李 敏

中核第四研究設(shè)計(jì)工程有限公司 河北 石家莊 050021

信息技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的進(jìn)步，建筑設(shè)計(jì)行業(yè)當(dāng)前與信息技術(shù)已經(jīng)深度融合，能夠提升設(shè)計(jì)方案科學(xué)性，尤其是對(duì)于裝配式建筑而言，BIM技術(shù)具有良好的應(yīng)用效果，能夠使得裝配式建筑設(shè)計(jì)方案更加直觀化、立體化，能將更多的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)充分展現(xiàn)，在BIM建筑信息模型中，整個(gè)過(guò)程都是可視化的，有利于在建筑物建造前期對(duì)各專業(yè)的碰撞問(wèn)題進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行整體性優(yōu)化，提升裝配式建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量。為此，需要明確BIM技術(shù)的具體應(yīng)用方式，掌握技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，對(duì)于建筑設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展具有重要作用。

1 BIM技術(shù)及裝配式建筑概述

1.1 BIM技術(shù)概述

BIM（Building Information Modeling）技術(shù)是一種以建筑信息為核心，采用三維數(shù)字化建模技術(shù)，集成建筑設(shè)計(jì)、施工、管理和維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)的一種現(xiàn)代化建筑技術(shù)。在應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)信息化平臺(tái)，以數(shù)據(jù)的方式呈現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)方案，使得各項(xiàng)細(xì)節(jié)更加直觀與全面地展現(xiàn)出來(lái)。BIM技術(shù)將建筑各個(gè)環(huán)節(jié)的信息進(jìn)行統(tǒng)一的建模和管理，實(shí)現(xiàn)信息互通和共享。BIM技術(shù)的核心是建筑信息模型，模型包括建筑物的幾何形狀、材料、施工工藝、構(gòu)件參數(shù)、維修保養(yǎng)等方面的信息，建筑信息模型不僅是一個(gè)建筑物的三維模型，更是一個(gè)全方位的建筑物信息數(shù)據(jù)庫(kù)。BIM技術(shù)的特點(diǎn)是將建筑各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了有機(jī)整合，建立單一工程數(shù)據(jù)源，確保信息的準(zhǔn)確性和一致性，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各參與方之間的信息交流和共享。從根本上解決項(xiàng)目各參與方基于紙介質(zhì)方式進(jìn)行信息交流形成的“信息斷層”和應(yīng)用系統(tǒng)之間“信息孤島”的問(wèn)題，有效地降低建筑物設(shè)計(jì)和施工的成本和風(fēng)險(xiǎn)。例如在設(shè)計(jì)階段：實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)。能夠根據(jù)3D 模型自動(dòng)生成各種圖形和文檔，而且始終與模型邏輯相關(guān)，當(dāng)模型發(fā)生變化時(shí)，與之關(guān)聯(lián)的圖形和文檔將自動(dòng)更新；設(shè)計(jì)過(guò)程中所創(chuàng)建的對(duì)象存在著內(nèi)建的邏輯關(guān)聯(lián)關(guān)系，當(dāng)某個(gè)對(duì)象發(fā)生變化時(shí)，與之關(guān)聯(lián)的對(duì)象隨之變化。在施工階段：實(shí)現(xiàn)集成項(xiàng)目交付IPD（Integrated Project Delivery ）管理，著眼于項(xiàng)目的全生命期，利用BIM 技術(shù)進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)等，實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目施工階段工程進(jìn)度、人力、材料、設(shè)備、成本和場(chǎng)地布置的動(dòng)態(tài)集成管理及施工過(guò)程的可視化模擬。在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行建造過(guò)程，虛擬模型可在實(shí)際建造之前對(duì)工程項(xiàng)目的功能及可建造性等潛在問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)，包括施工方法實(shí)驗(yàn)、施工過(guò)程模擬及施工方案優(yōu)化等。在建筑物使用和維護(hù)階段：可以快速、準(zhǔn)確地查詢建筑物信息，提高了建筑物的使用效率和維護(hù)效果[1]。

