探讨BIM技术在绿色建筑及装配式建筑设计中的应用

赵国宾

（山东华邦建设集团有限公司，山东 潍坊 262500）

随着社会经济与科技的快速发展，传统的钢筋混凝土建工施工方式已经不能较好地满足高层建筑的建设需要，技术人员通过发展预制构件设计和装配式工程建设的方式形成了更加高效、精准的建筑施工建设。在装配式建筑工程项目的开展过程中，前期设计对构件生产、拼接安装等都会产生较大的影响，设计人员可以利用BIM技术加强前期设计的验证和优化，提升连接孔位的科学性与合理性，不断提升装配式建筑工程各项性能需求，有效加强工程项目建设的质量和安全。

1 BIM技术的概念与发展现状分析

BIM技术是一种以3D数字化为基础的建筑信息模型构建，能够以更加真实、精准的数据还原建筑工程项目的全部信息，也是建筑工程设计、施工等过程中常应用到的信息模型技术。BIM技术在实践应用过程中所形成的建筑设计模型更加直观，设计人员在与业主进行需求沟通时更加方便，也可以通过模块设计、整体设计等不同的方案实现设计内容的对接协同，修正优化的设计内容也可以通过模型信息参数关联的方式实现快速调整，协调应用的优势更加突出。设计人员可以通过BIM模型对不同的设计思路及方案进行验证分析，结合其中的矛盾点进行重点调整，进一步提升建工设计方案的科学性与合理性，避免了后续实操建设过程中产生返工、失误的情况。BIM技术可以根据设计方案的内容直接进行项目工程量的计量，并与建材采购、输配存储、项目进度等之间形成充分融合，有效推进了建工行业的现代化发展。

2 绿色装配式建筑工程的概述

装配式建筑工程是在设计过程中通过预制构件的切分来实现统一加工生产后在工程现场进行拼接安装的一种重要施工方式，装配式建筑工程所延伸形成的是一个完整的建筑工程建造方案，其中的前期设计、预制加工和现场拼接等环节都存在相互影响的情况，这也对装配式建筑工程项目的开展提出了更高的要求，设计方案和生产实际之间必须做到有效配合，特别是在预制构件的预埋和孔洞预留等环节当中必须定位准确，防止出现工期延误或质量隐患的情况。装配式建筑工程通过将建材加工生产环节前置的方式，更好的简化了现场工程量，在施工现场安装拼接时的节能性和环保性更加突出，实际建材用料更加节约，对施工工地周边环境的污染性也更低，是一种更为绿色、节能的建筑工程施工方案。

3 BIM技术在装配式建筑设计中的实践应用

3.1 平面布局设计

在建筑工程项目开展的过程中，设计人员需要结合现场的环境、地址和结构等数据进行总体性的平面布局规划，通过BIM技术进行施工现场通风条件、日照条件等的有效模拟，确保在预制构件保存应用、现场施工建设等环节当中能够形成更加科学的分布规划。在装配式工程建设过程当中还会涉及混凝土加工制备、预制构件拼接安装等环节，对施工场地有一定的要求，设计人员在进行总体布局分析时必须考虑到施工建设的实际情况，以科学的测量和计算方式合理控制生产区域和建筑物之间的间距、朝向等，确保装配式建筑工程的现场施工建设能够顺利推进。

3.2 加强设计沟通

第一，BIM软件所呈现出的建筑工程施工方案设计更加立体直观，三维化的模型能够更加充分的展示设计方案的优势和特点，设计人员在和业主方进行设计需求沟通过程当中能够利用BIM软件所呈现出的立体化模型进行高效交流，通过切换观察角度，能够更加全面的展示设计方案的内容，在与业主进行沟通交流的过程当中可以通过修改建筑结构参数的方式进行横向对比分析，使业主更加直观地了解设计方案的特点，更好地形成具有可行性和科学性的建筑工程设计方案。

第二，设计人员在和施工单位进行方案技术交底交流的过程中，可以根据BIM系统呈现出的三维模型进行逐点核对，特别是在工程参数等细节方面形成了有效交流，帮助施工单位明确工程建设过程中的重难点环节，对不同预制构件的连接方式进行分类记录，对保障装配式建筑工程的实际建设质量具有重要意义。

