耿君

（合肥工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限公司，合肥 230000）

1 前言

BIM技術(shù)是減少工程建設(shè)復(fù)雜度的重要手段，其在應(yīng)用過程中易受人為、環(huán)境等因素的影響，從而降低了其應(yīng)用的可信度。由于裝配式建筑預(yù)制的特點(diǎn)，使得施工管理變得更加困難。在預(yù)制構(gòu)件中應(yīng)用BIM技術(shù)，由于其市場環(huán)境較差，不能適應(yīng)這種建筑物的施工和利用。因此，要加強(qiáng)BIM技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性，即通過建模、可視化、信息化等手段來提高其運(yùn)用的科學(xué)性與合理性，從而增強(qiáng)其在裝配式建筑工程應(yīng)用中的安全性和穩(wěn)定性。

2 裝配式建筑和BIM技術(shù)概述

2.1 裝配式建筑

預(yù)裝配式建筑是一種利用預(yù)先裝配好的構(gòu)件進(jìn)行現(xiàn)場裝配的建筑。與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比，本工程具有快速施工、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大、整體性差。目前，預(yù)制建筑在國內(nèi)的發(fā)展尚處在初期，在市場中所占的比例并不高，造成這種現(xiàn)象的主要原因有：一是大眾對(duì)裝配技術(shù)認(rèn)識(shí)不足；二是沒有對(duì)預(yù)制件進(jìn)行推廣、改進(jìn)與發(fā)展，也沒有對(duì)系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行整合創(chuàng)新[1]。

2.2 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)是以有關(guān)資料為基礎(chǔ)，利用數(shù)字技術(shù)來模擬建筑物的實(shí)際情況，利用三維建模技術(shù)完成項(xiàng)目監(jiān)控、設(shè)備管理、數(shù)字處理、項(xiàng)目管理等。BIM技術(shù)的特點(diǎn)是信息的完整性、相關(guān)性、連通性、可視化、可用性等。BIM作為最后的組裝信息管理平臺(tái)，能夠?yàn)橛脩籼峁┮粋€(gè)直觀的演示。此外，標(biāo)準(zhǔn)的部件和設(shè)備數(shù)量可以標(biāo)準(zhǔn)化，并且可以創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、設(shè)備系統(tǒng)。同時(shí)，利用BIM平臺(tái)對(duì)每個(gè)構(gòu)件進(jìn)行編碼，采用二維代碼作為識(shí)別目標(biāo)，并將BIM部件的參數(shù)和結(jié)構(gòu)圖結(jié)合起來，以達(dá)到精確的預(yù)制。

3 在裝配式建筑中應(yīng)用BIM技術(shù)的意義

3.1 能夠轉(zhuǎn)變施工管理的現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的裝配式工程管理工作只能在預(yù)制場中派專業(yè)人員進(jìn)行監(jiān)測，由于施工人員的能力、觀察力、技術(shù)水平等因素的制約，導(dǎo)致施工成本控制不合理、設(shè)計(jì)精確度不高，而采用BIM技術(shù)后，可以提高成本分析的精度，并將市場上的各種材料的價(jià)格信息錄入到系統(tǒng)中，既可以自動(dòng)比較成本，也可以保證設(shè)計(jì)的精確度和合理性。根據(jù)現(xiàn)場的具體條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)完成后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)分析設(shè)計(jì)過程中的缺陷，有沒有施工上的變化，并給出相應(yīng)的解決方案，保證設(shè)計(jì)的精確度。此外，在使用過程中，該系統(tǒng)還具有自動(dòng)過濾功能，防止了數(shù)據(jù)重復(fù)輸出的不合理現(xiàn)象，提高了各個(gè)部門、各個(gè)工序之間的協(xié)同作用，減少了工作人員人數(shù)，這樣可以有效控制和減少項(xiàng)目的費(fèi)用。

