筑的对比，如表1 所示。

表1 装配式住宅建筑与传统住宅建筑的对比

2 BIM 技术在装配式住宅设计中的应用

BIM 技术是一种基于3D 模型的设计和管理工具，能够展示出建筑的物理特性和功能特性，如图1 所示。因此，将BIM 技术应用于装配式住宅设计，可以提高设计的效率和质量，降低建设过程中的成本和风险，减少建筑垃圾，打造更经济、更环保、更高质量的建筑[4]。

图1 BIM 技术在装配式住宅设计中的应用（来源：网络）

在装配式住宅设计中应用BIM 技术的优势具体体现在以下6 个方面：

1）3D 建模与可视化。BIM 技术可以创建详细的3D 模型，能够更直观地了解设计效果，及早发现并解决问题，避免设计隐患。

2）提供设计合作平台。建筑师、工程师、施工单位等不同业务人员可以在同一个BIM 模型上工作，极大地提高了跨团队之间协作的通畅和效率。

3）预制部件设计和优化。通过采用BIM 技术，能帮助设计师优化预制部件设计，确保各个部件的高效制造和正确拼合。

4）施工模拟和规划。BIM 技术可以模拟施工过程，帮助施工团队更准确地规划施工任务，提高施工的效率和安全性。

5）成本和时间预测。BIM 技术可以自动生成详细的材料清单，并通过模拟施工过程预测项目的成本和时间，为决策提供更准确的信息。

6）后期运营和维护。BIM 模型具有建筑性能和使用要求的相关数据，为建筑的后期运营和维护提供了数据信息。

3 装配式住宅建筑装修一体化设计的必要性和优势

装配式住宅建筑装修一体化设计，整合了装配式住宅的建筑设计和装修设计，将传统住宅中分阶段进行的建筑设计、装修设计和建造过程整体组合在一起，形成了更加高效的一体化工作流程。

3.1 必要性

装配式住宅建筑装修一体化设计能够提高设计效率，在建筑设计阶段就提前考虑装修元素，可以避免后续的设计调整。通过精确计算在施工中所需的装修材料，可以显著减少施工浪费，降低工程成本。更重要的是，建筑装修一体化设计能够在项目初期提高对成本、工程量和工期的预测精度，降低项目风险[5]。

装配式住宅项目采用一体化设计能够有效提高设计质量，使后续维护更加便捷。这些因素共同构成了装配式住宅建筑装修一体化设计的必要性。

3.2 优势

装配式住宅建筑装修一体化设计具有显著优势：首先，一体化的设计流程可以明显降低项目的总成本，节省工期，提高工作效率。其次，一体化的设计方式便于在生产过程中更为严格地控制预制件的质量，保证工程质量。再次，一体化设计能够减少工地废弃物，优化能源利用效率，使装配式住宅具可持续性和环保性。最后，一体化设计可以让业主在设计初期参与进来，合理预期最终的完成效果，从而极大地提升客户满意度。

4 装配式住宅建筑装修一体化设计流程及其与传统方法的对比

4.1 设计流程

装配式住宅建筑装修的一体化设计是指在建筑设计阶段就整合装修设计以提高施工效率，降低成本[6]。

基于BIM 的装配式住宅建筑装修一体化设计流程具体为：

1）设计准备。确定项目的需求、预期结果和目标，明确所有相关参与方对此的理解。

2）模型设计。运用BIM 软件，如Revit，建立包含所有装配式建筑和装修元素的三维模型。

3）制造准备。基于BIM 模型确定所需材料，精确计量，并进行制造准备工作。

4）模拟分析。利用BIM 软件进行各种模拟分析，包括结构稳定性分析、生产和装配效率模拟。

5）制造和装配规划。运用BIM模型制定详细的制造和装配计划，为制造团队和施工团队提供明确、详细的指导。

6）执行施工。按照BIM 模型和施工计划，生产并安装建筑结构和装修部件，避免传统工程中浪费和拆改。

7）评估和反馈。持续进行项目监控和信息审查，根据反馈结果进行必要的调整，保证项目达到预期效果。

8）竣工交付和后期维护。施工完成后进行项目交付，BIM 模型可以为后续的建筑维护工作提供参考。

另外，具体项目的流程要根据项目的特殊需求和情况做出适当调整。

4.2 与传统设计方法的对比

装配式住宅建筑装修一体化设计相较于传统设计方法有诸多优势。

本文采用沙盘模拟进行对比实验，其中1 栋建筑采用BIM 技术辅助的装配式建筑装修一体化设计方法，另1 栋建筑采用传统设计方法。从时效性、资源分配和建设成本等方面对比这两种设计方法，结果如图2、图3所示。

图2 不同建设方式的效率对比（来源：作者自绘）

图3 不同建设方式的建设成本对比（来源：作者自绘）

从图2、图3 可以看出，基于BIM 技术的装配式建筑装修一体化设计比传统设计方法的建设效率更高。基于BIM 技术的装配式建筑装修一体化设计，施工阶段的材料仓库占用率为75%，生产阶段的材料仓库占用率为40%，均低于传统方法。剩余材料会增加建筑成本，因此基于BIM 的装配式住宅建筑装修一体化的综合建设成本相较于传统方法更低。

此外，在BIM 模型中通过精准计算和材料优化使装配式住宅建筑装修一体化设计更具环保性。基于BIM 技术的装配式建筑装修一体化设计提高了客户满意度，便于建筑后期的维护和管理，因此相较于传统的设计方法，装配式住宅建筑装修一体化设计显得更为高效、经济和可持续。

5 结语

与传统的建筑装修设计相比，建筑装修一体化的设计方法在设计阶段减少了资源浪费，提高了设计质量和效率，具有可持续性，便于建筑后期的维护管理，提高了客户的满意度。基于BIM 的装配式住宅建筑装修一体化设计对建筑行业的设计优化和可持续发展具有实际意义和理论价值，未来将进一步深化这一领域的理论和实践工作。