王 林 陳孟鴻 鐘 偉 譚 超 周 偉

裝配式建筑作為新型建筑之一，具有節(jié)能環(huán)保、建造速度快和生產成本低等優(yōu)勢，得到社會各界的廣泛關注，我國逐漸加大了對裝配式建筑的推廣力度。與國外相比，我國裝配式建筑行業(yè)起步較晚。早期的裝配式建筑樣式呆板、內容單一，后來在建筑工業(yè)技術的推動下逐漸變得靈活多樣，實現了業(yè)主的個性化需求。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）作為一種先進的建造技術，是建筑工業(yè)進步的產物。在裝配式建筑裝修設計中，科學、合理的運用BIM技術，有利于提高裝配式裝修一體化設計的效率，為裝配式部品準確安裝奠定良好基礎，推動裝配式建筑向著精益化方向發(fā)展。

1 基于BIM 技術裝配式建筑裝修一體化的設計目標及流程

1.1 一體化設計目標

在裝配式建筑裝修設計過程中，方案設計對后期的物料運輸、部品構件生產以及成本造價控制具有直接影響。因此，在方案設計階段就需要引入BIM 技術，根據裝配式建筑的裝修特點構建基礎信息模型，有利于實現BIM 信息的全周期應用，促進項目效益的最大化[1]。BIM 技術在裝配式建筑裝修一體化設計中的應用，需要實現以下目標：

1）參數化設計。通過參數化平臺快速生成設計方案，并通過方案比選確定最佳方案，圍繞現場結構空間數據快速搭建BIM 模型。

2）可視化設計。立體、直觀的展現設計內容，對方案進行優(yōu)化設計，提升設計品質。

3）性能化分析。分別從光學、熱工和聲學角度優(yōu)化室內空間格局、室內照明和部門材料。

1.2 一體化設計流程

在裝配式建筑裝修設計過程中運用BIM 技術，將Revit 作為核心設計工具，而BIM 模型主要作為承載每一個部品構件詳細信息參數的載體，貫穿于裝配式建筑裝修整個設計周期?；贐IM 的裝配式裝修設計工作流程如下：根據裝配式建筑裝修概念方案，結合二維圖紙和實體模型等資料設計初步方案；利用BIM 數據資源庫及參數技術，快速搭建BIM 模型，并通過BIM 軟件和其他軟件檢測BIM 模型，便于修改方案[2]。

2 基于BIM 技術裝配式建筑裝修一體化的前期方案設計

2.1 數字化數據采集與分析

現場精確的數據采集是實現裝配式建筑裝修設計的基礎。傳統建筑裝修數據的采集主要依賴測距儀、經緯儀以及卷尺等工具，此類信息采集方式精確度不足，且采集效率較低，難以滿足裝配式建筑裝修設計需求。三維激光掃描技術作為點云立體掃描技術，具有全自動、高精度的特點。

在裝配式建筑裝修設計中，運用三維激光掃描技術進行測量時，首先在被測房間確定三維激光掃描儀放置的位置和數量，確保能夠實現360°全方位的數據采集，具體包括房間開間、凈高、進深、墻面平直度及地面平整度等。其次，將采集的數據導入計算機，通過配套軟件的各類功能（降噪、拼接、渲染等）將數據處理成完整、清晰的三維點云，再將點云數據導入BIM 模型，形成點云模型。最后，設計人員根據原有圖紙創(chuàng)建內裝原始結構的BIM 模型，與三維點云模型疊加并進行精度對比，然后科學、合理的調整模型[3]。

2.2 裝配式建筑裝修初步方案設計

裝配式建筑裝修初步方案設計要根據項目設計條件，從方案需求和功能出發(fā)，利用BIM 建模軟件，發(fā)揮其可視化程度高和協同性強的特點，創(chuàng)建裝配式建筑裝修初步方案模型，以此充分展現設計意圖，實現多樣化功能。具體操作如下：在基本套型或者基本單元設計完成后，運用GH Python能夠快速組合平面，并篩選出最佳的組合模型；在獲得戶型總面積及其他功能區(qū)面積（客廳、餐廳、臥室等）后，能夠快速獲得標準戶型輪廓；根據房間面積及長寬比，能夠快速獲得功能分區(qū)。

