裝配式建筑設(shè)計(jì)中的BIM方法應(yīng)用分析

陳飛飛

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑行業(yè)也得到了飛速地進(jìn)步，在我國國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著重要地位，由于傳統(tǒng)建筑工程具有周期長、投資大等特點(diǎn)，以及人們對現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方式的不了解等原因影響，導(dǎo)致其存在諸多問題，本文主要針對裝配式工程施工技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析與探討。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì);BIM技術(shù);綜合運(yùn)用

一、引言

隨著我國建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，建筑工程數(shù)量不斷增加，在施工過程中，對于設(shè)計(jì)、建造及后期維護(hù)等各方面都提出了更高層次要求。而裝配式建筑設(shè)計(jì)作為一種新型技術(shù)手段被廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域當(dāng)中。但是就目前情況來看，很多企業(yè)并沒有意識到BIM所帶來的優(yōu)勢和影響，也沒有重視這項(xiàng)工作實(shí)施起來困難重重，另外由于我國傳統(tǒng)觀念以及人們生活水平的限制，導(dǎo)致大部分建筑項(xiàng)目采用的是粗放型模式，缺乏科學(xué)性與合理化設(shè)計(jì)等問題嚴(yán)重阻礙了建筑工程的發(fā)展速度。

二、BIM技術(shù)的基本理論

（一）BIM技術(shù)的定義

BIM就是將建筑信息數(shù)字化，是利用三維空間分析技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)來進(jìn)行模擬的一種計(jì)算模型。在設(shè)計(jì)施工時運(yùn)用這個軟件可以很好地對工程建設(shè)中所需材料、人力的使用情況及各階段工作量等參數(shù)進(jìn)行收集整理，并建立圖形庫，然后通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)就能快速有效便捷地獲取這些數(shù)據(jù)信息，并且能夠根據(jù)這些數(shù)據(jù)資料迅速做出相應(yīng)判斷與決策。

（二）BIM技術(shù)的構(gòu)成要素

BIM技術(shù)的構(gòu)建過程主要包括了三個要素：信息收集、模型建立和數(shù)據(jù)處理。

1、信息收集。在這個階段，要對大量的建筑施工圖紙進(jìn)行分析，通過對信息量、分布情況等方面因素來了解工程項(xiàng)目各個環(huán)節(jié)中所需資源數(shù)量以及實(shí)際使用要求，然后再根據(jù)這些資料確定需要哪些材料和設(shè)備，并將其轉(zhuǎn)化為可以利用或可循環(huán)使用的產(chǎn)品或者原材料等等相關(guān)參數(shù)，最后還要收集一些數(shù)據(jù)并整理成一個完整系統(tǒng)。

2、模型建立。主要是指對建筑信息進(jìn)行共享，建筑物與管道系統(tǒng)中可識別、可監(jiān)控或自動處理的數(shù)據(jù)，通過三維建模，把這些參數(shù)輸入到BIM數(shù)據(jù)庫。在整個設(shè)計(jì)階段可以得到相關(guān)構(gòu)件和設(shè)備圖紙上所需的所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在工程建設(shè)過程中需要將各部件及配件、材料堆放于模型庫內(nèi)時可以直接進(jìn)行定位并生成二維圖形信息以方便后續(xù)工作的跟蹤與控制。

3、數(shù)據(jù)處理。主要是利用計(jì)算機(jī)軟件，對模型進(jìn)行分析，建立三維模型，在完成建模后再將其導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中。通過BIM的自動識別功能可以快速地獲取相關(guān)信息并及時反饋給用戶和設(shè)計(jì)師，同時還能實(shí)現(xiàn)對不同對象之間、同一類物與物體間或同一部件上所存在的事物進(jìn)行關(guān)聯(lián)性計(jì)算以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等操作，可以根據(jù)不同類型物品之間或者相同種類物品內(nèi)部關(guān)系，建立相應(yīng)模型庫[1]。