1.2 裝配式建筑的基本概念分析

裝配式建筑是指在工廠、車間等集中生產(chǎn)制造建筑構(gòu)件，將預(yù)制構(gòu)件運(yùn)到工地現(xiàn)場(chǎng)，再通過(guò)簡(jiǎn)單的組裝或拼接，完成建筑的施工和組裝。該建筑方式可以減少工地施工時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)污染，提高建筑質(zhì)量和施工效率，逐漸成為建筑工程中的主流施工模式。裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑方式相比，具有如下幾項(xiàng)特點(diǎn)：（1）工廠化生產(chǎn)。裝配式建筑是在工廠、車間等集中生產(chǎn)制造建筑構(gòu)件，與傳統(tǒng)建筑方式不同，不需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行大量的加工和制造，工廠化生產(chǎn)方式可以提高生產(chǎn)效率，降低制造成本，同時(shí)也能夠控制施工質(zhì)量。（2）組裝簡(jiǎn)單。裝配式建筑的施工方式比傳統(tǒng)建筑方式更加簡(jiǎn)單，建筑構(gòu)件在工廠制造完成后，只需要運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，再進(jìn)行簡(jiǎn)單的組裝和拼接，就可以完成建筑的組裝，該施工方式可以大幅度縮短施工周期，減少現(xiàn)場(chǎng)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。（3）環(huán)保節(jié)能。裝配式建筑的生產(chǎn)和施工過(guò)程中，可以減少對(duì)環(huán)境的污染，因?yàn)樵撌┕し绞綔p少了現(xiàn)場(chǎng)的施工噪音、粉塵等污染源。同時(shí)，裝配式建筑的構(gòu)件制造材料更加環(huán)保，能夠降低建筑對(duì)環(huán)境的影響；由于裝配式建筑的建筑構(gòu)件制造和運(yùn)輸都比較規(guī)范，因此能夠更好地控制建筑能耗和節(jié)能[2]。（4）安全性更好。裝配式建筑的施工方式更加安全可靠，可以降低了現(xiàn)場(chǎng)的施工噪音、粉塵等危險(xiǎn)源，減少工人受傷的概率；建筑構(gòu)件在制造和運(yùn)輸過(guò)程都經(jīng)過(guò)了規(guī)范化控制，能夠大大減少施工現(xiàn)場(chǎng)的事故。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的重要作用分析

BIM技術(shù)是一種綜合性的數(shù)字化建筑設(shè)計(jì)與管理工具，其在裝配式建筑設(shè)計(jì)中具有重要的作用，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）提高設(shè)計(jì)效率。傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)需要使用2D圖紙，而BIM技術(shù)可以快速生成3D建模，有效提高了設(shè)計(jì)效率。在裝配式建筑中，BIM技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)人員更好地控制構(gòu)件尺寸和精度，從而提高裝配效率和精度。（2）提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。BIM技術(shù)可以通過(guò)可視化和模擬等方式幫助設(shè)計(jì)人員更好地理解建筑結(jié)構(gòu)和性能，避免設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤和遺漏。在裝配式建筑中，BIM技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)人員明確構(gòu)件的拼接和裝配方式，避免設(shè)計(jì)缺陷和質(zhì)量問(wèn)題。（3）促進(jìn)協(xié)同設(shè)計(jì)和施工。BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多方面的協(xié)同設(shè)計(jì)，將設(shè)計(jì)、施工、材料采購(gòu)等各方面的信息整合在一起，方便各參建單位的溝通和協(xié)作。在裝配式建筑中，BIM技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)人員和施工方更好地協(xié)同工作，提高裝配效率和施工質(zhì)量。（4）優(yōu)化建筑管理。BIM技術(shù)可以幫助建筑管理員實(shí)現(xiàn)更精細(xì)化的建筑管理，包括建筑維護(hù)、安全監(jiān)測(cè)和節(jié)能管理等方面，BIM技術(shù)可以有效識(shí)別危險(xiǎn)源，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)處理方案的編制與優(yōu)化，提高維護(hù)效率和節(jié)能效果。（5）降低建筑成本。BIM技術(shù)可以通過(guò)虛擬建模和模擬分析等方式，幫助設(shè)計(jì)人員更好地優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)和材料，從而降低建筑成本，BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)成本的科學(xué)化管控，幫助編制成本管理方案，優(yōu)化構(gòu)件設(shè)計(jì)和制造流程，從而降低裝配成本。

3 裝配式建筑傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中存在的主要問(wèn)題分析

近些年來(lái)，裝配式建筑因其綠色、節(jié)能、快速施工等優(yōu)勢(shì)，成為建筑行業(yè)的一個(gè)新熱點(diǎn)，但是目前我國(guó)裝配式建筑仍然處于發(fā)展初期，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中依然存在一些主要問(wèn)題，不僅影響裝配式建筑的開發(fā)和應(yīng)用，同時(shí)限制了行業(yè)的發(fā)展。首先，在傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員主要是通過(guò)二維平面圖紙和手工模型等方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)方式存在誤差和不足之處，例如設(shè)計(jì)圖紙的縮放比例不一致、設(shè)計(jì)人員手誤等等，誤差可能導(dǎo)致裝配式構(gòu)件的尺寸偏差，從而影響安裝質(zhì)量。其次，裝配式建筑由多個(gè)構(gòu)件組成，構(gòu)件之間的連接為關(guān)鍵所在，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中，構(gòu)件的連接通常是通過(guò)焊接、螺栓等方式連接的，該連接方式需要現(xiàn)場(chǎng)加工，存在加工難度大、加工時(shí)間長(zhǎng)、精度難以保證等問(wèn)題，而且焊接等工藝對(duì)于構(gòu)件的材質(zhì)也有一定的要求，所以在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式下，結(jié)構(gòu)連接可能存在一定的質(zhì)量問(wèn)題。第三，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)模式需要進(jìn)行大量的手工繪圖和模型制作，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，效率低下，且在對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改時(shí)，需要重新制作圖紙和模型，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且容易出現(xiàn)誤差。在裝配式建筑的開發(fā)過(guò)程中，低效的設(shè)計(jì)模式可能導(dǎo)致開發(fā)周期變長(zhǎng)，增加了成本和風(fēng)險(xiǎn)。最后，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式下，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)所有細(xì)節(jié)進(jìn)行考慮和把握，但是由于人為因素和設(shè)計(jì)工具的限制，設(shè)計(jì)質(zhì)量難以保證，設(shè)計(jì)人員可能會(huì)遺漏一些重要的細(xì)節(jié)或者產(chǎn)生錯(cuò)誤的判斷，從而導(dǎo)致裝配式建筑的安全性和穩(wěn)定性受到影響。

