◎鄭孝婷

我國(guó)建筑行業(yè)處于快速發(fā)展階段，裝配式建筑這種新的建筑方式在建筑行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。將BIM 技術(shù)融合到裝配式建筑中，可以對(duì)設(shè)計(jì)的合理性、結(jié)構(gòu)的可靠性進(jìn)行檢驗(yàn)，并完成優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上，具有精準(zhǔn)用料、提高效率、生態(tài)環(huán)保等特點(diǎn)，能夠全方位、多角度提升建筑工程質(zhì)量，確保較好的施工效果，提高裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，進(jìn)一步促進(jìn)建筑業(yè)發(fā)展。本文主要對(duì)裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行介紹，旨在為相關(guān)工作人員提供一些參考。

一、BIM 技術(shù)與裝配式建筑概述

1.BIM 技術(shù)概述。

對(duì)于BIM 技術(shù)而言，是一種建筑信息模型。這種技術(shù)是以數(shù)字仿真虛擬化系統(tǒng)為主，在設(shè)計(jì)建筑項(xiàng)目時(shí)，將工程數(shù)據(jù)進(jìn)行有效利用，并利用了設(shè)備性能參數(shù)，在一系列加工合成影響下，建立了三維建模系統(tǒng)，確保設(shè)計(jì)建筑物可以進(jìn)行三維建模，獲得高度仿真實(shí)物建筑物的效果。另外，對(duì)于BIM 技術(shù)不僅可以在裝配式建筑中進(jìn)行利用，還可以在建筑施工，或者在建筑監(jiān)測(cè)中有效利用，進(jìn)而發(fā)揮出加工管理的作用，BIM 技術(shù)對(duì)于建筑項(xiàng)目的材料配備優(yōu)化、成本造價(jià)控制、安全質(zhì)量建設(shè)等都具有非常重要的作用，有助于施工單位效益的提升與建筑行業(yè)的發(fā)展。

2.裝配式建筑闡述。

和以往澆筑型建筑對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，裝配式建筑具有一定的優(yōu)勢(shì)特征，會(huì)以拼接裝配預(yù)先定制的建筑物結(jié)構(gòu)部件為基準(zhǔn)，進(jìn)行建造。和其對(duì)比，裝配式建筑具有著一定的優(yōu)勢(shì)作用，例如擁有著較快的部件建造，進(jìn)行多樣化構(gòu)型，還能應(yīng)對(duì)極為復(fù)雜的氣候，并應(yīng)對(duì)地質(zhì)地貌不利影響。但裝配式建筑也并不是沒有瑕疵的，也具有一定的不足。比如建筑物結(jié)構(gòu)自身設(shè)計(jì)存在一定的難度，并且防震性能不是很好，減震性能和預(yù)期狀態(tài)存在一定的差異。在當(dāng)前形勢(shì)下，裝配式建筑利用為初級(jí)時(shí)期，裝配技術(shù)還具有一定的上升空間，應(yīng)和信息技術(shù)結(jié)合開來，這樣才能制定出良好的技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，才能促進(jìn)裝配式建筑的全面發(fā)展。

二、BIM 技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)

1.提高設(shè)計(jì)效率。

相較于傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員需要開展許多諸如工程信息采集、數(shù)據(jù)分析和參數(shù)計(jì)算等具有高重復(fù)性、基礎(chǔ)性的工作，以及各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)、相關(guān)施工規(guī)范的對(duì)照分析等工作，利用BIM 技術(shù)的裝配式建筑設(shè)計(jì)僅需要工作人員將相關(guān)的工程信息和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)入軟件，就可實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出切實(shí)可行的方案，并找出方案中存在的具體問題，代替了人工繪圖和數(shù)據(jù)采集等設(shè)計(jì)工作。

2.推動(dòng)模型可視化與仿真化發(fā)展。

BIM 技術(shù)具有出色的可視化和仿真化特點(diǎn)。作為一項(xiàng)復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，通常只有專業(yè)的工作人員才能理解相關(guān)專業(yè)術(shù)語和信息，但實(shí)際展示中還要向非專業(yè)團(tuán)隊(duì)展示建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成果，因此設(shè)計(jì)人員可利用BIM 技術(shù)將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為可視化的結(jié)構(gòu)模型，確保建筑團(tuán)隊(duì)的工作人員更清楚的了解工程師的意圖。同時(shí)以裝配式建筑的工業(yè)化生產(chǎn)方式為基礎(chǔ)，建筑結(jié)構(gòu)體系與建筑內(nèi)裝體構(gòu)成開放住宅建筑體系，體系具有系統(tǒng)性、適應(yīng)性與多樣性，部件、部品具有通用性和互換性，運(yùn)用BIM 技術(shù)根據(jù)顧客需求快速調(diào)整設(shè)計(jì)方案。