（三）BIM技術(shù)的概念

BIM技術(shù)的概念最早是由美國提出，其具體含義如下：BIM技術(shù)能夠?qū)⒔ㄖ畔⑴c建筑工程進(jìn)行有效地整合，通過數(shù)字化模型對施工過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以及設(shè)計(jì)圖紙等資料加以處理。同時也可以利用三維立體空間來模擬出建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這樣就能為工程設(shè)計(jì)提供更加豐富的資料。

（四）BIM技術(shù)的表達(dá)方式

BIM技術(shù)的表達(dá)方式，是指建筑信息模型，包括建筑物本身和周圍環(huán)境以及空間之間的關(guān)系。通過構(gòu)建一個三維立體圖格可以將整個工程施工過程分解為若干個不同功能的構(gòu)件，在這個二維平面內(nèi)進(jìn)行建模后再利用計(jì)算機(jī)軟件對其數(shù)據(jù)處理分析、模擬、計(jì)算等工作，完成最終形成建筑物體量模型及管線布置情況;然后根據(jù)BIM技術(shù)中所定義出各個專業(yè)信息，例如墻柱鋼筋網(wǎng)和管道網(wǎng)絡(luò)等。

三、BIM技術(shù)在裝配式建筑的現(xiàn)狀

在建筑行業(yè)中，裝配式施工技術(shù)已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用，但就目前我國現(xiàn)有狀況來看還是處于發(fā)展階段。首先是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念與現(xiàn)場情況脫節(jié)，由于在實(shí)際工程建設(shè)過程中會出現(xiàn)大量材料、工件等相關(guān)數(shù)據(jù)信息滯后問題以及對新工藝和技術(shù)不熟悉造成返修率較高。其次就是缺乏專業(yè)性強(qiáng)且具有豐富經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員、指導(dǎo)人員和操作隊(duì)伍，這也增大了裝配式建筑施工成本及風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率。

四、BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐

（一）數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集的過程，主要包括對設(shè)計(jì)圖紙和施工現(xiàn)場實(shí)際情況的模擬，以及在裝配式建筑項(xiàng)目的實(shí)踐，這些都是建筑設(shè)計(jì)信息模型構(gòu)建時必須要考慮到并處理的。通過BIM技術(shù)建立起一個三維空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)等各種復(fù)雜數(shù)據(jù)之間關(guān)聯(lián)關(guān)系與組合關(guān)系之間相互轉(zhuǎn)換，同時還可以將各專業(yè)間所涉及用到的各類管線、設(shè)備進(jìn)行分類放置后存入數(shù)據(jù)庫中便于日后對其使用和維護(hù)，這樣一來就大大提高了建筑施工過程管理效率以及減少資源浪費(fèi)[2]。

（二）建筑信息模型參數(shù)

BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)建筑信息模型參數(shù)化，通過對建筑物進(jìn)行建模，可以有效地將各專業(yè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可計(jì)算的三維空間模型。在裝配式設(shè)計(jì)中利用該軟件來確定各個專業(yè)構(gòu)件之間、以及不同材料間相互連接關(guān)系等問題，同時也能直觀展示出所需要繪制到二維平面圖和立體圖中的各種建筑材料、結(jié)構(gòu)物及其它相關(guān)屬性特征等情況，還能夠根據(jù)實(shí)際狀況調(diào)整建筑參數(shù)并及時反饋給設(shè)計(jì)師，從而對建筑工程進(jìn)行優(yōu)化處理，使其達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果。

（三）建筑信息模型的優(yōu)化

在裝配式建筑的設(shè)計(jì)過程中，利用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對模型信息的優(yōu)化，主要是通過三維可視化來進(jìn)行分析。由于傳統(tǒng)施工圖紙存在一定程度上重復(fù)性和穩(wěn)定性差等問題，所以需要使用先進(jìn)軟件建立出一套完整、規(guī)范且高效快捷并具有較高準(zhǔn)確性以及科學(xué)合理性特征的工程建設(shè)方案數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)管理與維護(hù)工作，可以有效地避免傳統(tǒng)施工圖紙出現(xiàn)錯誤[3]。

