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BIM技术在装配式建筑设计中的运用赵启清

发表时间：2021/6/4 来源：《基层建设》2021年第2期作者：赵启清

[导读] 摘要：科技水平的带动着人们生活水平质量的提高，在工程设计施工中人们越来越注重施工效率、减少对环境的破坏，因装配式建筑能很好地解决这一问题，就在建筑行业中得以快速的推广与发展。

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        摘要：科技水平的带动着人们生活水平质量的提高，在工程设计施工中人们越来越注重施工效率、减少对环境的破坏，因装配式建筑能很好地解决这一问题，就在建筑行业中得以快速的推广与发展。目前BIM技术得以迅猛的发展，BIM技术的应用能实现多专业的协同发展、高效率的完成参数化建模等，所以在装配式建筑中得以广泛应用。
        关键词：BIM技术；装配式建筑设计；运用
        装配式建筑的出现改变了传统建筑技术形态，凭借BIM技术的应用，可以根据建筑设计要求，在短时间内完成建筑结构部件的集中生产，并将建筑结构部件运输至现场进行快速装配。从实际效果来看，装配式建筑使传统建筑的工期明显缩短，且建筑成本大大降低，这也为装配式建筑的推广应用奠定了基础。其中，作为装配式建筑的核心技术，BIM技术在装配式建筑安装中同样有着广泛的应用。
        1 BIM技术在装配式建筑设计意义
        1.1提高设计效率
        相较于传统工程设计，设计人员需要开展许多诸如工程信息采集、数据分析和参数计算等具有高重复性、基础性的工作，以及各项设计参数、相关施工规范的对照分析等工作，利用BIM技术的装配式建筑设计仅需要工作人员将相关的工程信息和设计标准导入软件，就可实现在短时间内设计出切实可行的方案，并找出方案中存在的具体问题，代替了人工绘图和数据采集等设计工作。
        1.2实现预制结构部件的标准化设计
        借助BIM技术对装配式建筑设计进行优化，能够实现装配式建筑预制结构部件的标准化设计，包括预制结构部件的规格、尺寸、样式等各个方面，均可以提高其设计标准性。针对装配式建筑设计的相关信息，利用BIM技术进行收集、整合、归类、共享和存储，建立起完善的装配式建筑预制结构部件标准数据存储库，在其中规范不同部件的设计性能数据信息，将其详细、准确的记录和保存下来，为后续的装配式建筑设计工作提供数据支持。
        2 BIM技术特点
        1）可视化。通过BIM将项目的三维模拟实体直观地展示出来，并读取不同构件的详细信息，在设计阶段协调不同专业把建筑不同部位的碰撞、误差等问题及早发现并修改，大大提高了施工效率，节省了成本。
        2）可协调。通过BIM三维模型在设计阶段发现各专业的设计缺陷及不同专业间的碰撞点，及时协调设计方及建设方解决问题。
        3）可模拟。设计阶段，设计师利用软件对建筑物模型进行日照、节能分析，对建筑物造型、外立面进行优化。施工阶段，可以进行堆场、施工路线和次序的模拟，优化现场施工，提高效率。运营阶段，运用模型对建筑物进行全程监控，也可以为突发状况进行模拟，提前准备应对方案。改建阶段，对改建过程进行模拟，建立改建后模型，方便指导施工。
        4）可出图。BIM模型可以实现把模拟、优化后的三维模型转化为二维平面图纸，同时可以为相关单位提供工程量统计结果、碰撞报告等信息。
        3 BIM技术在装配式建筑设计中的运用
        3.1注重流程再造，强化优势互补
        基于装配式建筑结构设计流程要点和BIM技术的信息集成特点，首先界定应用范围，明确应用范围和应用程度。笔者认为，应从对建筑工程的整体管理入手，立足对整体工程的全面管理，重新打造设计流程，以最大化发挥BIM技术的优化工程设计、精确功能预判、多元信息交互等功能，确保二者在互促互进中实现优势互补。