3.2 能夠提升施工的可視化

在使用BIM技術(shù)的同時(shí)，還可以提高可視化的程度，保證資源的使用效果，主要是在使用BIM技術(shù)的時(shí)候，在此基礎(chǔ)上，可以將工程資料錄入到系統(tǒng)中，構(gòu)建出三維模型，而5d模型部門則可以利用這個(gè)模型，了解不同的資源利用狀況，并根據(jù)不同的工作環(huán)境，進(jìn)行相應(yīng)的管理和協(xié)調(diào)。其次，利用建模技術(shù)與功能，將各工序的模型與各施工單位共享。有了模型的支持，施工單位就能清楚地了解他們的工作內(nèi)容。最后，技術(shù)人員通過云計(jì)算平臺(tái)，進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的加工，并在此基礎(chǔ)上對(duì)預(yù)制構(gòu)件的性能進(jìn)行比較和分析，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的形狀、尺寸、參數(shù)進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，提高了施工的質(zhì)量，避免了裝配誤差。比如，技術(shù)人員通過可視化的方式，對(duì)預(yù)制構(gòu)件的尺寸參數(shù)進(jìn)行可視化的調(diào)整，并對(duì)鋼筋直徑、強(qiáng)度進(jìn)行明確的規(guī)定。這樣既能保證施工的質(zhì)量，又能防止出現(xiàn)誤差和其他錯(cuò)誤。

3.3 有助于控制周期進(jìn)度

在采用這種技術(shù)時(shí)，可以對(duì)各種構(gòu)件的安裝、墻體澆筑等進(jìn)行可視化的指導(dǎo)，并對(duì)存在的工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、設(shè)計(jì)變更、現(xiàn)場安裝等方面的問題進(jìn)行預(yù)測，提出相應(yīng)的預(yù)防措施，避免出現(xiàn)問題，從而縮短施工周期。為了防止噪聲污染，很多裝配式建筑都會(huì)在晚上進(jìn)行現(xiàn)場安裝，而BIM技術(shù)則可以精確的計(jì)算出噪聲污染與光污染，從而制定相應(yīng)的控制措施[2]。

4 在裝配式建筑深化設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，裝配式建筑增加了預(yù)制構(gòu)件的制造過程，要求其結(jié)構(gòu)更加精細(xì)、高效、協(xié)調(diào)、低誤差。隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，對(duì)裝配式建筑深化設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的研究。但是，在實(shí)踐中，也有一些問題[3]。

4.1 BIM技術(shù)在裝配式建筑深化設(shè)計(jì)中的問題

第一，在進(jìn)行深化設(shè)計(jì)時(shí)，BIM需要大量的溝通、協(xié)調(diào)和獲取信息，而且需要高度的耦合。在此基礎(chǔ)上，利用BIM技術(shù)將這些信息引入到三維建模中，利用建模的可視化、參數(shù)化、仿真和協(xié)同作業(yè)等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了沖突檢測、進(jìn)度模擬和協(xié)同優(yōu)化。在進(jìn)行數(shù)據(jù)資料的輸入時(shí)，必須有一個(gè)統(tǒng)一的程序和準(zhǔn)則，否則，在深化設(shè)計(jì)過程中，由于各個(gè)參與者持續(xù)地導(dǎo)入本專業(yè)相關(guān)的數(shù)據(jù)，這樣會(huì)導(dǎo)致信息的錯(cuò)亂，影響到工作的順利進(jìn)行。

第二，目前，歐特克公司的Revit是國內(nèi)最大的BIM軟件，這是一款國外的軟件，在中國的眾多工程實(shí)踐和軟件開發(fā)商的努力下，Revit一直在進(jìn)行著調(diào)整，以更好地滿足中國的需求。目前Revit的建模技術(shù)比較成熟，但是在出圖上還沒有達(dá)到國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的要求，缺少相關(guān)的族庫和模型，軟件的底層數(shù)據(jù)無法按照國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相應(yīng)的修改。

第三，在進(jìn)行深化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的數(shù)目進(jìn)行分類，以減少重復(fù)性工作。由于項(xiàng)目各方的深度介入，可以從一種設(shè)計(jì)中衍生出更多形狀相似但大小不一的產(chǎn)品，而在BIM技術(shù)中使用人工建模、繪制圖紙時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生大量的重復(fù)和機(jī)械性工作。

第四，建立好BIM技術(shù)的模型平臺(tái)之后，將基于BIM技術(shù)的信息資料進(jìn)行傳輸與集成，從而方便了各個(gè)專業(yè)的深入設(shè)計(jì)工作。但是，目前BIM設(shè)計(jì)軟件中的信息傳遞還存在以下問題：單個(gè)模型無法有效地進(jìn)行信息的傳輸和整合，模型之間的信息傳遞效率較低。特別是在裝配式建筑中，由于要將多個(gè)預(yù)制構(gòu)件的模型連接到一起，BIM技術(shù)不能很好地對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行提取。

4.2 解決方案

為了有效地解決上述問題，應(yīng)從技術(shù)和管理兩個(gè)層面著手，為在裝配式建筑中運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行深層次設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

