预制装配式建筑的BIM设计标准

杨 恺

（湖北工业大学，土木建筑与环境学院 湖北 武汉 430068）

1 引言

近些年，随着城镇化的大力推进，传统建筑的生产模式已不能满足社会需要，预制装配式建筑的出现极大改善了这一难题。此外，传统建筑的生产模式还存在资源浪费及环境污染等不足，不符合可持续发展战略，预制装配式建筑的出现时新的建筑技术转型成功的典范。目前，预制装配式建筑技术已被我国相关部门列入国家发展政策中，如住建部已在《建筑业发展“十三五”规划》中要求装配式建筑到2020年最起码占我国新建建筑面积的15%，部分省市亦出台类似政策，如河北省要求上述比例高达20%及以上。而传统的设计技术已抑制着装配式建筑的发展，数字信息技术适时出现，将我国建筑业推进入新型建筑工业化阶段，创造了巨大的经济及社会效益。

2 预制装配式建筑及BIM技术概述

预制装配式建筑是指对建筑物构件根据统一的结构形式及标准大规模进行集中性的生产，且施工时机械化组装建筑物构件使其形成的建筑。该建筑技术的核心内容即为预制建筑构件[1]。目前，预制装配式建筑已成为建筑行业发展的重要组成部分，甚至很多制造业的重心就是预制建筑构件，其重要性不言而喻。

作为新型技术，BIM技术是指通过数字化表述项目的的功能及物理特性，共享项目建设及相关知识资料，以确保项目的切实有效的推进。而对于正在施工的项目，BIM技术可各调整各阶段的利益方信息，保证项目协调有序开展[2]。其中BIM模型信息由几何与非几何属性信息组成。BIM技术的主要优势有可视化、可协同性、可模拟性、可优化性、可出图性、高度集成性。图1是建筑工程项目中BIM技术在各个方面的应用。

图1 是建筑工程项目中BIM技术在各个方面的应用

3 预制装配式建筑BIM技术的设计流程

由于预制构件是预制装配式建筑的核心，故预制构件的设计规格及质量能否满足施工要求直接影响着施工计划能否全面有效的开展。预制装配式建筑的设计的重要性不言而喻，为有效控制施工进度，需全面掌握设计情况。而及时、准确得传递相关信息是设计预制构件工作有序推进的重中之重。BIM技术由于其的优越性在预制装配式建筑设计中非常适用，总结发现其设计流程分为以下几点：

（1）方案设计阶段

相对传统设计而言，方案设计阶段在预制装配式建筑的BIM设计阶段中的重要性更加明显，该阶段要求设计人员全方面收集资料，并在使收集到的资料能体现在BIM模型中，该模型是整体建筑方案的基础，后续的设计都是在此基础上进行不断深入的优化，类似于大楼建设的根基。

（2）初步设计阶段

该阶段是在方案BIM模型上的进一步细化使其建筑构件最优化应用，主要通过分析构件应用的合理性，此阶段也会严格审查建筑构件的添加以确保整体预制装配式建筑的稳定性及安全性。

（3）施工图设计阶段

该阶段预制装配式建筑BIM设计主要体现的是实用性特效。通过BIM技术施工图阶段的设计，使BIM模型能更好的指导后续的施工操作，通过分析具体构件与其它构件的关联性，减少较大矛盾和冲突的出现，增加其可操作性。

（4）优化设计阶段

优化设计阶段主要深入优化经过上述阶段已形成的模型，使其各方面的需求能得到最大的满足；并保证承包方的需求和认可，保证整个项目的有序推进；且最优化预制装配式建筑相关构件的制作，使其展示更大的经济优势及质量优势。

具体而言，预制构件的设计是整个BIM设计流程的核心[3]，该设计中应充分考虑预制构件的配筋、预埋、连接、开洞留孔、保温、防水灯诸多事宜。另外，初步设计及优化设计阶段均需前面考虑预制构件的外观及功能设计，选择合理的构件尺寸及类型，尽可能提升预制构件的生产规模，进而节约成本，提高工作效率。

4 预制装配式建筑的BIM设计标准

基于BIM技术的预制装配式建筑的设计工作应依照BIM设计标准，该标准的应用将涉及多方面信息的传递，故需构建预制装配式建筑的BIM设计标准框架，具体设计以下几个方面的内容：

（1）建筑自身涉及的编码及信息分类

根据现有的国家标准及规范，全面控制管理建筑对象的信息，认真做好建筑自身涉及的编码及信息分类，作为后续BIM设计信息交付的基础。

（2）统一分类信息

BIM设计标准框架中，需全面规范预制装配式建筑的各项情况，主要划分好任务、阶段、预制构件、机电设备、土建类型等各方面的工作，进而提升整体的落实效果。

（3）统一信息格式

统一预制装配式建筑BIM设计格式是通过全面控制整个设计流程的文件情况、合理设置数据格式，尤其是预制构件的模型参数，以确保不同格式文件交互性良好。

（4）信息交付标准

预制装配式建筑的BIM设计中，信息的重要性不言而喻。而信息交付的标准能保证信息的有效交互，这就需要标准化信息交付。实际工作中，需全面控制具体的交付内容、文件及交付流程。

信息交付标准是预制装配式建筑BIM设计工作各阶段信息交换的支撑。实际施工时，预制装配式建筑的交付时涉及到的角色众多，且涉及大量信息，对应的信息交付路径比较复杂。为了全方面编制预制装配式建筑的信息交付标准，可应用IDM信息交付标准，取得的效果非常明显。该过程包括交付角色、交付流程、交付阶段、定义信息类型及深度[4]，等等。其中最重要的是定义信息类型及深度，其是后续工作能有效开展的基础。

涉及每个阶段，信息交付流程的具体情况根据具体的设计阶段分为：一，方案设计阶段，该阶段主要创建BIM模型，一般采用EM.1方案模型；二，初步设计阶段，该阶段设计较多的信息交互。首先，EM.4中的描述方面的信息交互，也即预制构件的初步设计模型，该阶段的交付信息主要是土建工程方面的专业信息，该信息的作用主要用于全面满足设计模型的功能及外观要求，提取原始构件信息，基于BIM技术的预制构件初步设计模型设计是最终交付给相应预制构件生产商，生产商根据具体情况，综合考虑诸多因素，继续后续的深化设计工作。另外，RC.6信息交付是在深化设计基础上，根据综合多方需求，交互信息，最终服务于预制构件的生产。图2是该阶段设计的参与方需求，主要有机电、业主、土建及施工需求，集中汇总参与方需求后告知预制构件生产商。最后是预制构件深化设计模型，即EM.8信息交付，该模型是在优化设计阶段形成，主要就预制构件生产信息进行交互，建立最终的深化设计模型，节约工程成本的同时，提高工程质量，创造出更大的经济效益及社会效益。

图2 参与方的需求

5 结语

预制装配式建筑是建筑行业发展的必然产物，而BIM技术是设计行业发展的必然产物。两者的出现及有效组合，极大的提高了建筑施工的效率及质量，推进建筑施工的有序进行。本文在简述预制装配式建筑的基础上，详细介绍了BIM技术的设计流程及BIM设计标准，以期为后续研究者提供一定的理论基础。相对而言，BIM技术与预制装配式建筑技术均处于起步阶段，还有很多技术难点亟待解决。这需要一系列的理论研究及工程实践使其更加完善。