BIM技术在装配式建筑设计中的应用

郭峰

（晋中市建筑勘察设计院，山西 晋中 030600）

当前装配式建筑比较常见，该类工程项目的建设便捷性更为突出，可直接应用提前制作好的构件进行建筑工程项目组装处理，明显加快建设速度，降低了现场施工安装难度，是未来发展的一个重要趋势。为了更好确保装配式建筑工程项目得以优化建设，前期设计环节尤为重要，设计人员应该保障装配式建筑设计方案较为合理可行，才能为后续项目建设提供必要指导。具体到装配式建筑设计中，运用BIM技术辅助设计，具备较高研究价值。

1 BIM技术概述

BIM（BUILDINGINF0RMATI0NM0DELING）技术在现阶段工程领域中的应用越来越普遍，成为优化工程项目建设的重要辅助技术，尤其是在项目规划设计以及辅助管理方面，运用BIM技术的效果较为突出，成为比较关键的一类信息化处理方式。基于工程项目中BIM技术的应用来看，其主要应用方式就是建筑信息模型，无论是在项目前期规划设计环节，还是在后续施工、验收以及运维环节，均可以在相应建筑信息模型中予以处理，由此形成一种新的建筑工程项目处理方式，对于相关工作人员的辅助作用较为突出，应该引起高度重视。具体到建筑工程项目设计环节，BIM技术的应用价值更大，可以辅助设计人员更好完成建筑工程项目的规划设计任务，尤其是在各类要素的灵活处理以及优化布置上，设计人员可以借助于BIM技术予以辅助落实，明显降低自身工作处理难度的同时，还可以有效提升设计准确度和可行性，成为重要设计方法。

基于建筑工程项目设计环节中BIM技术的应用特点来看，其相对于传统设计模式，主要应用优势如下：首先，建筑设计中BIM技术的应用可视化特点突出，设计人员可以借助于BIM技术实现原有二维平面设计模式的转变，促使其形成三维立体模型，设计人员也就能够在该三维立体模型上开展设计工作，促使相关工作具备更高的可视化特点，明显降低了设计人员的工作难度，也规避了因为设计人员方面的认知失误出现的设计偏差问题，成为优化最终设计方案的重要手段；其次，BIM技术的应用还表现出较强的协同性特点，有助于设计工作相关人员协调参与其中，尤其是对于不同专业的设计人员，均可以依托BIM技术予以协调处理，确保自身设计任务顺利落实，还能够规避相互之间可能出现的矛盾冲突问题，降低设计人员间的沟通成本，在当前建筑工程项目越来越复杂的发展趋势下，其应用价值更为突出；另外，BIM技术在建筑设计环节的应用还具备优化性特点，这也是该辅助设计工具优于传统设计方法的重要关注点，有助于规避建筑设计方案中可能遗留的各类偏差问题，尤其是在BIM技术应用中采取的管线碰撞检测以及虚拟施工处理，对于整个设计方案能够形成理想优化效果，应引起设计人员高度重视。

2 BIM技术在装配式建筑设计中的应用价值

2.1 有助于提高设计效率

装配式建筑作为现阶段建筑工程项目中比较重要的类型，在建设过程中切实做好前期设计工作不容忽视，如果前期设计环节出现偏差问题，势必会影响到后续各个装配式建筑构件的准确生产以及现场安装处理效果，应该引起高度重视。因为当前装配式建筑工程项目的复杂性更为突出，设计工作同样也较为繁重，需要设计人员处理的各个构件以及相关处理方式更为繁杂，如此也就容易导致相应设计工作效率低下，容易在该环节耽误时间。BIM技术的引入运用则可以较好实现该类问题的有效解决，能够明显提升装配式建筑设计效率，促使相应设计工作在较短时间内完成，由此更好提升整个装配式建筑工程项目建设的高效性。在装配式建筑设计中应用BIM技术时，设计人员往往可以充分借助于相应三维立体模型进行所有项目相关要素的便捷处理，在前期规划设计方面不存在较高难度，设计人员的工作压力得到明显降低；如果在装配式建筑设计方案中出现错误或者是需要调整的内容，也可以在BIM技术的辅助下予以便捷完成，修改某一点就可以促使其它相关因素也能够得到同步修改处理，明显降低了设计人员在该方面的工作量，设计效率相对较高；在装配式建筑设计工作完成后，设计人员同样也可以借助于BIM技术的直接出图功能，促使大量施工图纸得以便捷呈现，避免了该方面出现的严重耗时耗力问题，对于设计人员形成良好解放作用的同时，也能够明显加快设计效率，缩短该方面的不必要时间。