4.2.1 BIM規(guī)范的制訂

這是各個(gè)專業(yè)分工合作的基礎(chǔ)，特別是在分工明確、重復(fù)率高的情況下，更是如此。

4.2.2 模型拆分原則的確立

通過對(duì)BIM模型的拆分、集成，可以促進(jìn)各參與方之間的協(xié)作和信息的高效傳輸。

4.2.3 確定BIM模型深度

模型深度是BIM數(shù)據(jù)平臺(tái)工作的基礎(chǔ)，根據(jù)工程建設(shè)的不同階段，不同的模型深度要求也會(huì)有相應(yīng)的要求。

4.2.4 對(duì)沖突的重點(diǎn)進(jìn)行梳理

裝配式建筑的深化設(shè)計(jì)涉及各個(gè)參與者的協(xié)作，由于信息的持續(xù)輸入，導(dǎo)致了不同的沖突，因此對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)梳理和沖突檢測。

4.2.5 完善BIM深化設(shè)計(jì)制圖規(guī)范

結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)圖冊及項(xiàng)目各方的特殊要求，制訂BIM深化設(shè)計(jì)制圖規(guī)范，明確圖紙的種類及具體內(nèi)容。

5 BIM技術(shù)在裝配式建筑深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

5.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

在工程項(xiàng)目開始前，有關(guān)部門要對(duì)施工場地進(jìn)行分析，對(duì)施工中所采用的技術(shù)、所需的材料以及要注意的問題進(jìn)行分析。在設(shè)計(jì)方案編制的時(shí)候，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員可以通過BIM技術(shù)建立一個(gè)三維的數(shù)據(jù)模型，從而更好地判斷出施工需要達(dá)到的效果，以及滿足開發(fā)商和業(yè)主的要求。

同時(shí)，結(jié)合裝配式建筑的特點(diǎn)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，通過數(shù)字化建模進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的劃分、建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求、建筑結(jié)構(gòu)的造價(jià)等方面的分析。其次，通過BIM技術(shù)，將建筑的3D模型進(jìn)行分解，并將建筑結(jié)構(gòu)具體化，分析其構(gòu)成和施工標(biāo)準(zhǔn)，以保證其符合實(shí)際需要，并對(duì)其進(jìn)行細(xì)化分析，最后通過BIM技術(shù)對(duì)其進(jìn)行組裝，并進(jìn)行可行性分析。BIM技術(shù)能夠更客觀地反映設(shè)計(jì)在其施工中的運(yùn)用狀況，通過數(shù)據(jù)模擬分析設(shè)計(jì)是否合理，是否能夠?yàn)楣こ探ㄔO(shè)提供依據(jù)。

5.2 BIM技術(shù)在工程模擬中的使用

裝配式建筑的主要施工工作是進(jìn)行前期的建筑規(guī)劃和模擬，在這個(gè)過程中，工作人員會(huì)利用BIM技術(shù)對(duì)建筑進(jìn)行建模，通過建立模型分析建筑模擬效果、能耗分析、成本分析等，從而降低后期的組裝問題。比如在某小區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，工作人員就是利用BIM技術(shù)，將房屋建筑與周圍的環(huán)境進(jìn)行建模，然后根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，再進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)。在二次設(shè)計(jì)的時(shí)候，利用BIM技術(shù)，工作人員可以對(duì)裝配式建筑構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，比如房屋的大小所要用到的材料用量、房屋的位置與實(shí)際的位置的匹配，這樣就可以將施工的情況與規(guī)劃配合起來，從而提高整個(gè)裝配施工的工作效率。

5.3 預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)中的合理運(yùn)用

在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過程中，應(yīng)注重BIM技術(shù)的應(yīng)用，將預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)信息傳遞到數(shù)據(jù)平臺(tái)上，包括構(gòu)件、材料、型號(hào)、參數(shù)等信息，并將這些信息傳遞給供應(yīng)商，以確保供應(yīng)商在最短的時(shí)間內(nèi)完成預(yù)制構(gòu)件的制造，從而提高預(yù)制過程的工作效率。同時(shí)，還要通過數(shù)據(jù)平臺(tái)將預(yù)制生產(chǎn)過程的信息實(shí)時(shí)反饋給施工單位，便于施工人員了解預(yù)制生產(chǎn)工藝參數(shù)、規(guī)格、尺寸是否符合設(shè)計(jì)規(guī)范，防止因參數(shù)不合理而延誤工期。最后，在工廠完成了預(yù)制構(gòu)件的制造工作后，還要利用BIM技術(shù)，通過RFID芯片來檢測構(gòu)件的材質(zhì)、質(zhì)量、尺寸等，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以保證各項(xiàng)指標(biāo)的一致性。