2.3 裝配式建筑裝修可視化設計

在裝配式建筑裝修設計過程中，BIM 主流軟件中的Revit 作為核心工具，可以清晰劃分模型層級，創(chuàng)建二維與三維聯動模型。同時，還具備豐富的列表工具，可以幫助設計師更好的調整、優(yōu)化和展示裝配式建筑的裝修模型[4]。在實際設計過程中，一方面，設計師可以通過相機位置設定，以不同視角推敲方案的各裝飾節(jié)點，細化方案內容，提升方案品質；另一方面，設計師可以通過渲染軟件或插件進行圖形渲染，使其更加接近真實圖像，便于調整和優(yōu)化細部造型、飾面材料及色彩。

3 基于BIM 技術裝配式建筑裝修一體化的設計措施

3.1 參數化平臺搭建

在裝配式建筑裝修設計中，參數化平臺是實現具體功能的基礎平臺。2019 年，Rhino.Inside.Revit（RIR）插件發(fā)布，使得原搭載于Rhino 中的參數化平臺Grasshopper 可以直接參與到Revit 模型創(chuàng)建中，增加了模型轉化效率和準確性。可以將Grasshopper—Rhino.Inside.Revit—Revit 作 為 基 礎 工作平臺，實現裝配式建筑裝修一體化設計。在裝配式建筑裝修BIM 模型創(chuàng)建的過程中，可以運用Grasshopper 平臺，利用RIR 插件將運算成果實時傳輸至Revit 軟件界面，并同步至Rhino界面，用戶可以利用Revit 軟件開發(fā)的運算器組調整參數，進而獲得合理的模型形態(tài)[5]。

運用Grasshopper 創(chuàng)建BIM 模型流程如下：第1，利用RIR 插件中不同層級的模型提取運算，按照類別、族、類型及實例自上而下的結構提取元素和數據，同時按照需求合理篩選提取的數據。第2，根據裝配式建筑裝修相關規(guī)范與標準，結合工程實際情況，明確各部品部件與原始結構間的關聯屬性，通過運算器及Python 代碼創(chuàng)建裝配式部品部件的布置規(guī)則，并根據布置規(guī)則生成模型定位線（點）的初步布置結果。第3，在裝配式部品部件模型初步定位線（點）初步布置規(guī)則上，利用可視化軟件調整輸入參數，使得復雜條件下的定位線更加準確、合理。第4，利用RIR 中的運算器根據定位線（點）讀取并載入裝配式部品部件模型，創(chuàng)建裝配式建筑裝修Revit 模型。

3.2 墻面系統設計

裝配式墻面系統是指由工廠生產裝飾面材、基材、功能模板以及構配件，經現場組合安裝而成的集成化墻面產品。在裝配式內裝墻面工程中，裝配式墻板掛裝經常使用橫向輕鋼龍骨和連接件組合。裝配式墻面系統設計主要包括既有裝配式墻面系統和裝配式隔墻設計，其中，既有裝配式墻面系統使用膨脹螺栓直接將輕鋼龍骨固定在原有建筑墻體上，裝配式隔墻設計直接固定橫向和豎向輕鋼龍骨，以此形成裝配式隔墻的承重系統。

裝配式墻面系統設計過程如下：第1，設計師通過RIR 中的運算器獲得墻體、柱子和門窗等信息并進行轉化，使其形成幾何圖形，為裝配式墻體結構創(chuàng)建提供各元素的物理坐標。第2，按照標準規(guī)范要求，利用Anemone 循環(huán)插件設置輕鋼龍骨排布間距，通常情況下≤600 mm，以此獲得橫向輕鋼龍骨的定位線。合理調整優(yōu)化輕鋼龍骨初始定位線，在窗洞口上下兩側、門洞上側增加橫向輕鋼龍骨，要求超出洞口兩邊各100 mm，同時生成縱向型材定位線。第3，要充分考慮裝配式內裝墻面板的出材率，將墻板排布標準寬度設置為900 mm。非標準板布置于洞口兩側和入門的進深處，寬度≥200 mm。定位線基本確定后，要優(yōu)化開關、插座、電器加固板以及出水口等處的細節(jié)。例如，開關、插座的優(yōu)化，要在其上下新增龍骨進行加固，橫向輕鋼龍骨需避開開關與插座位置的調整定位線。另外，定位線優(yōu)化完成后，要根據定位線數據生成裝配式墻面飾板，并確定墻板定位坐標。第4，運用RIR 中的運算器載入橫向輕鋼龍骨、墻板和縱向收口型材等裝配式墻體構件族，生成墻面系統Revit 模型，并輸出各模型族傳輸數據，如表1 所示。

