BIM 技术在装配式建筑设计中的研究与实践新探

贾士武

(甘肃省长城建设集团有限公司 兰州 730000)

随着科技的发展,BIM 技术在建筑行业中得到普遍应用和推广,并在建筑的设计、施工工程管理等多个工程环节中得以应用。在装配式建筑设计中应用BIM 技术,能够通过构建仿真模型直观地展示建筑设计,并对建筑设计内容进行完整呈现,设计人员与所有工程相关人员交流和探讨模型内容,从而对设计方案进行合理优化和改进。通过BIM 软件设计装配式建筑,能够对设计的建筑参数进行直接调整和修改,充分应用BIM 技术的数据关联功能,从而改变相关参数,提高建筑设计的效率,节省设计时间,推动装配式建筑设计的稳定、快速发展。

1 BIM 技术和装配式建筑设计的概念

1.1 BIM 技术的概念

BIM 是建筑信息模型的英文缩写,在具体应用中主要是通过计算机中的应用软件进行三维模型构建。通过应用BIM 技术,能够在虚拟的网络世界中构建现实场景中对应的数据模型。当前在装配式建筑设计中运用BIM 技术,能够全面实现现实世界和模型虚拟世界的对应。分析BIM 技术的实现途径,发现在建筑设计中应用BIM 技术主要是以工业基础类IFC为应用标准,同时根据建筑产品相关的生产要素构成技术应用所需的数据信息,并通过标准化设计和处理,系统性应用BIM 技术表达装配式建筑设计。

1.2 装配式建筑设计的概念

装配式建筑不仅是一种施工技术,同时也是生产和制造建筑产品的一种方案,在装配式建筑中充分融合了建筑产品的生产管理和制造技术。通过分析装配式建筑设计的功能价值,相关设计对传统的建筑设计进行多个模块的划分,采用同步分式设计,能够在相同的设计框架下,对不同部门有针对性进行专门设计,所以装配式设计对传统建筑设计进行了优化;通过分析装配式建筑设计的工具性发现,装配建筑设计高度统一了建筑产品的生产施工建设,并能够在线监测和评估建筑产品实际生产和施工的全过程,并在线调整建筑的数据参数等。所以,装配式建筑设计对原有建筑设计的方案和方法进行了改变,同时充分发挥了建筑设计方案和方法的效用,将BIM 技术合理应用到装配式建筑设计中,更加提升了建筑设计的施工效率和质量[1]。

2 BIM 技术在装配式建筑设计中应用的优势

2.1 更加直观呈现设计方案

在装配式建筑设计中应用BIM 技术,通过相关技术和软件进行模型构建,可以直观展示建筑结构,由传统的二维平面结构转变为三维结构展示,方便所有建筑工作人员通过模式对项目进行全面了解,提高建筑工程整体的质量,同时也保证了建筑整体的设计成效。BIM 技术自身拥有资源库,通过连接数据技术对装配建筑信息传递到工程建设的所有环节和施工全过程,确保准确传递数据信息,同时避免丢失信息,因此在装配式建筑设计中BIM 技术得到广泛应用和推广[2]。

2.2 呈现更加精准的设计内容

在装配式建筑设计中应用BIM 技术,首先其资源库更加完善,数据信息更加全面,BIM 技术资源库中含有装配式建筑相关的部件、土建构件、机电设备、部品等所有信息,BIM 资源库拥有丰富和全面的信息,基于资源库构建的BIM 模型能够对建筑设计的数据和信息进行整合,并自动通过资源库的数据、综合表单、材料表等各种表单支撑生产装配构件。同时BIM 资源库中含有装配建筑中可能用到的所有部件,并对部件的尺寸和形状进行标准化细分,根据标准化的数据进行构件生产,确保设计内容更加精准,同时便于后续标准化装配施工作业。此外,BIM 资源库中也含有家居库,其中涉及到日常生活中厨卫、衣柜、桌椅等各种数据信息,以及门窗、板梁等预制构件库。可以说在装配式建筑设计中应用BIM 技术能够对BIM 资源库所有的数据信息进行应用。

