基于BIM技术的装配式建筑机电深化设计优化探究

吴晨光

（山东省建筑设计研究院有限公司）

1 引言

在装配式建筑组成中，预制构件是不可忽视的重要组成部分，对工程质量的影响很大。建筑信息模型指的是按照工程建筑项目的设计图纸，利用数据结构和信息搭建程序所构建的基础三维模型，通过有效应用这一模型可以对施工环节中涵盖的数据进行分类总结。但对于BIM技术来说，构建建筑模型不仅仅是三维动态技术的生动展现，也是对思维的有效扩充。将BIM技术深入应用到装配式建筑工程项目中，可以加强企业在市场中的核心竞争力。

2 BIM技术在装配式建筑深化设计中应用的现实意义

与传统建筑工程项目相比，装配式建筑工程开发建设项目设计周期较长，在设计和施工环节中涉及的内容也较多。因此，就需要将BIM技术全面应用到其中，将具体的可视化设计功能落实到建筑本身，这有助于提升装配式建筑设计工作的可靠性和有效性，推动建筑工程行业的稳定健康发展[1]。就当前我国装配式建筑设计以及施工的情况来看，受到一些因素影响，BIM技术并没有完全发挥出优势。因此，需要结合BIM技术进行深入分析，使各环节之间的衔接更加连贯。

3 基于BIM技术的装配式建筑机电模块优化设计探析

在装配式建筑中，机电安装是重要组成部分。机电设备安装环节包含了设备的主体部分安装、线路分布和设计等。在安装过程中，将先进技术应用到安装过程中，使施工工艺更具系统性、程序性。

3.1 装配式建筑中机电安装模块的工作流程

当前阶段，装配式预制构件的生产设计环节较为分散，这样生产出来的部件很难满足现代装配式工程项目的建设要求。因此，需要强化预制构件。预制构件的生产主要是由工厂完成的，设计人员对构件的生产要求和实际功能了解的不够，难免出现设计不合理、经济性较差的问题。如果交给工厂对构件进行统一生产，那么生产出的预制构件综合质量就可以得到保证，还可以减少资金的投入。

在深入应用BIM技术后，就可以优化工程质量，提升施工效率，减少资源浪费。主要分为几个步骤开展工作。①需要验收预制部件，查看预制构件是否按照固定标准制造。②对于预留出来的浇层底板预埋处理，一定要确保管线的定位精准，把管线固定在合理的位置中[2]。③需要优化管件和管路的对接，实现精准地密集连接，利用这种方式安装的机电设备会提升整体的安装水平，有效控制预制构件的参数形式。通过BIM技术的有效应用，可以科学把控生产进程，实现良好的调控。与此同时，通过深入应用BIM技术可以对单一的构件进行编码，这样就可以对预制构件实现信息化管理，有效提升生产效率和验收效率，为建筑施工奠定基础。

3.2 基于BIM的装配式建筑机电的具体优化设计

传统的建筑施工方式周期比较长，投入的资金比较多，所以施工现场很可能会受到一些环境因素的影响，施工进度很难顺利开展。与此同时，管道线路的排布位置也十分关键，如果无法精准定位管线的固定位置，那么精度不够，就会影响到工程的整体质量，导致工程质量不合格，出现二次返工。预制装配式建筑中的机电管道施工方法和传统的浇筑施工方法存在一定差异，现浇结构中，将机电管道直接接入混凝土中，对预制建筑而言，管道需要直接嵌入零部件中，在后续的生产环节中就可以完善浇筑工程，促进不同零部件之间的连接[3]。

1）施工前需要优化建筑物内部的管道走向，实现交叉设计

从预制建筑机电管道施工情况来看，难度比较大。在施工过程中会应用到多项施工工艺，这种对接方式复杂程度较高，经常会因为管道的布局设计不明确导致定位精准程度不够，影响后续设计。因此，在管道布置当中，需要详细了解工程管道的布置要求，明确如何完善施工工艺流程，这样就可以完善建筑内部的管道线路交叉设计，使衔接更加紧密。将BIM技术深入应用到装配式机电安装环节，可以避免出现上述问题。

