吳家祺

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院 廣東廣州 510010）

引言

在建筑工程項(xiàng)目中，通過對建筑項(xiàng)目相關(guān)信息的利用和數(shù)據(jù)建立模型的一項(xiàng)技術(shù)稱作BIM，即信息建筑模型。建模分析建筑工程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，使一致性和協(xié)調(diào)性在建筑工程的設(shè)計(jì)和施工中實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而使各環(huán)節(jié)的效率和質(zhì)量得到提高，因此BIM技術(shù)的應(yīng)用是非常重要的。BIM技術(shù)也讓我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得更加實(shí)用。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)水平也在不斷提高，但為了進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)、加快設(shè)計(jì)進(jìn)程，需要引入類似BIM技術(shù)的應(yīng)用。

同時(shí)，裝配式建筑與其他建筑類型相比，不僅具有節(jié)省工作量以及成本的優(yōu)勢，還有利于施工。因此，裝配式建筑更受歡迎。然而這種建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是無法通過傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)的，需要結(jié)合BIM技術(shù)的應(yīng)用。

1 BIM技術(shù)概述與裝配式建筑

1.1 裝配式建筑

預(yù)制裝配式建筑與傳統(tǒng)的建筑工程的施工方式存在較大的區(qū)別，以工業(yè)的方式進(jìn)行生產(chǎn)，接著以建筑構(gòu)件的形式進(jìn)行現(xiàn)場施工及安裝，這使現(xiàn)代化建筑工程施工體現(xiàn)出工業(yè)化的特征。生產(chǎn)效率較高、現(xiàn)場作業(yè)較少是裝配式建筑工程的優(yōu)點(diǎn)，而且受氣候天氣的影響不大。裝配式建筑示意如圖1。

1.2 BIM技術(shù)

BIM，是建筑信息模型技術(shù)的英文縮寫。在三維數(shù)字技術(shù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建建筑工程數(shù)據(jù)模型可以通過對Revit等三維建模的利用來實(shí)現(xiàn)，但為了能夠充分表達(dá)出建筑工程的特征，可以在進(jìn)行建模時(shí)利用BIM技術(shù)，將建筑工程幾何形狀、建筑施工材料的性能、質(zhì)量也包括其中。于此同時(shí)，仿真的建筑模型進(jìn)行數(shù)據(jù)更新、整合不同階段的信息也可以利用數(shù)字技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)行建模的過程中，需要將建筑施工項(xiàng)目的各項(xiàng)信息作為最為基礎(chǔ)的資料，進(jìn)而可以創(chuàng)建一個(gè)三維模型。對于BIM技術(shù)來說，它相當(dāng)于工程施工整個(gè)周期的一個(gè)信息集，相對于以往的工作模式來說，該技術(shù)的應(yīng)用加快了建筑行業(yè)的統(tǒng)一性、精細(xì)性，同時(shí)它的應(yīng)用也是一場重要的技術(shù)變革。現(xiàn)階段，雖然我國BIM技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展還處在開始階段，但是我國的政府部門已經(jīng)將BIM技術(shù)列入到了“十二五”期間建筑信息化管理的范疇之中。BIM建筑信息模型如圖2所示。

圖1 裝配式建筑

2 使用BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢

在使用BIM技術(shù)進(jìn)行建模的過程，可以形成一個(gè)數(shù)據(jù)庫。在這一數(shù)據(jù)庫中，對設(shè)計(jì)作業(yè)周期中大量的、重要的信息進(jìn)行了記錄，同時(shí)相關(guān)的信息能夠在建筑工程施工過程中進(jìn)行及時(shí)的變化調(diào)整，同時(shí)數(shù)據(jù)庫還能提供快速、精確的查找功能。這樣一來，不僅可以加快建筑工程的決策進(jìn)程，同時(shí)還能有效的提升決策質(zhì)量、提升工程施工質(zhì)量。使用BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢如下：

圖2 BIM建筑信息模型

（1）第一個(gè)優(yōu)勢首先是能夠快速使工程設(shè)計(jì)中的遺留問題得到鎖定，設(shè)計(jì)人員用專業(yè)的知識在統(tǒng)一的BIM設(shè)計(jì)平臺之中把自身開發(fā)的BIM模型一一傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中，然后通過對碰撞與自動(dòng)化糾錯(cuò)等功能的利用，從而篩選出容易引發(fā)相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)沖突的跡象，這一方面優(yōu)勢得以實(shí)現(xiàn)正是由于BIM技術(shù)和云端技術(shù)的融合。

