探讨装配式建筑设计中的BIM方法

陈宗霖

（广东省建科建筑设计院有限公司 广州 510010）

0 引言

BIM技术是运用建筑工程项目的相关数据信息创建三维立体空间模型。通过创建建筑信息模型，确保建筑工程设计与施工的协调性，提升工作效率与质量。装配式建筑具有简化施工流程，压缩投资成本等优势，如图1所示。但单纯依靠传统的建筑设计方法无法满足装配式建筑的设计需求。由此，将BIM技术应用到装配式建筑设计中具有重要意义。

图1 装配式建筑

1 BIM技术的基本概念

BIM技术，主要依靠专业建模软件与三维数字技术构建三维立体空间数据模型，通过构建三维立体空间数据模型，全面表达建筑工程相关的数据信息，并同时利用数字技术进行数据更新与整合，如图2所示。

图2 BIM技术

2 BIM技术在装配式建筑设计中的应用优势

（1）快速锁定建筑工程设计环节的遗留问题。设计人员可以自主开发设计的建筑信息模型中的数据信息，并将对应信息输入到统一的BIM设计平台的数据库中，之后依靠碰撞功能与自动纠错功能，筛选建筑设计中的冲突性问题。

（2）在装配式建筑中，预制部件的种类与数量较为繁杂。对此，利用BIM技术的协同设计功能可以确保其他设计人员实时接收和调用设计中修改的参数信息。

（3）BIM技术与装配式建筑设计的有机整合，可以实现预制构件的精细化设计，同时排除装备冲突，避免工期延误和材料过度损耗问题。

3 BIM技术在装配式建筑设计中的应用途径

3.1 户型设计方面的应用

户型内的设计。设计人员要结合户型功能需求，在结构库中筛选对应的户型结构。同时，设备设计人员要注重户型结构与整体建筑结构的协调性，避免预制构件与原有的建筑结构构件发生冲突。在户型设计工作中，剪力墙模块化设计至关重要，与整体设计品质息息相关。而采用系统化、标准化的户型结构库，不仅可以提高协同设计效率，还能充分保证模块化设计的精确性。在装配式建筑工程施工全过程中都可应用BIM技术，设计人员可利用BIM技术对施工流程进行分解，然后对各个分解部分进行仔细分析，进而了解建筑工程结构件的尺寸信息、质量信息、形状信息等内容，为装配式建筑施工的顺利进行奠定基础。在装配式建筑设计中，BIM技术可充分展现出三维设计理念以及四维设计理念，对于建筑信息的整合以及施工方案各个环节的整合更加准确，能够有效避免施工过程中施工人员与管理人员之间的协调问题，同时还可避免出现数据不匹配、数据丢失的问题。设计人员在利用BIM技术进行装配式建筑设计时，首先应构建建筑工程资源设计库。由于建筑工程资源库的内容比较广泛，因此，设计人员应从多角度出发，对各类资源构件进行统一整合，然后再利用BIM技术对建筑工程资源库的信息进行管理分层，提升资源构件的有序性。

3.2 标准化设计方面的应用

3.2.1 预制标准化构件

装配式建筑是标准化预制构件的整体装配产物。传统建筑主要依靠平面图纸进行预制构件的加工改造。而基于BIM技术，可以整合预制构件模型系统，实现预制构件库的装配。

3.2.2 可视化设计

相比传统的建筑设计方式，基于BIM技术的建筑设计更加精细化，且能够合理应用BIM技术的可视化特征。此外，BIM技术的人机交互功能，可以更好的修改建筑设计方案。

3.2.3 预制构件拆分

结构构件拆分是装配式建筑设计的重要环节。通常情况下，建筑图纸设计完毕后，方可开展结构构件拆分工作。首先，邀请专业技术人员进行前期策划，确保建筑设计方案满足实际需求。之后按照既定的设计方案进行结构构件拆分，并对设计方案中不合理部分进行调整。其次，在建筑设计过程中，BIM技术对单个外墙构件具有极大的影响。依靠BIM技术的可视化功能，可有效调节建筑外墙板与构件数量，实现理想化设计目标。

3.3 施工模拟方面的应用

在建筑工程施工阶段，通过创建三维立体空间数据模型，保证各空间要素和时间要素的精细化整合，加快创建四维立体空间数据模型的进程，更加直观化、精确化的了解各施工阶段的具体情况。