3 装配式建筑设计中应用BIM 技术的意义

3.1 有效地提升设计装配式建筑的效率

在装配式建筑设计中,设计人员在传统设计工作中主要是对采集、整理和分析计算建筑工程数据信息等基础操作进行重复作业,不仅延长了设计工程项目的周期,同时各种分析和对照规范建筑设计参数等工作严重增加了整体工程设计的人力和物力成本,无法有效地提升建筑工程设计效率。在装配式建筑设计中应用BIM 技术,能够有效地减少数据信息处理和人工核算的时间,同时确保设计人员在具体设计操作中只需要在BIM 软件中导入项目的设计标准和相关的信息数据参数,软件能够在较短时间内进行合适的设计方案设计,并帮助设计人员对方案中可能存在的问题和风险进行分析,极大地降低了人工核算造成的误差风险,同时提高了设计装配式建筑的工作效率。

3.2 推动可视化建筑设计发展

在工程建筑行业中,相较于其他领域,该行业有一定的技术要求,设计人员需要充分明白建筑设计意图,同时了解建筑设计对应的参数。但是在具体建筑工程设计应用中,部分设计的建筑成果很难向其他非专业人员进行清楚展示,其它领域的工作人员很难一起参与进行建筑建造。在装配式建筑设计中应用BIM 技术,能够通过该技术的可视化功能,构建仿真模型,向其他领域的工作人员直观进行设计成果的模型展示,方便所有工作人员对建筑设计人员的设计意图进行充分理解,并提高建筑施工的精准性,减少工程施工的返工概率,同时推动可视化建筑设计发展。

3.3 不断优化和调整建筑设计方案

在过去传统的装配式建筑设计中,相关单位只能根据建筑实际的施工环境和条件对设计方案进行科学规划和合理设计,在对建筑项目成本因素的分析和考量下,为了确保工程设计方案具有可行性,会对创新的部分建筑设计进行去除,最终导致剩下的建筑设计大同小异,无法满足社会和人们对建筑多样化的需求。在装配式建筑设计中应用BIM 技术,借助该技术的仿真模拟功能,方便设计人员调用和分配建筑物资,同时即使预测和分析建筑工程项目,并对设计方案中的技术性问题进行及时发现和完善解决。此外,设计人员借助BIM 技术模拟建筑模型,能够对实际操作中难以实现的设计意图进行直观展示,并对创新的设计方案成本和可行性进行具体分析,比如说在装配式建筑中模拟热传导、节能等功能设计。借助BIM技术,设计人员能够通过仿真模拟不断优化装配式建筑设计方案。

4 装配式建筑设计中运用BIM 技术的有效对策

4.1 合理规划装配式建筑

随着科技的进步和发展,建筑工程的数量和规模也不断在扩大,在此过程中,社会和人们对建筑设计有更高的要求。在设计规划装配式建筑的过程中,设计人员对BIM 技术进行科学应用,能够不断优化和发展建筑设计方案,并对建筑设计的效果进行良好呈现。在装配式建筑设计中的场地选择上借助BIM 技术,能够充分将建筑现场实际的环境因素进行结合,并根据建筑工程的指标进行分析和设计,避免环境因素应用到工程后期的施工进度和整体施工质量。在装配式建筑设计中应用BIM 技术,能够对参数进行调整和应用,并对实际施工环境进行模拟,通过真实的建筑结构和材料应用模拟,并分析关联材料发生变化后产生的施工影响,避免设计人员对设计方案和图纸进行优化和调整,避免实际工程施工中产生额外的损失。BIM 技术能够通过三维模型对二维平面图纸进行直观展示,同时促使装配式建筑设计更加立体,方便设计人员和施工人员及时发现设计问题,并加以改正错误。BIM 技术的应用能够对不同部门之间产生的施工矛盾进行有效缓解,加强工程施工控制,例如在具体施工中,若是某一部门的施工材料或者是流程发生变化,那么其他部门也需要同步进行变化,若是不同部门之间不及时沟通,很容易导致工程施工流程出现问题,并影响到建筑工程的可行性。BIM 技术的应用能够加强不同部门之间的沟通,确保装配式建筑设计更具合理性和可操作性。