表1 裝配式墻面系統輸出參數

3.3 吊頂系統設計

裝配式吊頂系統主要由吊筋、龍骨與裝飾面板3 部分組成，通過卡口連接主龍骨與副龍骨、龍骨與裝飾面板。裝配式吊頂設計過程中，經常采用模塊化設計方案，因此吊頂中可以集成安裝照明模板、取暖模板以及換氣模塊。建筑居室空間、衛(wèi)生間、廚房和陽臺等通常采用裝配式吊頂，主要類型包括輕鋼龍骨鋁扣板吊頂、集成吊頂以及輕鋼龍骨礦面板吊頂。

裝配式吊頂系統設計過程如下：首先，設計師提取原始房間的輪廓線，吊頂標高可以作為裝配式吊頂系統生成的初始基線。其次，獲取吊頂飾面板尺寸，以此為依據設置龍骨間距，生成主次龍骨定位線。通過Anemone循環(huán)插件判斷邊緣飾面板尺寸是否適宜，合理調整龍骨定位線。然后，根據吊頂結構定位線生成飾面板，包括標準飾面板和非標準飾面板，并準確輸出其定位坐標。同時，選擇合適的位置，合理置入新風模塊、照明模塊和取暖模塊等。最后，運用RIR 中的運算器載入主龍骨、次龍骨、規(guī)則及不規(guī)則吊頂飾面、吊筋、邊緣收口型材以及吊頂功能模塊等裝配式吊頂構件族，生成吊頂系統Revit 模型，并輸出各模型族傳輸數據，如表2 所示。

表2 裝配式吊頂系統輸出參數

3.4 地面系統設計

裝配式架空地面系統主要由地面支撐器、結構層與面層3 部分組成。安裝裝配式架空地面系統時，利用支撐器調節(jié)架空地面的高度，達到統一高度后，在其上部安裝刨花板、硅酸鈣板等結構受力板，然后鋪設飾面材料。對于采暖、排水及電氣等管線設備，可以設置在架空空腔內。按照支撐方式分類，裝配式裝修地面系統可以分為龍骨架空式地面、模塊架空式地面和支撐架空式地面。按照飾面材料分類，裝配式裝修地面系統可以分為瓷磚架空地面、地毯架空地面和木地板架空地面。按照是否集成采暖模板分類，裝配式裝修地面系統可以分為采暖架空地面和非采暖架空地面。

裝配式架空地面系統設計過程如下：第1，設計師首先提取原始房間的輪廓線，作為裝配式地面系統生成的初始基線。第2，根據房間輪廓線確定房間的最長邊，將其作為初始線，按照400 mm間距生成支撐器定位點，并優(yōu)化房間邊界線上的支撐器定位點，判斷定位點陣中最外側的點與房間輪廓線的最短距離。若超過200 mm，則需要新增一排定位點，將其設置在該行（列）支撐器定位點的外側。第3，在調平層鋪設歐松板，平面尺寸為1200 mm×2400 mm、厚度為18 mm，上方設置平衡板，若有地暖模塊，應將其設置在歐松板與平衡板之間。飾面層尺寸通常為600 mm×600 mm、300 mm×300 mm，鋪設過程與調平層類似。此外，還要充分考慮基層板、飾面板材等的加工效率和利用效率，保證調平層與飾面層擺布方案最為經濟，進而生成調平層與飾面層材料鋪設定位點。第4，運用RIR 中的運算器載入地面系統構件族，生成地面系統Revit 模型，并輸出各模型族傳輸數據，如表3 所示。

表3 裝配式地面系統輸出參數

4 結語

BIM 技術在裝配式建筑裝修一體化設計中具有至關重要的作用。在裝配式建筑裝修一體化設計過程中，要充分發(fā)揮BIM 技術模塊化及可視化功能，明確裝配式裝修建筑一體化設計目標和流程，做好裝配式建筑裝修一體化前期方案設計，采取有效的設計措施，不斷提高裝配式建筑裝修設計水平，推動我國裝配式建筑裝修行業(yè)不斷發(fā)展。