3.提升建筑行業(yè)的專業(yè)化水平。

BIM 技術(shù)可以通過建立可視化、模擬性的建筑模型來對(duì)整體項(xiàng)目進(jìn)行合理的規(guī)劃部署，并運(yùn)用NavisWork 軟件將進(jìn)度計(jì)劃與BIM 模型關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)模擬不同施工階段施工部署的合理性，進(jìn)一步優(yōu)化裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在裝配式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠充分實(shí)現(xiàn)信息化與工業(yè)化的有機(jī)結(jié)合，既大幅提升了裝配式建筑的科學(xué)性和專業(yè)化水平，又提高了建筑行業(yè)的完善程度和智能化建設(shè)。

三、裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的BIM 技術(shù)應(yīng)用

1.重視流程再造，提倡優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

根據(jù)裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體要點(diǎn)和BIM 技術(shù)的應(yīng)用條件，首先對(duì)應(yīng)用的范圍與程度進(jìn)行規(guī)定，從整體管理工作開始對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行全面分析，根據(jù)設(shè)計(jì)流程來優(yōu)化BIM 技術(shù)的設(shè)計(jì)，完成功能預(yù)判，保證兩者實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，同時(shí)要重視引入數(shù)字化設(shè)計(jì)理念，達(dá)到設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的智能化發(fā)展。另外還要重視科學(xué)及流程的一體化管理，從開始策劃到整體建設(shè)完工，都要在施工過程中考慮到各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)特點(diǎn)，并做好協(xié)調(diào)，保障各環(huán)節(jié)施工時(shí)能夠順利開展有序進(jìn)行。最后，為了有效發(fā)揮信息交互反饋的功能，保障設(shè)計(jì)內(nèi)容與各方構(gòu)件設(shè)計(jì)相符合，達(dá)到整體設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確無誤。

2.重視問題導(dǎo)向，強(qiáng)化實(shí)踐應(yīng)用。

應(yīng)用BIM 技術(shù)要重視該技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)有的裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題有解決的作用，補(bǔ)齊裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的短板，提高BIM 技術(shù)應(yīng)用的有效性。我國(guó)在裝配式建筑技術(shù)方面的發(fā)展較晚，因此在實(shí)際施工中會(huì)出現(xiàn)一些發(fā)展中的問題，比如環(huán)節(jié)質(zhì)量控制問題、一刀切問題、規(guī)律特點(diǎn)不明顯等。當(dāng)出現(xiàn)質(zhì)量控制問題時(shí)，比如預(yù)埋位置、鋼筋套筒等位置不準(zhǔn)確，出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)堵塞、節(jié)點(diǎn)遺漏等問題；夾心保溫板不牢固等問題；一刀切問題比，如不符合裝配式建筑技術(shù)的施工范圍，容易導(dǎo)致施工費(fèi)用增加；而自身特點(diǎn)與規(guī)律特點(diǎn)不明顯比如在施工時(shí)完全照搬照抄作業(yè)圖，并沒有按照科學(xué)的規(guī)范體系來發(fā)揮邊際收益達(dá)到成本節(jié)約和提高工作效率的目的。所以，在裝配式建筑設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM 技術(shù)首先要補(bǔ)齊短板，解決發(fā)展中的問題，然后優(yōu)化設(shè)計(jì)，控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑設(shè)計(jì)的高效、環(huán)保、綠色的發(fā)展理念。

3.重視核心能力，提升引帶作用。

BIM 技術(shù)的價(jià)值很明顯，但是不能在裝配式建筑設(shè)計(jì)中過分依賴或者認(rèn)為BIM 技術(shù)是工程設(shè)計(jì)，另外還要重視在建筑設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)的運(yùn)用是否會(huì)帶來其他的問題，根據(jù)裝配式建筑設(shè)計(jì)自身的發(fā)展情況。對(duì)應(yīng)BIM 技術(shù)的特點(diǎn)來找到有效的解決辦法，BIM 技術(shù)發(fā)展的程度和廣度都無法從根本上解決裝配式建筑設(shè)計(jì)中的許多問題，建筑模型在選擇關(guān)系布局或構(gòu)建設(shè)計(jì)的人性化方案時(shí)，都應(yīng)該從設(shè)計(jì)施工的實(shí)際工程中找出解決方案。另外，BIM 技術(shù)自身無法進(jìn)行全流程管理理念的創(chuàng)新，必須通過人為的管理方式和實(shí)際工程需要來應(yīng)用該技術(shù)，從而提升該技術(shù)的價(jià)值。

