于佩瑤

摘 要：裝配式建筑具有新型建筑工業(yè)化的五大特點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工業(yè)化生產(chǎn)、裝配式施工、一體化裝修和信息化管理。裝配式建筑核心為集成，建筑信息模型（Building Information Model）可以將設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、裝修和信息化管理串聯(lián)起來，服務(wù)于設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維、拆除的建筑全生命周期。建筑信息模型技術(shù)可以整合建筑全產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全過程，全方位的信息化集成。

關(guān)鍵詞：BIM；裝配式；設(shè)計(jì)

1 裝配式建筑中BIM應(yīng)用現(xiàn)狀

據(jù)《上海建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展報(bào)告》201

8版中指出，截止2017年12月31日，在報(bào)建項(xiàng)目中，實(shí)施裝配式的建設(shè)項(xiàng)目共637個(gè)，其中應(yīng)用BIM技術(shù)的裝配式項(xiàng)目共413個(gè)，裝配式建筑BIM應(yīng)用率達(dá)到65%，413個(gè)實(shí)施裝配式的BIM應(yīng)用項(xiàng)目類型涵蓋房屋建筑、市政基礎(chǔ)設(shè)施等類型（如圖1所示）。

上海重點(diǎn)要求推進(jìn)BIM技術(shù)在裝配式項(xiàng)目中的應(yīng)用；實(shí)現(xiàn)建筑構(gòu)件生產(chǎn)管理信息化；推進(jìn)裝配式建筑要素信息集成化。

2 工程概況

寶山區(qū)顧村鎮(zhèn)某項(xiàng)目，建設(shè)單位為上海某房地產(chǎn)有限公司，建設(shè)地點(diǎn)在上海市寶山區(qū)，總建筑面積為4萬平方米。本工程為裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)，高度均低于50m，預(yù)制構(gòu)件類型包括：預(yù)制疊合板、預(yù)制樓梯、預(yù)制疊合梁、預(yù)制柱，預(yù)制梁達(dá)到40.86%，此外本項(xiàng)目為建筑裝修一體化設(shè)計(jì)，包括地面，墻面，吊頂?shù)炔课坏难b修，裝修預(yù)埋管線均與預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)配合完成。

3 應(yīng)用情況

正向BIM協(xié)同設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)核心的相關(guān)工作是在BIM的工作框架下完成，以BIM的思維和工作方式進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，尤其是專業(yè)內(nèi)協(xié)同和專業(yè)間的協(xié)同，設(shè)計(jì)相關(guān)信息通過BIM模型承載，通過模型來實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目中設(shè)計(jì)階段的相關(guān)應(yīng)用。

在項(xiàng)目開始之前，通過業(yè)主方推動(dòng)，建立BIM正向設(shè)計(jì)的工作體系，包括項(xiàng)目整體的BIM人員框架，對(duì)各參建方均提出了BIM相關(guān)技術(shù)要求，具有扎實(shí)的BIM應(yīng)用能力，認(rèn)可BIM正向設(shè)計(jì)的相關(guān)成果。同時(shí)，在我們?cè)O(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)內(nèi)部，也建立與二維設(shè)計(jì)相同的三維正向設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)成員需具備專業(yè)技術(shù)能力。

通過項(xiàng)目應(yīng)用與傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)項(xiàng)目對(duì)比，我們可以得出，BIM是一個(gè)體系，包含多軟件協(xié)同工作，由于結(jié)構(gòu)專業(yè)的特殊性，本項(xiàng)目中我們將結(jié)構(gòu)分析模型作為工作的基本模型進(jìn)行交互，包括性能分析等，通過BIM軟件與分析軟件的API接口可以將結(jié)構(gòu)計(jì)算分析模型傳遞到BIM模型中，再傳遞到其他分析軟件中避免二次建模甚至更多，在相關(guān)分析軟件中，如果進(jìn)行調(diào)整，可以實(shí)時(shí)反饋到原始模型，目前已實(shí)現(xiàn)多款軟件間的雙向交互。