4.2 对建筑工程的总量和人力资源进行核算和调配

建筑工程施工的最终目的就是提高企业的经济效益,增长经济利润。但是当前在建筑行业的可持续发展过程中,建筑工程项目的施工利润不断减少,针对工程项目的施工进度,相关单位也需要做好精细化测算和管理。尤其是单一的工程项目不断扩大规模,增长工程总量,在此过程中也会不断延长工程的施工周期,所以子啊建筑工程施工中,施工方需要对工程总量进行精确核算,从而确保建筑工程施工的整体经济效益。在装配式建筑设计中应用BIM 技术能够通过分析现有资源信息对建筑工程实际总量进行计算,同时确保核算的结果更加准确、科学,提供更加全面的数据保证施工进度,同时也能够对预留空间进行设计,从而对建筑工程施工中可能存在的突发情况进行积极应对和解决,全面提高装配式建筑对风险抵抗的能力。另外,在大型的建筑工程项目中会含有比较复杂的人力物力,为了能够有效地管理装配式建筑工程项目,还需要统筹管理人力资源,统一进行调配,从而对建筑工程整体的施工周期进行有效控制,并提高装配式建筑工程的经济效益。BIM 技术能够对建筑工程的人力和物力资源进行科学采集,并对建筑工程施工过程中整体的人力资源应用数量进行精细化管理和调配,严格遵循不同岗位对人力资源的能力要求和标准,从而科学规划和调配人力资源,避免不同岗位和施工环节之间相互影响,从而确保装配式工程施工的整体质量。

4.3 科学布置构件和埋件设计制造

在装配式建筑设计中应用BIM 技术,BIM 数据库中不断丰富建筑模型种类和数量,其中包括了设计布置和制造建筑构件和埋件等,设计人员能够通过资源库方便调用和分析这些数据信息,从而提高装配式建筑设计的效率,确保最终的设计方案更加完整。在装配式建筑设计中对构件的设计和制造非常关键,在具体制造实际预制构件的过程中,制造单位需要和建筑单位对设计中的构件参数进行仔细核对和检查,避免出现制造构件的误差,确保制造的构件能够正常投入使用。BIM 技术能够对装配式建筑中需要的预制构件制造数量、材质和尺寸等数据信息统一向制造单位进行提供,通过分析数据减少构件浪费现象的出现,通过统一的构建参数,制造单位能够确保稳定制造构件,并对制造周期进行缩短,提高使用构件的效率,同时节省制造构件的时间成本,对误差损失进行规避。

4.4 有效进行钢量设计并进行碰撞检测

在装配式建筑项目施工中的建筑部位和管线之间很容易出现碰撞现象,传统的装配式建筑设计无法对这一矛盾进行有效解决,不同部位管线的交接处很容易出现重叠现象,同时管线交接处与建筑部门过大的距离也容易带来各种安全隐患。在装配式建筑设计中应用BIM 技术,能够有效地检测不同管线和建筑部位之间的碰撞,并形成检测报告,设计人员通过分析检测报告,标记分析不同的碰撞点,并对相关问题进行有效处理,确保最终设计装配式建筑的方案具有可行性。此外,在装配式建筑中有效地使用和分布钢材也非常重要,所以在设计环节中也需要对钢材的分布位置和数量进行确定,从而确保建筑整体更加稳定。

5 结语

总之,在装配式建筑设计中应用BIM 技术能够优化设计方案,提高建筑整体的设计效率,同时对建筑进行模拟建模,可以及时调整建筑设计方案,可视化设计建筑,保证装配式建筑的施工质量,推动建筑行业的可持续发展。