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首先，要引入数字化设计理念，实现各设计环节的智能化；其次，要实现各设计流程的一体化管理，从设计策划到施工建设完成，要在初始设计中给予通盘考虑，协调各环节不同专业技术特点，做好协同设计，确保各环节施工均在设计中有序开展；最后，要突出发挥信息交互、反馈及多方参与功能，确保设计内容为多方接受、构件设计符合标准、节点设计精准无误等。
        3.2 BIM软件协同检查
        BIM软件进行装配式建筑的检查需要多个方面同时进行，因此可能在输入信息的情况下发生不同的碰撞。首先是组装预制构件，在构件的组装过程也能够中可能会出现构件拐角或者标高变化的拼接不协调或者冲突的问题。在构件中预埋埋件可能会影响到钢筋的位置，后续的机电管道和埋件需要对预制构件上的预埋进行考虑，避免现场开槽。预制墙板上下构件的套筒进行灌浆连接时，需要对位置进行核对，避免错位。在深化设计中，设计出图的内容主要为每个构件的深化设计出图，因此范围较小，复杂程度和达到国家标准的程度都较低。但是出图需要综合反映建筑、结构以及机电等信息，保证图纸的深度，因此以外墙板为例，1个构件需要至少三张图纸才能够反映。
        3.3建筑规划
        合理使用BIM技术，能在建筑规划阶段发挥出良好的效果。首先，可以对场地进行分析，通过BIM技术进行选址，可以在众多的地理信息中选择最适合该工程建筑的地点，能够有效地降低环境对设计的冲突和影响。BIM技术能够将场地信息与空间信息统一结合分析，帮助工程项目总体负责人科学选定项目建设区域。其次，可以运用BIM技术调整工程图纸，通过将实地环境中的建筑设计进行相应比例的缩放，使建设的图纸模型与实际结构和材料能够相互关联，例如：建设某一个构件的模型，使其参数与整体构件模型进行关联，调整其中一个数据时，其他相关联的数据会随着变化进行相应的改变，方便设计师对设计方案进行修改，减少修改中出现的误差。最后利用BIM技术可以调节各个方面的矛盾，例如在改变某一数据时，其他相应数据同时改变，不需要设计师一一修改，减少其中存在的误差，防止出现设计与施工不符的现象发生。同时，利用BIM技术可以将装配式建筑设计中的各个环节进行调节，消除其中矛盾，增强建筑设计的合理性和可行性。
        3.4预制构件生产阶段
        装配式建筑中采用的预制构件是由专业生产厂家根据深化设计图纸进行生产的。现阶段，鉴于构件图纸是以二维图纸的形式提交的，在预制构件生产前，会由模具设计单位借助BIM软件，根据二维图纸设计构件模具，生产模具，最后交由构件生产厂家进行生产，此过程虽然也有使用BIM软件进行设计，但是涉及的专业单一且并未实现模型数据的交互、传递，最后会造成模具设计和实际构件有误差。通过项目在规划设计阶段使用BIM软件，装配式建筑设计单位直接接收IFC格式的BIM模型数据，然后进行预制构件深化设计，BIM软件可以将预制构件的尺寸、配筋、预埋件、水电等信息均表达出来，然后完善后的构件模型也是通过IFC数据的形式直接传输给工厂生产系统，借助BIM软件自动生成构件的下料单，包括构件尺寸、数量等信息，工人可以借助移动设备实时查看、核对预制构件信息，真正实现BIM模型数据的交互，更有助于实现建筑工业化生产甚至个性化定制。
        结束语
        BIM技术在装配式建筑安装中的应用解决了早期装配式建筑普遍存在的装配效率低、装配质量差等一系列问题，同时，利用BIM技术的优势，可实现装配式建筑安装逻辑的优化，使建筑安装过程更加科学、高效，缩短施工周期，减少建造成本。在现代建筑领域，BIM技术与装配式建筑的融合将进一步推动装配式建筑在现代建筑行业的应用，促进现代建筑行业的发展。
        参考文献：
        ［1］熊威．基于BIM的叠合板式剪力墙结构应用研究［D］．合肥：安徽建筑大学，2016．
        ［2］于龙飞，张家春．基于BIM的装配式建筑集成建造系统［J］．土木工程与管理学报，2015，32（4）：74．
        ［3］王娟，陈晓旭，赵蓓蕾．BIM技术在装配式建筑中的应用研究［J］．城市建筑，2019，32（9）：114．