2）墙板内预制管线路径优化

在设计厨房墙板时，需要设计与厨房环节布局相一致的预制构件图，尽可能不要交叉分布管道线路，提升墙内预制管线的安全性和稳定性。设计部门在分析建筑内部结构时，可以采用BIM技术分析管线应当如何分布，保留外侧上翻管线，去掉一些不必要的管线。除此以外，还需要增加一根横向管，目的在于完善管线布局，留好预备线路，有效减少管线的使用量，减少成本的投入，科学把控线缆的使用，推进施工进度[4]。墙板内预制管线路径优化见图1。

图1 墙板内预制管线路径优化

3）受限空间内错管线快速对接优化

在装配式建筑施工机电操作环节中，可能会出现机电定位状态偏离的现象，这样会导致原有的定位点出现偏差，预留的管道线路和预制管线存在偏移，位置差异较大，这是因为内部预留空间不够，导致线路发生移动。为解决这一问题，在进行预制机电部件设计环节中，需要提前设计好一种可以改变方向的转接头，这样就可以应对因为空间不足而出现的管线偏移、位置与原有设定点不相符的情况，保证管线的快速对接，进一步强化施工效率。装配式结构多功能转接头见图2。

图2 装配式结构多功能转接头

4 BIM技术在装配式建筑深化设计中的应用

4.1 BIM技术在装配式建筑的重要应用

装配式建筑在进行施工时，现场不需要有太多工人在场，只需要一些基础操作的工人或者有技术水平的工人，能够减少事故发生的概率。通过搭建具有大量数据的BIM技术平台，可以实时掌握施工具体进度，查询不同阶段的施工材料和生产内容等。与此同时，利用BIM平台还可以掌握当前施工的进度，便捷沟通管理，强化现场施工人员交流的通畅程度，将各种数据汇集到BIM模型中，如果施工现场有质量问题，可以利用这一模型进行随时查看，之后进行分析和有效解决，形成PDCA循环，确保工程施工的持续改进和优化[5]。

与传统的电气设计方式相比，通过BIM技术的应用，实现了多方面的良好应用效果。

①在传统建筑设计过程中，无论是外部施工、验收和运维，还是内部的设计交流，都只能靠相关专业人员自身的理解，存在信息传递低效和错误的问题。BIM技术的运用实现了可视化的效果，对电气设备、箱柜、桥架等都可以通过三维建模进行直观体现，也能赋予配电箱电子元器件的电气模型，从而全面清晰地表达设计人员意图。

②由于装配建筑工程具有系统性，包含分项复杂，传统上的一张平面图纸难以全面反映构件信息，比如，要分为照明、插座、弱电等平面图。但在BIM技术的支持下，可以有效协调各专业构件的空间关系，实现管理前置，提前发现存在的问题，提高了设计质量。

③BIM技术可以实现模拟性应用，在后期运营期间，将BIM模型导入系统，可以根据用户合同需求调整更为优化的设计方案，细致划分模型图，使具体模型空间能落实到户，可以设计保养维护周期表，实现参数化的维护管理。

4.2 BIM技术的应用问题与未来发展

装配式建筑在我国的发展还不完全成熟，还没有形成设计——加工——装配的一体化技术体系，很多细节问题仍然需要深入研究，有效解决。一些专业设计院在使用BIM技术时，在项目中应用的频率不高，能够熟练掌握BIM技术的人员并不多。前期在操作BIM技术时，设计效率较低，很多甲方不愿意为BIM的应用投入资金。

今后，要将BIM技术的信息化和装配式建筑的高效、节能、环保的优点结合起来，致力于打造BIM数据平台，从而开展全流程项目管理。需要将BIM技术与装配式建筑机电设计紧密结合，建立BIM数据库，将科学的工艺设计图上传到其中，及时获取项目的变更信息要求，改变设计方案，优化施工质量，减少资源的投入和消耗。因此，将装配式建筑机电与BIM技术相结合具有长远的发展意义。

5 结语

当前，BIM技术的使用领域在我国不断扩大，并且已经取得了比较明显的成效，使建筑建造更加高效、绿色。通过搭建BIM技术数据平台，可以全方位了解当前施工的具体进度，对施工项目进行科学管控。本文着重研究了BIM技术对我国建筑领域的重要意义，分析了应用环节中存在的一些不足，希望可以促进我国装配式建筑机电与BIM技术的双向结合，实现社会效益和经济效益的统一发展。