BIM 技术在装配式建筑中的应用

华北水利水电大学，河南 郑州 450046

0 引言

我国建筑行业所占自然资源比重较大，为使建筑行业持续化发展，推出建筑行业工业化，而装配式建筑的特点有助于工业化的发展，其标准化设计、工厂化生产等特点节约了大量的资源，加快了施工进度。并且，传统的建造方式已不符合工业化建筑的标准，存在很多弊端，如：建筑设计的各专业不系统、难以优化；设计、生产、施工不协同、严重脱节；技术、管理、市场不统一、各自为政等。与预制装配式建筑相比，资源浪费较严重［1］，故装配式价值建筑的发展是有望占据行业前头的。

近年来，BIM 技术被广泛应用，因其参数化、可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等功能性优势，有效改善了装配式建筑设计的施工过程中协同困难，信息难度大，设计成果复用率低等问题，为我国建筑工业化的发展赋予了新使命［2］［3］。

1 BIM 与装配式建筑国内外发展现状

建筑工业化概念最早实行的国家是法国。通过相关协会认证了Camnus工业化构法，通过连续3年合同建造了55万户住宅，使得以Camu 构法、Coignet 构法为代表的大型板式PCa 构法开始被积极采用［4］；Branko Zezely 教授建立预制装配式整体预应力板柱体系［5］。周文波等将BIM 技术应用于装配式建筑，并结合实际案例验证了BIM 技术的有效性［6］。齐宝库、李长福总结了装配式建筑的优缺点，讨论了BIM 技术在装配式建筑全生命周期中管理中的应用问题［7］。胡珉、蒋中行针对装配式建筑，设计了BIM 相关标准，从多个方面对标准进行了严格的定义［8］。

因国内的标准也处于初步制定阶段，对于BIM 技术与装配式的精准结合关注较少。针对上述现象，本文从BIM 技术的深化设计入手，针对预制构件的标准化，构建构件族库，借助云平台，存储单构件参数化族、模块族、等其他功能族，并结合BIM技术的虚拟性，对族库中不同的单元进行预拼装，实现BIM 技术与预制装配式建筑的精确结合。

2 BIM 技术应用于装配式建筑的问题分析

2.1 装配式建筑发展存在的问题

标准体系不完善，深化设计程度不够。由于我国装配式建筑处于发展初期，设计标准不完善，没有统一的规定，设计质量不过关，设计效率低下，对项目实施带来一定的困难。此外，设计阶段构件质量不过关造成后续施工的复杂性，各环节无法正常衔接，影响项目的整体施工效率。

2.2 解决办法探究

深化设计对装配式建筑而言是一个关键环节。预制构件深化设计赋予构件完备的信息，有助于后续施工对构件信息的提取［9］。针对BIM 技术应用于预制装配式建筑制定更专业、更细化的BIM 实施标准，将预制装配式建筑的每一个“零件”进行更精确的深化设计。

将BIM 技术应用于装配式建筑的深化设计阶段。将BIM模型进行模块化拆分，也有助于后期各个预制构件和各个预制设备之间的拼装；预制构件的单价化有助于BIM 标准和预制装配式标准的完善，在深化设计阶段严格按照各专业各构件的设计规范建模，使预制构件更接近BIM 标准和预制装配式建筑标准［10］。此外，BIM 技术应用于预制构件深化设计阶段，有助于构成利用性较高的构件族库，便于后续项目的应用。

3 族库的单一构件化到整体化

3.1 族库单一构件的分析研究

预制装配式建筑的拆分模型中，最小的拆分单元即为“单件化”。本文从单件化入手，建立基本的族库。

（1）首先建立参数化标准单一构件族库。将拆分好的图纸中的预制构件按一般构件到特殊构件的形式进行划分，将预制梁、板、柱等划分为一般构件；预制楼梯、阳台、挑檐等划分为特殊构件。

（2）在BIM 软件中进行参数化建模，以满足不同项目之间对构件的尺寸、材料等的不同需求。

（3）将建好的预制构件模型，借鉴合同清单的编码规则，对预制构件进行编码。

（4）运用参数化标注构件信息，建立信息化三维模型；

（5）分析三维模型的特征，把设计模型对象变成一个类似目标函数的形式保存在模型系统中。设计模型一旦建立，可通过目标函数更改构建属性信息［11］。

建模人员将建好的单一构件的模型分别归为所属类型族，然后再将族库上传至云平台。这样，族库就形成了具有较强技术集成的预制装配式建筑所需的庞大数据资源库。在后续研究过程中，根据实际情况，对族库进行扩充。

3.2 族库的单一化到整体化

基于BIM 可视化、虚拟化特点，对建好的族库中的单一构件进行预拼装。根据功能模块的划分，将具有同中性质和功能的构件组合成一个空间模块；然后在每个单一模块中进行各专业设备的预拼装；最终将预制构件拼装成不同功能的模块。

根据图纸的空间组合，将构建好的模块进行建筑层的预拼装。完成建筑层的拼装后，下一步进行建筑物的整体组合，首层和标准层，标准层与顶层。层与层之间的节点连接件是重点，它的处理涉及整栋建筑物的整体稳定性和抗震性。在模型组合时，发现基于目前的BIM 技术可以实现虚拟的各个层之间拼装的垂直度。

4 结论

本文结合BIM 技术对预制构件进行深化设计，建立构件族库，有助于提高预制装配式建筑的设计质量、施工效率。族库的建立不仅在劳动力成本上大大降低，而且也有助于资源的大量节约。