3.3 施工流程优化

在装配式工程项目的开展过程中，设计人员必须与后续的建设施工形成有效融合，从涉设计环节做好误差控制和质量把关。设计人员可利用BIM软件对设计方案的施工情况进行模拟分析，特别是在不同构件衔接过程当中做到精准的参数控制，不断提升装配施工误差的有效控制。在工程建设的流程步骤中，设计人员可根据BIM软件系统输出的工序计划进行合理分配，充分考虑到人员成本、建设进度等多方面的需求，针对不合理的环节可以进行个性化的工序流程优化调整，进一步提升装配式工程建设的环保性和高效性。由于装配式工程项目的规划设计会受到不同因素的影响和限制，设计人员可利用BIM系统建立设计内容的优化和共享，进一步提升前期设计工作联系的紧密性，为后续的施工流程调整形成重要参考。

3.4 建筑性能模拟

设计人员在进行装配式工程项目的规划设计时，可以利用BIM技术对建筑的各项性能进行综合模拟分析，包括内部结构、环境因素等，综合衡量设计方案的科学性与可行性。设计人员可以通过BIM软件对建筑的施工过程进行模拟，结合其中的重要质量控制要点反复进行优化和改善，提升建筑工程的质量和寿命。如在高层装配式建筑工程中，设计人员需要对其防风抗震的性能进行仿真模拟，考察设计方案在实际施工建设和居住使用过程中的性能水平，这对衡量建筑的安全性、实用性等都具有重要意义，设计人员在利用BIM软件进行建筑性能模拟的过程中，还可以对其工程能耗进行总体分析，其设计模型的参数值更加精确，对把控项目的工期、投资等能够形成有效参考，详见图1。

图1 装配式建筑工程建筑性能模拟控制中BIM技术的应用

3.5 图纸深化设计

在装配式建筑工程设计方案的深化处理过程中，设计人员需要充分考虑到对不同专业内容的协同和对预制构件尺寸计算的精细处理，通过反复论证和模型测试的方式进行设计方案的对比选择，将前期设计、构建加工和后期施工等充分结合在一起，不断提升图纸设计方案的科学性与合理性。设计人员在对BIM设计的集进行设计的过程中，需要分别对图纸当中的建筑结构、机电线路、施工建设等方面的信息进行逐一核查，确保深化设计的要求符合实际需求。如在预制墙板的设计图纸中，需要有墙板的外形尺寸、预留孔位的数量和位置等信息，三维模型当中还包含有不同的视图角度信息，墙体当中涉及的钢筋配筋和保温层连接等都需要有详细的数据和资料进行支撑，方便施工人员在现场拼接与加工的过程当中能够进行有效核对，进一步提升装配式建筑工程的建设质量，详见图2。

图2 装配式建筑工程深化设计中BIM技术的应用

3.6 构件拆分处理

为更好地降低BIM技术在装配式建筑工程设计过程中产生的误差和影响，设计人员必须做好预制构件的合理拆分及处理，并在加工过程中加强对预制构件结构参数的精准控制，使其在现场拼接与安装的过程当中更加契合。构件拆分的不同方案所产生的施工需求、成本投入等存在很大的差异，设计人员的前期工作必须和后续的预制构件生产和拼接安装施工等形成充分结合，设计人员可以通过利用BIM软件对比不同构件拆分方式所产生的经济成本和工程量等方式进行深入优化，避免设计和生产脱节后产生的工程延误和质量隐患等问题。在楼板、外墙等预制构件的拆分处理过程中，设计人员可根据门窗洞口及楼板预留洞口的位置来进行合理划分，综合其他管道线路深化排布的需求不断进行优化调整，再利用VR技术对施工过程进行模拟仿真，不断提升装配式工程方案设计的科学性与合理性。

3.7 管线碰撞测试

在建筑工程项目中会涉及较为复杂的管线敷设体系，特别是在水电气暖等管道交叉的环节过程中更容易产生碰撞矛盾，设计人员需要利用BIM技术提前做好图纸管线的碰撞测试与分析，通过综合考察和协同深化的方式，加强装配式工程建设和各个预制构件和管线连接之间的契合度，重点关注管道线路交叉和连接的可靠性，更有利于保障管道线路服务运行的使用寿命和安全。设计人员在进行工程项目管线碰撞测试与优化的调整过程中，可以根据BIM系统所提供的参考敷设连接方式进行初步尝试，对重点环节进行深化梳理，在减轻设计人员工作量的同时，提升管道线路敷设分布的科学性。

4 结束语

设计人员在应用BIM技术的过程中，必须做好现场勘查和信息录入，为施工现场的总平面布局形成有效参考。设计人员在进行装配式工程项目的优化设计时，可利用模型进行性能测试与分析，特别是建筑在风光声及能源消耗等方面的表现，加强建设方案的深化设计，加强和业主方的需求沟通，严格把控建筑工程质量和寿命的工程要求。设计人员需要通过BIM系统进行预制构件的拆分处理，结合后续施工建设的实际情况进行优化，加强对建筑内部水电气等管线的碰撞测试。