（2）預(yù)制部件的種類和數(shù)量在裝配飾建筑中的應(yīng)用都是數(shù)不清的，并且出圖量過大也是預(yù)制部件的一個(gè)缺點(diǎn)，這就需要對BIM技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，從而解決這些缺點(diǎn)。協(xié)同性的設(shè)計(jì)功能也是BIM技術(shù)所具有的，通過對這一功能的利用，能夠使其他的設(shè)計(jì)人員對設(shè)計(jì)人員當(dāng)下修改的參數(shù)進(jìn)行及時(shí)、精準(zhǔn)地接收和調(diào)用。

（3）要想精細(xì)化設(shè)計(jì)預(yù)制結(jié)構(gòu)與建筑構(gòu)件，減小偏差問題在建筑施工中的出現(xiàn)，學(xué)校技術(shù)與裝配式建筑技術(shù)應(yīng)融合利用。同時(shí)使裝備沖突有效地排除，避免誤差帶來的工期的延誤和對材料的浪費(fèi)等問題，都可以通過對構(gòu)件中的裝備沖突進(jìn)行有效的分析和檢測并且評估預(yù)制構(gòu)件的連接點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

設(shè)計(jì)階段中，通過應(yīng)用BIM技術(shù)可以對建筑項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)、設(shè)備工程等方面進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)，同時(shí)還能建立起三維模型，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之間的有效共享。以往在進(jìn)行建筑工程的設(shè)計(jì)工作時(shí)，工程的設(shè)計(jì)方與結(jié)構(gòu)工程師分屬于不同的企業(yè)或者是部門當(dāng)中，由于受到某些因素的影響與制約，導(dǎo)致這兩方面的人員不能進(jìn)行實(shí)時(shí)的交流、溝通。因而，在進(jìn)行建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作時(shí)，很容易出現(xiàn)一些意見上的分歧。但是，通過運(yùn)用BIM技術(shù)，兩者之間可以建立起一座溝通的橋梁。同時(shí)，通過應(yīng)用BIM技術(shù)還能促使建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)流程趨于順序化、規(guī)范化。另外，以往在進(jìn)行手繪圖紙的過程中，大多需要借助二維軟件（如autocad）等來完成工程設(shè)計(jì)圖，當(dāng)二維設(shè)計(jì)圖完成之后，工作人員再將其導(dǎo)入到3Dmax軟件，這樣才能構(gòu)建出三維的模型。對于這一設(shè)計(jì)過程來說，不僅浪費(fèi)了大量的寶貴時(shí)間，同時(shí)也浪費(fèi)了大量的人力、物力、財(cái)力等資源。這一過程中通過應(yīng)用BIM技術(shù)，可以省去二維圖紙的設(shè)計(jì)工作，直接進(jìn)行建筑項(xiàng)目三維模型的構(gòu)建。這樣一來，不僅可以節(jié)省大量的時(shí)間，同時(shí)也可以有效的避免重復(fù)性的工作。此外，通過運(yùn)用BIM技術(shù)還能及時(shí)的對設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的相關(guān)問題進(jìn)行及時(shí)的審核、糾正，并且可以將三維數(shù)據(jù)自動(dòng)的導(dǎo)入每一個(gè)分析軟件中，進(jìn)而提升了設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量和效率。

4 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例

4.1 工程概況

以一棟三層別墅裝配式建筑為例，建筑工程面積為372.2m2，建筑結(jié)構(gòu)體系為整體裝配式混凝土異性構(gòu)件結(jié)構(gòu)體系。在設(shè)計(jì)工程的過程中，通過對BIM技術(shù)和Revit軟件的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對建筑工程設(shè)計(jì)模型的創(chuàng)建，進(jìn)而通過模型分析進(jìn)行工程優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4.2 BIM結(jié)構(gòu)模型與結(jié)構(gòu)分析模型間的轉(zhuǎn)換