（四）BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的可行性

首先，裝配式建筑的設(shè)計(jì)施工周期短，可以在最短的時間內(nèi)得到最大利益。其次高效性，在裝配式建筑的設(shè)計(jì)過程中，充分利用BIM技術(shù)，提高效率，通過運(yùn)用該軟件可以對建筑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化與完善。最后就是綠色生態(tài)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)工作相結(jié)合，在后期使用過程中對環(huán)境污染小、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用等等特點(diǎn)都表明了BIM技術(shù)具有非常大的優(yōu)勢及可行性，因此也成為建筑行業(yè)新時代發(fā)展趨勢的主要方向之一。

五、BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的綜合運(yùn)用

設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用：

在傳統(tǒng)的建筑工程項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)師通常都將重點(diǎn)放在如何提高建筑質(zhì)量和降低工程造價(jià)方面，而忽略了裝配式設(shè)計(jì)方法對建筑設(shè)計(jì)階段所產(chǎn)生的影響，但是隨著人們生活水平不斷提升以及對于居住環(huán)境要求越來越高等因素使得裝配式技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，其中重點(diǎn)是如何在設(shè)計(jì)中合理運(yùn)用BIM模型進(jìn)行優(yōu)化配置和管理，以達(dá)到提高建筑質(zhì)量的目的。

施工階段的應(yīng)用：

由于建筑結(jié)構(gòu)本身就是一個三維立體空間體，所以對于其建模就有了更高層次要求：首先保證構(gòu)件之間連接準(zhǔn)確，其次確保各個部位能夠順利安裝和拆卸，最后使整個工程在建設(shè)過程當(dāng)中避免出現(xiàn)重復(fù)搭接的現(xiàn)象發(fā)生從而提高施工效率，降低返工率以及材料浪費(fèi)情況[4]。

其他階段的應(yīng)用：

建筑信息模型（BIM）技術(shù)還能在管理、運(yùn)營階段進(jìn)行使用。在管理階段，BIM技術(shù)可以采用可視化技術(shù)，對建筑進(jìn)行動態(tài)化管理，了解建筑的實(shí)際參數(shù)，構(gòu)思建筑的調(diào)整方向，并在添加建筑設(shè)施時，提供指導(dǎo)作用，避免出現(xiàn)材料浪費(fèi)的情況，實(shí)現(xiàn)人工成本的有效管理。在運(yùn)營階段，BIM技術(shù)能夠?qū)ㄖ氖┕み^程和施工材料進(jìn)行存儲，并記錄設(shè)備的參數(shù)和調(diào)整記錄，讓運(yùn)營方能夠?qū)ㄖO(shè)施進(jìn)行日常維護(hù)，節(jié)約成本費(fèi)用。

六、結(jié)論

裝配式建筑是一種新型的現(xiàn)代建筑工程，其施工技術(shù)的先進(jìn)性和優(yōu)越性在一定程度上決定著我國未來的工業(yè)化發(fā)展水平。基于此背景，本文結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對該行業(yè)中各企業(yè)開展的BIM應(yīng)用進(jìn)行了分析。首先介紹了國內(nèi)外現(xiàn)階段建筑工程建設(shè)管理現(xiàn)狀以及傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與實(shí)際情況相結(jié)合后發(fā)現(xiàn)：傳統(tǒng)建筑業(yè)存在效率低、成本高、周期長等問題，而裝配式施工技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高效的節(jié)能減排效果，因此在國內(nèi)已經(jīng)成為主流發(fā)展方向之一。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳珊.BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析[J].居舍，2020（05）：30.

[2]魏辰，王春光，徐陽，石磊.BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的研究與實(shí)踐[J].中國勘察設(shè)計(jì)，2016（11）：28-32.

[3]楊闖，劉香.我國裝配式住宅現(xiàn)存問題及應(yīng)對策略分析[J].建筑技術(shù)，2016，47（04）：301-304.

[4]梅麗琴.裝配式建筑設(shè)計(jì)中的BIM方法應(yīng)用[J].現(xiàn)代物業(yè)（中旬刊），2020（01）：86.