4 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用措施分析

基于上文的分析可以看到，裝配式建筑與BIM技術(shù)的融合發(fā)展，能夠有效推動(dòng)裝配式建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量提升，在現(xiàn)代建筑工程設(shè)計(jì)行業(yè)中具有重要的作用，但是由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在具體應(yīng)用過(guò)程中還存在著一些問(wèn)題，導(dǎo)致BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)沒(méi)有充分發(fā)揮，所以需要結(jié)合裝配式建筑的基本特征，對(duì)技術(shù)應(yīng)用方式進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新。因此，本文依據(jù)實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)如下多項(xiàng)BIM技術(shù)的具體應(yīng)用措施：

4.1 在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中的應(yīng)用

BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的三維建模，在裝配式建筑的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員可以使用BIM軟件進(jìn)行建模，通過(guò)預(yù)設(shè)模型庫(kù)或自己設(shè)計(jì)模型，生成建筑物的三維模型，可以更加直觀地展現(xiàn)建筑物的設(shè)計(jì)方案，各專業(yè)之間可以更好地進(jìn)行協(xié)作。BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物構(gòu)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)，在裝配式建筑的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員可以在BIM軟件中設(shè)置建筑構(gòu)件的參數(shù)，例如構(gòu)件的材料、尺寸、安裝方式等。通過(guò)該方式，可以快速、精準(zhǔn)地生成構(gòu)件圖紙，避免了手工繪圖的繁瑣和出錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)。BIM技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)裝配式建筑的構(gòu)件庫(kù)管理，在BIM軟件中可以建立裝配式建筑構(gòu)件的庫(kù)存信息，包括庫(kù)存數(shù)量、庫(kù)存位置、材料規(guī)格等，助于設(shè)計(jì)人員更好地管理建筑構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的重復(fù)利用和快速拼裝。BIM技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)裝配式建筑的自動(dòng)化布局，在BIM軟件中可以設(shè)置構(gòu)件的排列方式、拼裝順序等參數(shù)，通過(guò)算法自動(dòng)計(jì)算最優(yōu)的構(gòu)件布局方式，從而能夠提高建筑的裝配效率，減少工期和人力成本[3]。

4.2 在規(guī)劃與調(diào)整中的應(yīng)用

在裝配式建筑的規(guī)劃與調(diào)整中，涉及到多個(gè)領(lǐng)域和多個(gè)專業(yè)的知識(shí)，因此需要各方的協(xié)同合作，BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)專業(yè)之間的信息共享和協(xié)同設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)高效的合作與協(xié)作，各專業(yè)可以通過(guò)BIM軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入和輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)規(guī)劃與調(diào)整過(guò)程的實(shí)時(shí)協(xié)同，協(xié)同的結(jié)果也可以在模型中得到立體展示，方便設(shè)計(jì)人員進(jìn)行對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整。BIM技術(shù)可以通過(guò)3D模型展現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的各項(xiàng)細(xì)節(jié)，使得規(guī)劃與調(diào)整的結(jié)果呈現(xiàn)在屏幕上，方便設(shè)計(jì)人員進(jìn)行模型瀏覽和評(píng)估，在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，更好地理解裝配式建筑的結(jié)構(gòu)和組成，從而提升設(shè)計(jì)方案合理性與科學(xué)性。