2.2 有助于提高设计准确度

装配式建筑设计中BIM技术的应用还可以明显提升设计准确度，确保相应设计方案的指导性更强，最终更好确保整个装配式建筑工程项目施工质量效果。在当前装配式建筑工程项目建设中，因为整体复杂性更为突出，涉及到的工程任务量更大，需要安装应用的预制构件同样较为繁杂，任何一方面出现偏差问题，都必然会影响到后续施工建设效果，从前期设计环节予以精细化把关控制极为必要，这也是设计工作面临的较高要求。为了确保装配式建筑设计准确度，引入运用BIM技术的优势明显，其可以明显提升装配式建筑设计方案的可靠性，规避原有设计工作开展中常见的各类偏差问题。比如从装配式建筑设计工作中比较关键的所有构件设计来看，BIM技术的应用就可以促使所有预制构件的准确度得到保障，在确保所有预制构件自身尺寸较为适宜合理的基础上，还能够明确相互之间的应用关系，确保后续装配式建筑的施工安装更为准确有序，切实规避来自于各个预制构件方面的设计偏差问题，为装配式建筑工程项目施工建设创造有利条件。BIM技术的应用在预制装配式项目设计准确度保障方面的作用，除了直接表现在构件尺寸方面，往往还可以细化到各个预制构件的内部钢筋应用上，促使钢筋直径、布置间距以及定位等得到更为准确的处理，由此更好增强设计效果，避免因为设计不合理影响后续施工质量效果。

3 BIM技术在装配式建筑设计中的应用措施和路径

3.1 BIM全模型构建

在装配式建筑设计中应用BIM技术时，设计人员首先应该重点关注于全模型的构建，以便促使设计人员可以在该三维立体模型中予以优化设计，确保各项设计任务得以有序完成。BIM技术在项目全模型构建中的要求较高，也是相对关键的核心任务，同样也直接关系到后续设计工作的开展，要求确保相应BIM全模型的构建较为准确合理，以此形成较为理想的装配式建筑设计条件。具体到BIM全模型构建中，为了形成较为理想的处理效果，设计人员应该首先做好装配式建筑工程项目所处区域的全面调查分析，尤其是对于现场各项基本因素，均需要设计人员准确掌握，进而才能够将其准确反映到三维立体模型中。比如场地现场以及周边信息就是构建三维立体模型的关键要素，设计人员应该结合前期项目勘察资料以及其它既有资料，促使这些信息资料可以准确呈现在三维立体模型中，项目周围道路以及既有构筑物、项目场地地形状况、水文状况等，均需要予以全面运用，以便由此更好提升相应三维立体模型的构建效果，同样也可以为后续相关设计工作提供参考依据，避免后续各方面设计任务和这些基本场地信息出现矛盾冲突。在装配式建筑BIM全模型构建中，设计人员还需要重点考虑到装配式建筑工程项目的建设需求，尤其是对于装配式建筑工程项目建设中比较常见的墙体结构、幕墙系统、楼板结构、地面信息等，均需要在该模型中予以准确呈现。当然，因为BIM全模型构建的难度较大，涉及到的素材也相对较多，设计人员可以从精度入手予以适当控制，尤其是对于一些项目关键系统和构成部分，设计人员更是应该先进行粗放化设计，然后在后续具体设计中予以逐步细化，以此形成良好设计便捷性和效率。

