BIM技术在装配式建筑深化设计中的应用

袁云霞

（中国建筑第二工程局有限公司华东公司）

1 引言

本文在对装配式建筑BIM应用研究的基础上，结合我国BIM技术的应用现状，基于BIM的建模和BIM模型的应用，研究BIM在装配式建筑中的应用。在建立BIM信息平台的过程中，产业合作发生了根本变化，BIM建模技术的使用促进了绿色建筑的发展，优化了绿色工程项目的设计，提高了项目质量，降低了成本和安全风险，并提高了项目效益[1]。

2 装配式建筑和BIM技术概述

2.1 装配式建筑

预制建筑是指使用预制组件在现场组装的建筑物。与传统的现浇建筑相比，这种建筑具有施工速度快、省力、污染少、建筑环境质量高的优点，但缺点是结构设计困难、整体性差等。目前，我国预制建筑的发展还处于起步阶段，市场份额还不大。主要原因是：①公众对装配技术的理解不够；②没有对预制构件进行推广、改进和开发，对系统及关键技术没有集成创新。

2.2 BIM技术

BIM技术是基于相关信息和数据的建设项目，它使用数字信息模拟建筑物的真实信息，并使用三维建筑模型实现诸如项目监视，设备管理，数字处理和项目管理之类的功能。BIM具有以下特征：信息完整性和信息相关性、连通性、可视化、可用性等。当用作最终装配信息管理平台时，BIM可以为客户提供直观展示。从建筑物的整个组件开始，将组件进行组装以形成整个建筑物，可以在设计中标准化标准组件和设备数量，并且可以建立数据库、组件和设备系统。在设计过程中，所有组件都在BIM平台上编码，并且在该过程中创建组件，每个组件用二维代码作为标识，并与BIM组件参数和构造图结合使用，进行精确预制。在施工现场，二维代码用于识别组件，提高了施工效率和精度[2]。

3 探索BIM技术在预制建筑设计中的重要性

目前，预制建筑项目的开发建设主要体现在满足节能、减排、省工、加速工业发展方面。与传统的建筑设计不同，预制建筑的设计周期更长，需要更多的工作和复杂控制。为了提高这种体系结构的可靠性和发展性，相关构件将使用BIM技术，使其实际的仿真、信息和可视化功能在实践中发挥作用，从而促进行业的健康稳定发展。但是由于缺乏标准化的管理，BIM技术的应用效果不理想。为了加快建筑业的可持续发展，项目建设者在针对BIM技术的人员问题、技术问题时，需要改善BIM的技术措施，加强预制构件的管理。因此，预制构件设计的复杂性可以得到有效控制，满足人们对居住环境舒适和节能环保的需要。

4 BIM技术在预制建筑规划中的应用现状

BIM技术广泛用于建筑行业，对于BIM技术在预制建筑物规划中的使用，预制构件的市场环境仍处于起步阶段，存在诸如预制构件的制造商有限、生产能力低、工艺质量控制不充分以及设计、加工集成性差等问题。另外，在人员方面，由于产业链资源有限，人员的设计能力和技术水平不高，因此，预制设计项目的成本无法达到预期的控制目标。一些预制建筑物价格便宜，这在很大程度上阻碍了建筑行业市场化的发展。在标准化方面，BIM技术在预制构件设计中的应用效果尚未形成模块化、标准化和集成化的设计过程，从而导致了构件制造、现场机械设备运行等目标未能实现。因此，BIM技术人员应深化视角，通过不断优化技术的应用水平和过程控制措施，使装配式建筑在行业中发挥功能效应，进而推动经济建设的现代化[3]。

5 BIM技术在装配式建筑设计中的具体应用

5.1 模型深化

在模型预制设计阶段，许多专业都有同样的难度和高度精细化的需求。设计内容和成本需要严格控制。传统的设计方法已无法满足预制建筑物的要求，BIM技术可以以协作和参数化的方式实现组件的分离和组装。首先，根据施工图，可以创建一系列建筑信息数据，如地板高度、门窗开度、壁厚、地板厚度等，最终形成建筑物的BIM信息结构和三维模型。其次，基于结构模型，创建机电管道模型和装饰模型。根据模型报告的问题生成冲突分析报告，并制定适当的对策。最后，利用虚拟现实技术实现了施工仿真，利用模拟施工过程和应用工作效果，提前选择和优化方案，同时通过模型中的模拟漫游，感受现场的真实效果。

5.2 BIM在深化设计中的应用

Revit族库是一个族单元，可以编辑和驱动各种族文件。深化预制构件设计流程，整合各种预制构件的外轮廓、预埋件、配筋形式。其中，预制构件可根据外轮廓形状的不同而有所不同。标准预埋件可按一般要求定位在预制构件中，Re‐vit族库根据文件绘制并存储在常规测量模型中，族文件的图纸完全基于构件中钢筋的形状，可编辑钢筋规格、弯曲角度等参数，并可定义基准面。以墙面为例，夹层墙板由外板和内板组成，外板由装饰表面层和绝缘层组成，将表面层装饰为单个砖（以区分砖的颜色）作为族文件。可以根据体积模型的几何信息（例如，外部轮廓、边线、面板厚度等）对隔热层进行参数化，以定义和确定材料。BIM模型是一种可以共同使用的信息载体，不同的项目分支机构可以通过BIM模型插入、提取、更新数据，实现专业工作之间的协作。使用BIM技术可以很好地保持平面图、立面图、零件图和局部图之间的数据一致性，提高在构造工程图的过程中解析专业信息的能力，并准确表达项目的意图（见图1）。

图1 BIM深化设计流程

5.3 深化图纸

创建三维BIM组件模型后，员工必须创建和处理BIM深化图，将每个组件信息的数据转换为二维构造图，然后将其用于组件加工和生产。通常，大型建筑项目需要大量组件，并且组件类型很多，传统的工业预制过程工作量很大，容易出现较大的计算错误。随着BIM技术的应用，上述问题得到了有效解决。在BIM技术的帮助下，使用计算机软件自动分析组件数据并创建组件生产结构的模型。与传统的设计方案不同，可以基于BIM技术创建用于零件设计的三维模型。当索引更改时，关联的工作索引或数据信息将自动更改，从而减少了项目设计过程中应用程序信息不一致的问题[4]。

5.4 可视化设计

对于预制的外墙板，技术控制主要集中在结构上，即隔热层+节点结构层+隔热层。为了减少形状的复杂性，应使用预制方法建造外墙板的BIM模型，以优化结构的位置。通常，模型参数信息是通过信息同步在后续附图中再现的，当有线数字信息与视图中的图形实时同步时，可以确保BIM信息模型的设计和使用的完整性，大大提高实际预制建筑设计的效率，同时还可以消除传统设计作品中人为因素引起的信息冲突。

6 结语

总而言之，预制BIM建筑物的设计、结构模型的预制建造可以在施工过程中发挥巨大作用。基于BIM技术的三维模型参数化设计实现了预制构件设计的可视化，有效提高了模型分离和深化设计的质量，为预制构件的制造和加工提供了极大便利。加强BIM技术在预制建筑规划中的应用研究，可以逐步促进建筑设计、生产方式和管理理念的创新，促进建筑业向产业化和信息化方向发展。