4.應(yīng)用BIM 技術(shù)可進(jìn)行數(shù)字化交付。

特別是異形建筑中的幕墻工程，利用BIM 技術(shù)設(shè)計(jì)建模，可對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行有理化、數(shù)字化分析。利用編程建立幕墻深化模型，包括各類構(gòu)件模型信息，最終將完整幕墻信息輸出為加工生產(chǎn)相關(guān)參數(shù)，生成加工、安裝圖紙，實(shí)現(xiàn)工廠加工，工廠或現(xiàn)場(chǎng)安裝組裝施工。由建筑方案設(shè)計(jì)單位創(chuàng)建的參數(shù)化設(shè)計(jì)的幕墻模型，逐步由各單位深化、應(yīng)用，最終形成數(shù)字化資產(chǎn)交付至業(yè)主。建筑進(jìn)入交付使用階段后，利用BIM 技術(shù)創(chuàng)建的幕墻竣工模型，在維護(hù)、維修時(shí)，可以利用模型文件快速查找所需替換幕墻板塊的類型、尺寸、安裝技術(shù)等方面的參數(shù)信息，結(jié)合后期信息化平臺(tái)進(jìn)行運(yùn)維跟蹤、物業(yè)協(xié)同。通過數(shù)字化交付拉通設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、運(yùn)維全鏈條。

5.三維建模與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。

將BIM 技術(shù)用于裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程，有利于提升工程設(shè)計(jì)相關(guān)指標(biāo)準(zhǔn)確度和工作效率。在項(xiàng)目實(shí)施中，設(shè)計(jì)人員通過前期實(shí)地考察，精確采集地質(zhì)勘測(cè)、建筑測(cè)繪等諸多信息，利用BIM 虛擬仿真系統(tǒng)，設(shè)計(jì)搭建裝配式建筑物模型?；贐IM 三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，設(shè)計(jì)人員可以快速傳送各種數(shù)據(jù)，智能分析數(shù)據(jù)信息，協(xié)同進(jìn)行操作、控制，在較短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出建筑構(gòu)件規(guī)格尺寸，快速模擬設(shè)計(jì)建筑體造型。BIM 還能結(jié)合技術(shù)策劃要點(diǎn)，合理展現(xiàn)裝配式建筑設(shè)計(jì)意圖，在達(dá)到使用功能的基礎(chǔ)上，利用模塊化設(shè)計(jì)方法，將提升模塊使用率與體系集成度設(shè)定為目標(biāo)，不斷提升工程設(shè)計(jì)水平。同時(shí)結(jié)合裝配式建筑施工特征，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)圖紙時(shí)可以加強(qiáng)不同專業(yè)之間的協(xié)同性，循序漸進(jìn)實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化。

6.設(shè)計(jì)調(diào)整。

BIM 技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面上，發(fā)揮出極為顯著的應(yīng)用效能，有效解決了不同專業(yè)間設(shè)計(jì)難題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同專業(yè)設(shè)計(jì)要素與影響因素的綜合分析、有效整合，確保所制定設(shè)計(jì)方案切實(shí)滿足工程施工需求。在傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)模式中，往往存在著較多設(shè)計(jì)沖突問題，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)方向、理念也存在差異。從建設(shè)定位與評(píng)估角度來看，只有滿足設(shè)計(jì)定量需求，方可保證預(yù)制構(gòu)件規(guī)格尺寸等設(shè)計(jì)參數(shù)與工程施工需求相符合，這也在客觀層面上加大了設(shè)計(jì)工作量與裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度。設(shè)計(jì)人員通常耗費(fèi)大量時(shí)間精力，也無法保證設(shè)計(jì)意圖在施工時(shí)能夠準(zhǔn)確完整體現(xiàn)。利用BIM 技術(shù)優(yōu)化性、模擬性和協(xié)調(diào)性，可以有效避免設(shè)計(jì)沖突等問題的出現(xiàn)，將工程設(shè)計(jì)難度控制在較低程度，設(shè)計(jì)人員可在已知工程信息及設(shè)計(jì)內(nèi)容基礎(chǔ)上構(gòu)建三維建筑信息模型，提高對(duì)工程圖紙及整體設(shè)計(jì)情況的直觀了解程度，便于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與定量指標(biāo)計(jì)算工作的開展，將工程設(shè)計(jì)與實(shí)際施工參數(shù)二者間的誤差值控制在合理范圍內(nèi)，確保設(shè)計(jì)合理可行。