3.2 性能化分析

装配式建筑设计中BIM技术的应用还可以辅助完成性能化分析，进而促使后续装配式建筑工程项目得以发挥出理想的作用价值，有助于规避因为设计方案不合理出现的缺陷，这也是当前装配式建筑比较受重视的任务要求。在针对装配式建筑设计工作进行性能化分析时，设计人员往往面临着较高的工作难度，尤其是在当前装配式建筑应用要求越来越高的背景下，如何从多个角度进行装配式建筑的性能化分析，成为设计人员应该考虑的核心问题。BIM技术在该方面的运用就可以发挥出较强的作用价值，其可以协同相关计算软件，更为全面综合分析装配式建筑工程项目的应用状况，对于各项功能的呈现效果予以评估，由此更好实现装配式建筑设计方案的优化，确保后续装配式建筑工程项目得以理想运用。比如室内采光分析就可以在BIM技术辅助下予以完成，设计人员可以结合BIM模型，协同DALI采光计算软件，实现对于装配式建筑工程项目室内采光状况的分析评估，对于采光效果不佳的空间予以优化调整，以此更好营造理想装配式建筑采光条件；针对装配式建筑工程项目的室内外风环境，同样也可以在BIM技术的应用下予以模拟分析，结合PH0ENICS软件的FLAIR模块可以更好实现相应设计模型的室内外风环境的综合评估，对于流场、风速以及风压进行准确评测，以此有效解决风环境不够理想的问题，促使相应设计方案在该方面具备理想作用；对于装配式建筑设计工作在现阶段颇受重视的节能要求，同样也可以结合BIM技术的应用进行综合评估分析，对于装配式建筑中存在的一些明显能耗损失问题予以调整改进，最终更好确保装配式建筑符合节能要求。

3.3 标准化构件

装配式建筑设计中BIM技术的应用还需要重点关注各个预制构件的优化处理，以便促使标准化构件得以可靠运用，解决因为各个构件设计不合理产生的严重施工制约问题。在装配式建筑工程项目中的标准化构件处理中，设计人员首先应该注重分析明确所有的构件需求，结合前期BIM全模型，设计人员可以深入分析明确各个构成部分所需要的构件类型以及数量，进而对其进行合理规划，力求更好实现对于后续构件生产制作的可靠指导。BIM技术在构件分解中的作用如下图1所示。为了更好便于后续所有预制构件的生产制作，设计人员应该结合BIM技术针对所有构件进行标准化处理，以便尽可能减少所需要制作的构件类型，以此降低后续构件生产所需要的模板数量，提升预制构件应用效率，同时也能够表现出较强的经济效益。这也就需要设计人员在BIM技术的辅助下完成对于所有预制构件的精细化分析，确保相应标准化构件的处理既能够满足后续项目安装施工要求，同样也可以提升生产制作的便捷性，解决在构件方面可能出现的制约问题。在装配式建筑设计环节中处理标准化构件时，为了促使所有标准化构件均可以在后续项目建设过程中发挥出理想作用，设计人员还需要结合BIM技术以及其它辅助手段，针对所有标准化构件予以编号处理，尤其是当前较为受重视的二维码技术以及RFID技术，均可以辅助完成该项工作，由此更好提升了装配式建筑设计水平，促使其在后续项目施工安装中的作用价值更为突出，应该引起设计人员高度重视。这种编码相关技术的应用需要在设计环节予以准确运用，并且要求在后续予以贯彻落实，如此才能够有效实现标准化构件的全过程管理，杜绝在任何环节出现严重混乱问题。

图1 BIM技术应用下的构件设计

3.4 可视化协同设计

在装配式建筑设计工作开展中，因为涉及到的设计任务较多，且需要多个专业设计人员共同参与其中，如此也就容易因为不同专业设计人员的配合不当，致使最终相应设计方案存在较多的缺陷问题，难以在后续形成良好的应用价值。基于该方面问题的解决，BIM技术的应用不容忽视，设计人员可以依托BIM技术提供的可视化协同设计功能，促使所有设计任务得以便捷完成，同时还能够促使所有设计人员协同参与其中，解决了不同专业之间存在的矛盾冲突问题。在装配式建筑设计工作开展中，往往在BIM全模型搭建完成后，各个不同专业的设计人员均可以在该模型中执行自身设计任务，与此同时，各个专业设计人员还可以关注和自身相关联的其它专业设计成果，由此尽可能规避相互之间可能出现的冲突问题。当然，对于装配式建筑设计工作中存在明显前后关联和衔接要求的设计任务，更是需要相关设计人员能够予以协调处理，在前一步设计工作完成后，再予以后续设计处理，以便更好提升整个装配式建筑设计方案的合理性和可行性效果。比如对于装配式建筑工程项目中较为繁杂的暖通系统设计以及给排水系统设计工作开展，相应专业设计人员不仅仅需要密切关注相互之间的协调性，还需要力求在前期土建设计以及结构设计工作完成后，综合分析这些设计成果是否符合自身设计要求，然后再逐步完成自身设计任务，由此解决来自于前期结构设计方案不理想带来的制约问题，尤其是对于各个预埋件以及预留孔的处理，更是需要暖通设计人员以及给排水设计人员，积极协同前期土建以及结构设计人员进行处理。因为整个协同设计工作的开展均是在可视化条件下执行，如此也就可以较好解决不同专业设计人员存在的明显隔阂，促使相互之间的了解更为准确直观，最终更好提升装配式建筑设计效果。比如下图2即为可视化背景下的各专业协同设计应用模型。