在Revit建筑模型中導(dǎo)入結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件，設(shè)計(jì)和計(jì)算工程結(jié)構(gòu)，接著在Revit軟件中導(dǎo)入結(jié)構(gòu)分析模型，使Revit結(jié)構(gòu)模型得以形成，剖切模型，將標(biāo)注添加最終使建筑工程施工圖文檔得以形成，這一系列過程的完成正是由于在建筑工程設(shè)計(jì)中對BIM技術(shù)方式的應(yīng)用。當(dāng)然，BIM技術(shù)并不是十全十美的，它也會(huì)有一些缺陷，例如在對BIM技術(shù)以及相關(guān)軟件進(jìn)行建模和模型分析過程中，信息丟失或信息錯(cuò)誤等問題會(huì)出現(xiàn)。因此，需要采取一定的解決辦法，這就要求我們采用人工的方式整合，在這種情況下，對這個(gè)建筑工程的設(shè)計(jì)才得以最終完善。

4.3 基于BIM的構(gòu)件深化設(shè)計(jì)實(shí)踐

4.3.1 構(gòu)件拆分

在對構(gòu)件進(jìn)行拆分的過程中，需要在Revit軟件中導(dǎo)入建筑工程的結(jié)構(gòu)分析模型，完成此項(xiàng)步驟后，新的結(jié)構(gòu)模型得以形成，施工的材料信息、鋼筋的信息、建筑工程的界面輪廓都是此結(jié)構(gòu)模型所包含的內(nèi)容，通過局部更正結(jié)構(gòu)模型，結(jié)構(gòu)拆分即可完成。

4.3.2 鋼筋創(chuàng)建

在創(chuàng)建建筑工程鋼筋的過程中嚴(yán)格遵守建筑工程構(gòu)件中鋼筋的構(gòu)造以及拆分的要求是必須的，這樣有利于接下來工作的進(jìn)展。完善的鋼筋布置流程首先要建立起來，其次在建筑預(yù)制構(gòu)件中以鋼筋的布置原則為依據(jù)對鋼筋材料進(jìn)行布置。以該建筑工程預(yù)制梁設(shè)計(jì)為例，在布置預(yù)制梁過程中，有幾條要求需要嚴(yán)格遵守：①將縱筋在梁跨中后澆段中，且后澆段在長度的甩出方面必須按照套筒安裝的尺寸來進(jìn)行。②在梁端1.5hO和500最大值的算取需要綜合考慮，對預(yù)制梁鋼筋的材料加密的范圍得到合理確定，則加密區(qū)為剩余兩段。

4.3.3 埋件布置

在建筑工程方面的埋件布置的要求與鋼筋創(chuàng)建不相上下，都需要嚴(yán)格遵守要求，因此，嚴(yán)格依據(jù)埋件布置需要對建筑工程預(yù)制構(gòu)件中的埋件布置中規(guī)則進(jìn)行布置設(shè)計(jì)也是必須的。以該建筑工程布置梁柱埋件的過程為例，對于內(nèi)嵌族中含有的埋件的構(gòu)建是首先要做的，與此同時(shí)，梁、板中鋼筋吊鉤環(huán)的設(shè)計(jì)也應(yīng)得到注意，不僅需要滿足吊鉤形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求，對于其布置位置也要選取適宜的。預(yù)制柱上埋件也有不同的要求，在預(yù)制柱上埋件的布置環(huán)節(jié)中，可以將預(yù)制柱圖得到專門的建立，同時(shí)，實(shí)例參數(shù)的設(shè)置以預(yù)制柱的墻柱連接處、鋼板的高度為依據(jù)，然后再進(jìn)行參數(shù)化調(diào)整，通過這一系列的步驟，可以把所有參數(shù)在Revit軟件中進(jìn)行相連，進(jìn)而全局參數(shù)得以形成。埋件布置時(shí)，埋件的尺寸和相應(yīng)的位置是首先要做的，然后對墻體進(jìn)行選中，把埋件布置這一工作完成。

5 結(jié)語

隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們的生活質(zhì)量水平得到了提高，但快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也給整個(gè)自然環(huán)境帶來了污染。為此，建筑行業(yè)也正處于轉(zhuǎn)型時(shí)期，不斷向節(jié)能減排方向發(fā)展。BIM技術(shù)的利用，有利于建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型，使資源的利用率得到提高，對環(huán)境污染的治理也有一定的好處。在諸多工程實(shí)踐過程當(dāng)中，此項(xiàng)技術(shù)在項(xiàng)目進(jìn)程與質(zhì)量控制上體現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性。由此可見，在裝配式建筑中應(yīng)用BIM技術(shù)有著極其重要的意義。