7.預(yù)構(gòu)件拆分及制作。

（1）構(gòu)件拆分。裝配式建筑的設(shè)計(jì)中，需要對(duì)建筑裝配式構(gòu)件進(jìn)行合理的拆分設(shè)計(jì)。由于該項(xiàng)工作需要的專業(yè)程度較高，傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)下很多工作人員構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)效率相對(duì)較低，結(jié)構(gòu)信息之間無法得到有效的連接和共享。通過BIM 技術(shù)，在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，各專業(yè)設(shè)計(jì)人員可以協(xié)同進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用三維可視化技術(shù)，大大提升了構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)的效率。通過鋼筋碰撞檢查、預(yù)埋件的位置設(shè)計(jì)以及建筑構(gòu)件之間的碰撞協(xié)調(diào)實(shí)驗(yàn)等一系列BIM 技術(shù)應(yīng)用，有效提升設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度，為后續(xù)的裝配建筑施工打下良好的基礎(chǔ)；（2）構(gòu)件制作。裝配式建筑中預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)種類、數(shù)量相對(duì)較多，模具的使用周轉(zhuǎn)率偏低，整體的生產(chǎn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，同時(shí)還會(huì)造成一定程度的資源浪費(fèi)，由于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)局限性，整個(gè)設(shè)計(jì)工作也不能夠真正滿足施工需求，容易出現(xiàn)返工，影響工程質(zhì)量和施工周期。通過應(yīng)用BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)各專業(yè)間協(xié)同設(shè)計(jì)，從整體上優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，采用標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計(jì)提高模具利用率，縮短各專業(yè)設(shè)計(jì)修改時(shí)間，有效提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，避免不必要的返工和資源浪費(fèi)。

8.BIM 技術(shù)在裝配式建筑戶外設(shè)計(jì)中的利用。

對(duì)于戶外設(shè)計(jì)來講，主要?jiǎng)澐譃橐韵聨追N：一種是裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)成，另一種是裝配式建筑對(duì)環(huán)境的影響，最后一種是裝配式結(jié)構(gòu)應(yīng)力。從裝配式結(jié)構(gòu)角度講，應(yīng)以設(shè)計(jì)需求為基準(zhǔn)，在三維模型中，對(duì)裝配結(jié)構(gòu)流程進(jìn)行模擬，并對(duì)結(jié)構(gòu)間的力學(xué)結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行觀測(cè)，還應(yīng)觀測(cè)強(qiáng)度問題，并分析產(chǎn)生原因，最后在獲得對(duì)應(yīng)處理對(duì)策。這樣應(yīng)用BIM 技術(shù)模擬處理對(duì)策，可以對(duì)處理對(duì)策有效性進(jìn)行判斷，另外，對(duì)于裝配式建筑，會(huì)影響周邊環(huán)境，由于裝配式建筑施工會(huì)存在一些問題，如不規(guī)則沉降問題。因此，在BIM 技術(shù)建模下進(jìn)行分析，會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，并了解地基力學(xué)關(guān)系，假如力學(xué)關(guān)系呈現(xiàn)出不規(guī)則變化，將會(huì)發(fā)生不規(guī)則沉降，基于這樣的情況，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行處理。

四、結(jié)語

總之，在裝配式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù)，對(duì)整個(gè)裝配式建筑行業(yè)具有提質(zhì)增效的作用，能更好地推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。兩者的結(jié)合不應(yīng)局限于單個(gè)的技術(shù)或流程環(huán)節(jié)，而是要從更高的層面來思考BIM 技術(shù)在整個(gè)裝配式建筑設(shè)計(jì)過程中的作用和價(jià)值，只有這樣，BIM 技術(shù)才能科學(xué)、合理、客觀地應(yīng)用，從而發(fā)揮更大的技術(shù)價(jià)值。