图2 可视化协同设计

3.5 设计方案优化

在装配式建筑设计中应用BIM技术时，其优化作用首先直接表现在设计过程中，因为设计工作的开展相对较为直观，设计人员可以在三维立体模型中完成设计任务，相对于传统的二维平面设计方案，其必然也就可以形成更为理想的设计优化作用，不容易在设计过程中出现偏差问题，有效保障了设计方案的合理性。在此基础上，针对完成的装配式建筑工程项目设计方案，BIM技术的应用更是可以进行优化处理，有助于针对其中存在的所有缺陷问题进行改进和调整，最终更好提升其可行性效果，避免存在隐患的设计方案被投入使用。具体到设计方案的优化改进中，BIM技术的应用首先可以通过碰撞检测予以优化，针对整个装配式建筑工程项目中涉及到的所有因素进行综合分析，判断评估所有管线以及土建因素是否存在相互碰撞和矛盾问题，如此也就可以进行及时调整，避免这些碰撞问题遗留到后续项目施工安装中。在碰撞检测发现相应装配式建筑设计方案中存在的问题后，BIM技术能够予以自动化调整和改进，且可以实现所有内容的同步优化处理，避免了因为某一部分调整而带来的更为严重设计混乱问题。比如下图3即为碰撞检测发现的问题部位。另外，在针对装配式建筑设计方案进行优化审查时，BIM技术还可以协同其它辅助软件，促使相应装配式建筑工程设计方案得以虚拟化安装，在整个预拼装处理过程中，往往可以更为准确掌握相应设计问题和缺陷，对于明显不可行因素予以及时调整，以此规避可能对于后续项目现场装配安装带来的影响，杜绝设计变更问题。在相应施工模拟分析环节，往往可以形成全过程判断，从最终的预制构件生产制作，到现场运输以及吊装，均可以进行三维动态模拟，如此也就可以更加便于发现其中存在的问题，成为优化设计方案的重要手段。与此同时，整个模拟安装施工过程往往还可以引入时间维度，以便从工期控制层面分析评估相应设计方案的可行性效果，对于明显延误工期的设计方案同样也需要进一步优化，由此更大程度上提升设计方案的合理性，达到最优化效果。

图3 碰撞检测发现问题

3.6 自动化出图

装配式建筑设计中BIM技术的应用还可以作用于自动化出图方面，这也是BIM技术应用的重要优势表现，可以明显降低后续施工安装难度，同时体现出设计工作的更强功能价值。在原有装配式建筑设计工作开展中，往往出图效率相对较差，且相对过于繁琐，容易在出图时出现严重问题，导致施工图纸的应用价值受到严重影响。但是在BIM技术应用下，出图往往可以形成较为理想的自动化特点，结合后续装配式建筑工程项目的施工要求，在整个装配式建筑设计模型中进行相匹配施工图纸的呈现，由此表现出了更强的应用价值。从BIM技术应用下呈现的施工图纸来看，其往往可以表现出较强的精细化程度，有助于促使相应施工图纸的指导性更强，可以确保后续装配施工安装人员更为灵活处理相应任务，避免因为任何参数信息呈现不完整或者不精细，最终导致后续施工处理效果受到影响。当然，因为当前BIM技术的应用并不是特别成熟，在自动化出图方面依然存在着一些较为明显的限制，出图率往往并不是特别高，有待于在未来进一步创新研究。但是即使以现有的BIM技术自动化出图功能呈现来看，依然明显优于传统设计模式，值得予以推广运用。

4 结语

综上所述，装配式建筑设计中应用BIM技术的优势较为突出，成为未来设计工作创新发展的重要方向，设计人员应该积极学习掌握BIM技术的应用方式和技巧，以便更好提升其应用效果，促使其在装配式建筑工程项目中发挥更强作用价值。当然，为了更好提升BIM技术在装配式建筑工程项目设计中的应用价值，除了从设计人员入手予以积极引导和转变外，注重BIM技术自身的创新优化同样不容忽视，尤其是对于当前BIM技术应用中依然存在的一些缺陷和不足，更是需要予以不断调整，以便更好提升设计水平，凸显BIM技术应用价值。