基于裝配式建筑BIM模型的建筑設(shè)計(jì)方法與分析

周文勇 ，肖龍榮 ，余海滔 ，張宇軒 ，高金賀 ，艾顯書

（1.東華理工大學(xué)建筑工程學(xué)院，南昌330013；2.北京構(gòu)力科技有限公司深圳分公司，廣東深圳518000）

1 引言

裝配式建筑較之傳統(tǒng)的現(xiàn)澆方式，其具有機(jī)械化程度高、環(huán)保節(jié)能、施工進(jìn)度快等特點(diǎn)。建筑信息模型技術(shù)（BIM技術(shù)）是通過應(yīng)用數(shù)字技術(shù)和信息技術(shù)，對計(jì)劃建設(shè)的建筑工程的所有信息進(jìn)行仿真模擬，其具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、可出圖性和可優(yōu)化性五大特點(diǎn)[1]。國外BIM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)先于國內(nèi)，尤其美國政府明確提出，在所有的政府項(xiàng)目中使用BIM技術(shù)。我國BIM技術(shù)的應(yīng)用比較晚，多數(shù)的研究還處在對國外BIM技術(shù)研究成果的學(xué)習(xí)、參考和借鑒，對BIM技術(shù)的應(yīng)用和推廣還處于初步嘗試階段[2，3]。

裝配式建筑結(jié)構(gòu)的信息化技術(shù)模型在我國的實(shí)際工程應(yīng)用較少，仍存在工程經(jīng)驗(yàn)不足、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)過少、效果不顯著等問題[4]。本文著眼于上述問題，以某鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)宿舍樓為實(shí)例，采用裝配式建筑理念以及BIM技術(shù)，并應(yīng)用PKPM-BIM軟件進(jìn)行裝配式建筑設(shè)計(jì)信息模型設(shè)計(jì)。通過對裝配式建筑采用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，為實(shí)際工程項(xiàng)目提供參考，有助于擴(kuò)展裝配式建筑結(jié)構(gòu)的信息化技術(shù)應(yīng)用，推動我國裝配式建筑的良好發(fā)展。

2 工程項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為江西省井岡山市某鋼筋混凝土宿舍樓，屬于鋼筋混凝土裝配整體式框架結(jié)構(gòu)。抗震設(shè)防烈度為6度，場地類別為Ⅰ0類，粗糙程度為C類，耐火等級為一級，建筑類別為一類，建筑使用年限為100年。設(shè)有7個(gè)自然層，總高25.7m，占地面積1141.92m2。

3 基于PK PM-BIM軟件平臺的裝配式建筑設(shè)計(jì)

3.1 建筑設(shè)計(jì)流程

本項(xiàng)目綜合裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念以及BIM信息化設(shè)計(jì)方法，基于PKPM-BIM設(shè)計(jì)軟件平臺，建筑設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1 裝配式建筑建筑設(shè)計(jì)流程圖

3.2 裝配式建筑設(shè)計(jì)信息模型的創(chuàng)建

為實(shí)現(xiàn)裝配式建筑少規(guī)格、多組合的模數(shù)化要求，本項(xiàng)目將標(biāo)示平面拆分為基本重復(fù)單元、標(biāo)準(zhǔn)模塊和可變模塊，分別對墻體、柱、板、樓梯等進(jìn)行指定預(yù)制，通過預(yù)制構(gòu)件與部品多樣化組合，外墻材料、色彩、紋理的規(guī)則變化，實(shí)現(xiàn)了建筑立面的多樣化。

3.3 生成裝配式建筑設(shè)計(jì)信息模型清單列表

為考察本項(xiàng)目是否符合裝配式建筑通用化、模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)要求，少規(guī)格、多組合的原則，應(yīng)用PKPM-BIM軟件平臺分別對門、窗及房間面積等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（見表1），現(xiàn)以第2自然層為例，自然層房間面積統(tǒng)計(jì)表統(tǒng)計(jì)表如表2所示。

表1 第2自然層門窗統(tǒng)計(jì)表

3.4 信息模型的3D渲染

在生成裝配式建筑設(shè)計(jì)信息模型清單列表完成之后，對本項(xiàng)目的信息模型進(jìn)行3D渲染，分別生成鳥瞰圖、入室圖和室內(nèi)圖。

表2 第2自然層房間面積統(tǒng)計(jì)表

3.5 建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型的整合

為實(shí)現(xiàn)裝配式建筑設(shè)計(jì)新理念與信息化模型新技術(shù)兩者的結(jié)合，本項(xiàng)目將建筑模型與結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，導(dǎo)出具有建筑專業(yè)及結(jié)構(gòu)專業(yè)的建筑結(jié)構(gòu)合模模型，如圖2所示。在整合過程中，運(yùn)行結(jié)構(gòu)模型，通過發(fā)布建筑參照模型，切換至建筑專業(yè)進(jìn)行建筑模型與結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

圖2 建筑結(jié)構(gòu)合模模型

4 結(jié)論

本文基于PKPM-BIM軟件平臺，對某鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)宿舍樓進(jìn)行了合理的裝配式建筑設(shè)計(jì)，生成了門窗、墻體及房間面積統(tǒng)計(jì)表和信息模型的3D渲染圖，并導(dǎo)出了具有建筑專業(yè)和結(jié)構(gòu)專業(yè)的合模模型。本文可為基于BIM技術(shù)的裝配式建筑設(shè)計(jì)流程和方法提供參考，共同推動裝配式建筑應(yīng)用BIM技術(shù)的發(fā)展。