在BIM正向設(shè)計(jì)過程中，專業(yè)間的協(xié)調(diào)是即時(shí)的，當(dāng)某一專業(yè)鏈接另外專業(yè)文件工作的時(shí)候，打開監(jiān)視功能時(shí)，會(huì)即時(shí)收到相關(guān)修改信息，并可選擇性的定位到修改位置，避免了提資缺漏延時(shí)情況。

通過總結(jié)，在裝配式項(xiàng)目中，采用BIM正向設(shè)計(jì)與二維傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)化的BIM預(yù)制構(gòu)件庫(kù)

標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)制構(gòu)件是裝配式建筑的典型特征，在傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)中，是通過預(yù)制構(gòu)件的加工圖來表達(dá)預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)，其平立剖圖紙是傳統(tǒng)的二維表達(dá)方式，在本項(xiàng)目中，通過BIM模擬工廠加工的方式，以預(yù)制件模型的方式來表達(dá)，需要提前與加工廠溝通，確認(rèn)構(gòu)件模數(shù)，建立齊全的項(xiàng)目級(jí)預(yù)制件族庫(kù)（如圖2）。

3.2 可視化設(shè)計(jì)

裝配式建筑構(gòu)件深化設(shè)計(jì)之前，需將結(jié)構(gòu)構(gòu)件按照相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行拆分，將預(yù)制件深化為可供加工廠生產(chǎn)及現(xiàn)場(chǎng)安裝的預(yù)制構(gòu)件，這是裝配式建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)之后的深化設(shè)計(jì)工作；基于三維可視化設(shè)計(jì)，可以對(duì)整個(gè)項(xiàng)目中所有預(yù)制構(gòu)件的幾何屬性進(jìn)行可視化分析（如圖3），對(duì)預(yù)制構(gòu)件的類型和數(shù)量進(jìn)行歸并優(yōu)化，增加標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)件的類型和數(shù)量。

基于BIM的正向設(shè)計(jì)，還可以提高裝配式設(shè)計(jì)協(xié)同效率，各專業(yè)在認(rèn)可的模型中，統(tǒng)一協(xié)同工作，將建筑各類信息集成于BIM模型，保證設(shè)計(jì)內(nèi)容的完整性，從而提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，同時(shí)構(gòu)件信息可與加工機(jī)器直接對(duì)接，用于生產(chǎn)，減少了二維設(shè)計(jì)中大量翻圖工作。

基于BIM的正向設(shè)計(jì)，還可以對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行拆分與組裝分析，協(xié)調(diào)各專業(yè)進(jìn)行碰撞檢查。如預(yù)制件內(nèi)部鋼筋等組成部分的碰撞檢查、設(shè)備預(yù)留預(yù)埋的碰撞檢查等。本項(xiàng)目中運(yùn)用BIM可視化檢測(cè)，在1300張預(yù)制構(gòu)件圖中，檢測(cè)出63處節(jié)點(diǎn)硬碰撞，減少加工廠及現(xiàn)場(chǎng)返工。

3.3 可視化裝配

通過BIM技術(shù)，可以將復(fù)雜節(jié)點(diǎn)以三維形式向施工班組交底，提高施工準(zhǔn)確性，預(yù)制構(gòu)件施工方案優(yōu)化。結(jié)合項(xiàng)目PC結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)PC構(gòu)件現(xiàn)澆核心區(qū)，利用BIM進(jìn)行方案模擬優(yōu)化；針對(duì)預(yù)制件連接部位的縫隙做出相應(yīng)的施工方案，確認(rèn)最優(yōu)工序，提高施工效率。