5.4 BIM技術(shù)對(duì)于施工場地的布置

對(duì)裝配式建筑施工現(xiàn)場進(jìn)行合理的布局，不僅可以實(shí)現(xiàn)綠色施工，而且可以合理地調(diào)節(jié)施工現(xiàn)場的空間分布，減少施工中的阻礙。首先，工作人員根據(jù)BIM模型，對(duì)施工現(xiàn)場上的建筑材料進(jìn)行放置，根據(jù)實(shí)際工程的規(guī)劃，合理調(diào)整建筑材料的擺放位置，防止物料的堆放會(huì)影響到施工現(xiàn)場的綠化，也可以有效地提高建筑材料的運(yùn)輸效率。其次，利用BIM模型對(duì)施工場地的空間進(jìn)行劃分，既保證施工場地的使用效率，又降低了施工對(duì)場地的影響，并按照施工要求，將施工場地的綠化面積控制在5%以上，達(dá)到綠色化的施工目標(biāo)。

5.5 設(shè)計(jì)裝配式建筑深化架構(gòu)

為滿足構(gòu)件的規(guī)范化需求，進(jìn)行再設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)階段預(yù)設(shè)施工深化體系是通過BIM技術(shù)在預(yù)制結(jié)構(gòu)中的運(yùn)用。運(yùn)用BIM模型對(duì)傳統(tǒng)的施工模式進(jìn)行了比較，并將整個(gè)可視化的深化設(shè)計(jì)分為三個(gè)階段。通過集成管線協(xié)同設(shè)計(jì)預(yù)成型機(jī)制建筑將建筑項(xiàng)目簡化為一個(gè)可視化的預(yù)制結(jié)構(gòu)，通過對(duì)設(shè)計(jì)階段的模型和組件庫中的產(chǎn)品進(jìn)行比對(duì)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)裝配式建筑的深化和三維設(shè)計(jì)的結(jié)合，通過對(duì)“二維”的施工圖紙進(jìn)行了修改，并將其融入了圖紙中，從而降低了設(shè)計(jì)圖紙和標(biāo)準(zhǔn)部件的誤差。

在深化體系結(jié)構(gòu)中，構(gòu)建了一個(gè)建筑信息庫，通過BIM技術(shù)，對(duì)建筑空間進(jìn)行了再檢驗(yàn)，并將相應(yīng)的設(shè)施和設(shè)備與工程建設(shè)信息數(shù)據(jù)庫連接起來。在建筑空間和設(shè)備設(shè)施的交匯空間中，將建設(shè)完成后的信息倉庫引入到深化體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)之中。在BIM框架中，對(duì)工程建設(shè)中存在的各種危險(xiǎn)進(jìn)行了仿真，采用三維建模方法，將工程建設(shè)中的實(shí)際工程信息和設(shè)備設(shè)施與工程圖進(jìn)行了聯(lián)系。針對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)的深入結(jié)構(gòu)，通過對(duì)施工過程的碰撞檢驗(yàn)和對(duì)傳統(tǒng)建筑的預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行判斷，在深化結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)工期進(jìn)行嚴(yán)格限制保證施工內(nèi)容與設(shè)計(jì)的深化，避免因缺少富有建筑經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員而導(dǎo)致施工困難。采用深化體系結(jié)構(gòu)，對(duì)建筑工程中的構(gòu)件進(jìn)行了可視化，減少了設(shè)計(jì)人員和施工方之間的交流時(shí)間，同時(shí)也加深了建筑設(shè)計(jì)人員對(duì)結(jié)構(gòu)體系的認(rèn)識(shí)。

6 結(jié)論

隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建設(shè)單位之間的競爭日益加劇，建設(shè)單位要在市場上建立自己的競爭優(yōu)勢，就必須要提高自己的工作效率和質(zhì)量，同時(shí)還必須改進(jìn)自己的施工方法，縮短建設(shè)周期，降低成本。BIM技術(shù)具有參數(shù)化、可視化、模擬化、協(xié)調(diào)性、動(dòng)態(tài)化等特性，對(duì)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。因此，在裝配式建筑深化設(shè)計(jì)中，科學(xué)合理地應(yīng)用BIM技術(shù)是非常有必要的。