4.3 在鋼筋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在裝配式建筑的鋼筋設(shè)計(jì)中，可以進(jìn)行三維建模，利用三維建模可以快速構(gòu)建出建筑結(jié)構(gòu)的立體模型，有利于設(shè)計(jì)人員快速定位和檢查建筑結(jié)構(gòu)的缺陷，包括鋼筋的尺寸和布置；在對(duì)鋼筋結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，可以更加充分地展現(xiàn)出各項(xiàng)細(xì)節(jié)問(wèn)題，且能夠在模型中對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整，整體過(guò)程便捷性較好。在傳統(tǒng)的建筑鋼筋設(shè)計(jì)中，需要手動(dòng)對(duì)鋼筋進(jìn)行標(biāo)注和繪制，但是在采用BIM技術(shù)之后，鋼筋的繪制和標(biāo)注可以進(jìn)行自動(dòng)化處理，不僅能夠節(jié)約時(shí)間，而且還能夠降低人為出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)；自動(dòng)化鋼筋繪制也可以對(duì)鋼筋進(jìn)行快速的調(diào)整和修改，設(shè)計(jì)人員只需要輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的自動(dòng)優(yōu)化。BIM技術(shù)還可以在鋼筋設(shè)計(jì)中提供可視化的鋼筋預(yù)覽功能，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員可以對(duì)鋼筋的尺寸、數(shù)量、分布等進(jìn)行調(diào)整和修改，通過(guò)BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以實(shí)時(shí)地查看鋼筋設(shè)計(jì)效果，確保所存在的問(wèn)題能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)。平臺(tái)具有良好的計(jì)算與檢驗(yàn)?zāi)芰?，在裝配式建筑鋼筋設(shè)計(jì)中，鋼筋數(shù)量的計(jì)算是一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，涉及到建筑的穩(wěn)定性和安全性，通過(guò)BIM技術(shù)，能夠避免計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)偏差，以此為基礎(chǔ)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整，并能夠準(zhǔn)確地估算出建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性[4]。

4.4 在組織管理設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

首先，在裝配式建筑設(shè)計(jì)中，各專業(yè)之間需要進(jìn)行有效的協(xié)同，BIM技術(shù)能夠提供共享平臺(tái)，使得各專業(yè)之間能夠更好地協(xié)同工作；BIM模型中包括建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、管道、電氣等所有專業(yè)的設(shè)計(jì)信息，每個(gè)專業(yè)都可以在同一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行設(shè)計(jì)和交流，避免了信息的重復(fù)輸入和交叉修改，提高設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性；BIM模型可在建筑物建造前期對(duì)各專業(yè)的碰撞問(wèn)題進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，提供出來(lái)，通過(guò)共同討論和協(xié)作解決設(shè)計(jì)問(wèn)題，提高協(xié)同效果。其次，BIM技術(shù)還可以用于裝配式建筑的進(jìn)度管理，在裝配式建筑中，各組件的制造、運(yùn)輸、安裝等工作都需要按照一定的進(jìn)度進(jìn)行，BIM技術(shù)可以在模型中設(shè)置各個(gè)組件的制造、運(yùn)輸、安裝等時(shí)間節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)度計(jì)算，從而能夠在設(shè)計(jì)階段就預(yù)測(cè)和規(guī)劃好各個(gè)工序的時(shí)間，避免了后期工作的延誤和不必要的浪費(fèi)。再次，裝配式建筑需要嚴(yán)格控制各種資源的使用，比如材料、工人、機(jī)械等，BIM技術(shù)可以在模型中建立各種資源的信息庫(kù)，并對(duì)其進(jìn)行管理和優(yōu)化，例如在模型中可以對(duì)各種材料的數(shù)量、類型、用途等進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)材料的精準(zhǔn)計(jì)算和精細(xì)管理。在模型中可以模擬各種情況下的資源利用情況，比如模擬施工進(jìn)度、材料需求量等，從而實(shí)現(xiàn)資源的科學(xué)配置和高效利用[5]。最后，BIM技術(shù)在裝配式建筑組織管理中還可以用于信息交流，裝配式建筑中涉及到的信息較多，包括設(shè)計(jì)圖紙、施工圖紙、技術(shù)規(guī)范、施工方案、進(jìn)度計(jì)劃等等，BIM技術(shù)可以將信息統(tǒng)一到一個(gè)平臺(tái)上，使得各方可以更加便捷地獲取和分享信息，能夠提升溝通交流效率，實(shí)現(xiàn)協(xié)同化設(shè)計(jì)的目標(biāo)，是BIM技術(shù)具有的重要作用。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，信息技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了與建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的深度融合，尤其是在BIM技術(shù)得以全面應(yīng)用后，為建筑設(shè)計(jì)行業(yè)提供了新型工具，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配式建筑設(shè)計(jì)的全面優(yōu)化。本文簡(jiǎn)要闡述了BIM技術(shù)與裝配式建筑的基本內(nèi)涵，并對(duì)BIM技術(shù)的重要作用進(jìn)行分析，總結(jié)了裝配式建筑傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，最后提出多項(xiàng)BIM技術(shù)的具體應(yīng)用方式，希望可以對(duì)建筑工程行業(yè)起到一定的借鑒與幫助作用，不斷提升建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量。