3.4 延伸價(jià)值

基于BIM的正向設(shè)計(jì)中，模型匯總包含了構(gòu)件的幾何信息。材料信息。設(shè)備信息和成本信息等，通過讀取模型中這類信息，可以快速得到預(yù)制件與現(xiàn)澆構(gòu)件的工程量，用于項(xiàng)目造價(jià)參考。在模型建立前，還可以統(tǒng)籌各應(yīng)用點(diǎn)使模型具有更多的延伸應(yīng)用功能，比如性能化分析，后期運(yùn)維等功能。

3.5 參數(shù)化設(shè)計(jì)

基于Dynamo的參數(shù)化編程，根據(jù)設(shè)定的參數(shù)要求，快速實(shí)現(xiàn)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中的各類預(yù)制構(gòu)件的生成，通過輸入幾何尺寸、鋼筋配置的參數(shù)和預(yù)埋件的布置參數(shù)，實(shí)現(xiàn)三維預(yù)制構(gòu)件的快速建模、構(gòu)配件定位和鋼筋配置，從而生成六視裝配構(gòu)件施工圖和配筋圖，減少裝配式混凝土結(jié)構(gòu)分設(shè)計(jì)的工作量，提高設(shè)計(jì)效率（如圖4）。

在如今BIM逐漸被各方重視起來，傳統(tǒng)簡(jiǎn)單檢測(cè)碰撞的BIM應(yīng)用已經(jīng)落后了，其本身存在很多風(fēng)險(xiǎn)，翻模成果與設(shè)計(jì)本意不一致的情況時(shí)有發(fā)生，且容易造成重復(fù)建模，過度建模，綜上，BIM正向設(shè)計(jì)是明顯優(yōu)于傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的，尤其在裝配式建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，其前提是項(xiàng)目人員應(yīng)有專業(yè)設(shè)計(jì)能力，且能合理理解運(yùn)用BIM，明確的知道自己的設(shè)計(jì)意圖。在BIM正向設(shè)計(jì)中，在于其工作模式的更高層面的協(xié)同，不僅是項(xiàng)目參建方之間的協(xié)同，專業(yè)間的協(xié)同，更是設(shè)計(jì)過程中的各應(yīng)用與任務(wù)節(jié)點(diǎn)的協(xié)同，將設(shè)計(jì)充分引入到BIM體系，利用可視化建造，將更多工作提前考慮，提前布置，通過“預(yù)建造”，可以充分發(fā)揮BIM在裝配式建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用價(jià)值。

4 前景展望

BIM正向設(shè)計(jì)的推廣相對(duì)于BIM本身的發(fā)展來看還是很緩慢的，行業(yè)整體的BIM應(yīng)用水平還處在較低層面，建設(shè)方不愿意額外承擔(dān)一筆不菲的設(shè)計(jì)費(fèi)，設(shè)計(jì)院也不愿意無本推廣應(yīng)用，在劉行項(xiàng)目中，BIM正向設(shè)計(jì)的推廣也并不是很順利，參建方具有一定的BIM應(yīng)用能力之外，審圖機(jī)構(gòu)，專項(xiàng)顧問，專項(xiàng)分包等因?yàn)榉N種原因，在BIM正向設(shè)計(jì)的交付成果中存在一定的溝通障礙，目前大部分審圖機(jī)構(gòu)還不具備對(duì)BIM成果的審核能力，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也沒有明確相對(duì)應(yīng)的合理深度劃分，加工廠的生產(chǎn)水平也沒有都達(dá)到接入模型數(shù)據(jù)快速生產(chǎn)的程度。相信在以后幾年，行業(yè)內(nèi)的各方水平都會(huì)提升，二維到三維的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變趨勢(shì)不可逆，在三維成果上進(jìn)行更深一步的應(yīng)用展望已經(jīng)可以嘗試了，如基于數(shù)字化、參數(shù)化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的預(yù)制構(gòu)件自動(dòng)優(yōu)化拆分；裝配式施工的模擬建造；3D打印模擬安裝；基于BIM模型的裝配式建筑的數(shù)字化施工管理后期運(yùn)維等。

參考文獻(xiàn)：

[1] 上海市建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展報(bào)告.