而要想实现这一目标，设计人员就要具备明确的预见意识，严格控制装配式建筑的施工进度，合理规划施工工序和施工场地。一旦察觉特殊情况，立即进行调整处理。将装配式建筑施工环节的各项复杂性内容进行整合，提前开展模拟演练，确保施工人员全面掌握施工环境以及突发状况的处理措施，进一步提高建筑工程的施工效率。同时，基于BIM技术，创建可视化、互动化与共享化平台，可以全方位动态监督整个装配式建筑的设计与施工流程，并且将装配式建筑的各类多元化信息导入云端操控系统，快速调取工程信息，增强整体施工精确性。

3.4 BIM技术应用于装配式建筑的协同设计

3.4.1 编制建筑设计方案的应用

在建筑方案设计的前期准备阶段，基于BIM技术可促进工程装修、工程设备与工程架构的有机整合，并且按照预制结构构件的安装要求、规范要求、经济要求与可执行性要求完成设计。在方案设计过程中，将安全技术作为基准依据，深入到建筑立面、平面与剖面的设计工作中，提升模板应用效率，加快集成进度。在平面施工过程中，促进墙面与地板的整合，满足建筑立面设计的标准要求。同时，依托专业协同性，保证建筑设计的合理性。

3.4.2 编制设计方案初期阶段的应用

在建筑工程方案设计初期阶段，要加强各专业基础工作的有机整合，深化设计工作。且选择合理的建筑装饰材料，编制完整的外立面设计方案，促进墙面设计方案、地板设计方案和立面设计方案的协同规划，保证整体建筑立面设计效果。在提前预制的墙面构件中，应充分考虑强、弱电箱位置、开关位置与管线走向。在建筑工程装修设计中，编制完整的工程设计图纸。基于BIM技术对现有的数据模型进行检查，并以此为基础，保证建筑工程设计图纸的可行性。

3.4.3 编制施工图纸阶段的应用

在建筑工程施工图纸设计阶段，以预先完成的设计工作作为基础，进一步深化设计工作。针对各专业的基本需求，促进构件制作厂、装饰厂与材料厂的协调配合。与现浇架构相比，装配式建筑结构以建筑工程设计文件作为基础保障，完成连接部位构造图与墙面构件图的参数组合。此外，设计人员要严格履行职责，保证预制构件设计图纸的完整性与合理性，满足建筑工程设计的基本需求。

3.4.4 BIM技术在装配式建筑户型内设计中的应用分析

在装配式建筑设计中应用BIM技术时，为保证户型内设计的整体效果，应结合户型功能要求出发，科学选择对应户型，明确户型结构布置特征，优化装配式建筑结构设计方案，选定设备模块后，应用BIM技术开展户型内设计。在这一过程中，设计人员应做好各方协调工作，尤其是要做好设备与建筑、结构户型之间的良性协调，保证构件处理的妥善性，一旦构件之间出现碰撞，会严重影响装配式建筑户型内设计效果。也就是说，在应用BIM技术开展装配式建筑户型内设计时，应注重三个要点：①科学划分户型内功能区；②妥善布置受力构件；③保证设备协调无碰撞，基于这三点出发，可顺利开展户型内设计工作。对于装配式建筑设计来说，户型内设计的高效开展，是剪力墙体系模块化设计的重要前提，若想要保证装配式建筑设计的整体效果，就必须要高度重视户型内设计工作，保证其标准化，通过户型库的科学运用，改善协同设计成效，促进剪力墙体系模块化的顺利实现。

3.4.5 BIM技术在装配式建筑户外设计中的应用分析

户外设计主要包括装配式结构的构成、装配式建筑对周边环境的影响、装配式结构之间的应力。在装配式结构的构成方面，主要依照设计需求，在三维模型当中模拟装配结构构成的流程，同时观测各结构之间是否存在力学结构不合理、强度等问题以及其各自产生的原因，之后通过商讨得出相应的处理措施，再通过BIM技术模拟处理措施，确认处理措施的有效性；在装配式建筑对周边环境的影响方面，因为装配式建筑施工同样会面临不规则沉降的问题，针对此类现象，可以通过BIM技术建模的分析，了解建筑整体结构与地基的力学关系，如果力学关系显示不规则，那么就可能出现不规则沉降，需要对此进行处理。另外，装配式建筑施工还可能对周边环境的中的线路造成影响，通过BIM技术的模拟功能，能够对此进行调节，避免两者出现冲突。

4 结束语

综上所述，将BIM技术拓展应用到装配式建筑工程设计中，依靠三维立体空间数据模型，可以进一步优化工程设计方案，保证整体建筑工程设计的科学合理性。