BI M技术在装配式建筑设计中的应用

任亚华

（星际空间（天津）科技发展有限公司，天津 300384）

1 引言

BIM 技术在建筑行业中得到了广泛应用， 它能够协助人们更好地管理建筑工程。特别是在装配式建筑设计中，BIM 技术还能利用模型和分析协助设计师更直接地理解建筑内涵，并为他们创造交流和探讨的平台， 从而大大提高质量和工作效率。 由于运用BIM 软件管理系统能实现对各项参数的快速调整，并且由于BIM 技术具备数据关联的能力，即可实现技术参数的实时变化，从而大幅提高设计效率，缩短设计周期，为装配式建筑设计的发展带来了强大的支持。

2 BI M技术在装配式建筑设计中的优势

2.1 促进协同设计

BIM 技术将建筑设计方案通过3D 模型进行展示， 设计人员和相关参与者可以在同一平台上协同工作、 交流和探讨设计方案，提高设计的精度和质量。 在装配式建筑设计中，各专业设计可以通过BIM 技术进行集成和协调，避免专业之间的误差和冲突，从而实现快速且准确的设计[1]。

2.2 提高设计效率

BIM 技术具有强大的数据关联能力， 设计人员可以通过3D 模型实时调整各项参数， 这样可以大大提高设计效率，缩短设计周期，为装配式建筑的发展提供了强有力的支撑。

2.3 模拟施工过程

通过BIM 技术，能够将建筑模型转变为实时可视化的形式，模拟施工中的各类情景，预测可能会发生的实际问题，为方案的优化提供可靠的参考。 特别是在装配式建筑设计中，BIM 技术能够模拟出模块化安装的过程， 依据情况对模板加以调节，从而合理提升施工效率和品质[2]。

2.4 实现精细化管理

BIM 技术可实现建筑设计的全过程管理， 提高项目管理的效率和质量。在装配式建筑设计中，BIM 技术可实现建筑构件的标准化管理，确保构件生产的精度和质量，提高整个建筑施工的效率和准确性。

2.5 优化设计过程的具体方式

BIM 技术能够实现建筑设计全过程的数字化， 通过建立三维模型， 在设计的每个阶段， 设计人员都能够实时查看模型，优化和修改设计方案。 同时，BIM 技术还可以实现模型的信息共享， 建筑专业的各个设计人员之间可以实现信息交流和协同设计。 通过这些，可以提高设计过程的效率和精度。

2.6 减少工期和成本

装配式建筑构件的制造和安装工序具有重复性和规模化特征，BIM 技术能够帮助设计人员提高工作效率， 减少人力、物力和时间的浪费，降低成本。

2.7 提高设计质量

BIM 技术能够全面、 精确地展示建筑设计的各个细节和组成部分， 设计人员可以通过模拟和仿真实现建筑方案的优化和完善， 避免因施工过程中出现的不确定因素而造成建筑质量问题。 同时，在装配式建筑中，BIM 技术还能对构件之间的配合精度进行检测和控制，保证装配质量。

2.8 促进建筑设计可视化的发展

建筑设计需要应对工程建设领域的技术门槛， 同时需要让其他非专业人员理解设计师的设计意图。 在实际应用中，需要将设计成果展示给施工队伍中的非专业人员， 以便共同参与施工。BIM 技术通过可视化的特点，可以以模型的形式有效展示设计成果，并帮助非专业人员理解设计师的真实意图，提高施工过程中的精度，降低施工项目的返工概率。 同时，BIM技术可以促进建筑设计的视觉化发展， 通过模拟形式让其他领域的工作人员更好地了解建筑设计师的设计成果， 提高建筑设计的可视性。

3 BI M技术在装配式建筑设计中的具体应用

3.1 创建预制构件的数据库

BIM 技术在装配式建筑设计中的一个重要应用是创建预制构件的数据库。

在传统的建筑设计中，每个预制构件的设计和生产都是独立的，缺乏统一的规范和标准，难以实现优化设计和批量生产。而使用BIM 技术创建预制构件的数据库， 可以将所有预制构件的设计参数、生产工艺和材料等信息统一管理，形成一个可重复使用的标准化构件库，方便施工方进行快速选择和组装。

在创建预制构件数据库时， 首先需要收集和整理所有可能使用的预制构件的参数信息，包括构件的尺寸、材料、强度、质量、装配方式、工艺等。 然后通过BIM 软件将这些信息输入数据库中， 形成一个可以进行快速查询、 筛选和选择的数据库。 当需要在设计中使用预制构件时，设计人员可以直接从数据库中选择符合要求的构件， 避免了从头开始设计和生产的重复工作，提高了设计效率和质量。

3.2 BI M模型构件

构建BIM 模型是BIM 技术在装配式建筑设计中的重要应用之一。 BIM 模型是指利用BIM 软件进行建筑模型的三维建模，该模型可以包括建筑的结构、电气、给排水等多种设计元素，实现了多方面的信息整合和交流，如图1 所示。

图1 建筑信息模型

构建BIM 模型可以分为以下步骤。

1）收集数据。在构建BIM 模型之前，需要收集设计所需的所有数据，如地形、建筑设计方案、建筑物大小、各种参数等。

2）建立模型。 将收集到的数据输入BIM 软件中，建立建筑物的三维模型，包括各个构件的形状、尺寸、材料和位置等信息。

3）添加属性。 对于每个构件，可以添加更多的属性，如材质、颜色、重量、价格等。 这些属性便于在后续设计、施工和维护中进行查询和管理。

4）建立关联。 在BIM 模型中，每个构件都可以建立关联，如电气系统与墙壁、地板之间的关联。 这些关联可以使建筑物的各个部分在模型中保持同步，并且可以方便地进行更改。

5）进行分析。 利用BIM 软件便于进行各种分析，如建筑物的质量、重心、应力等分析，以验证设计的合理性。

6）将BIM 模型可导出为各种格式，如图纸、渲染图像、工程图等，以满足不同领域的需求。

3.3 拆分建筑构件

建筑构件的拆分是指将整体的BIM 模型中的构件逐层拆分，转化为逐层的预制构件或工业化构件。 拆分的目的是方便进行装配式建筑的生产和施工。 在BIM 模型中，通过对构件进行拆分，可以将构件的各个部分进行细化和标准化，使得在实际的施工过程中可以更加方便地进行生产和装配[3]。

在拆分构件的过程中，需要对构件进行分类和分层，并对其进行细节划分和标准化处理。 这包括将构件分解为若干小部件、将构件按照其形状进行分类、按照其用途进行分层，以及对构件的详细参数进行标准化处理。

此外，构件拆分还需要考虑工厂化生产的要求。 拆分后的构件需要满足工厂化生产的要求，如尺寸标准化、零件数量减少等，从而实现构件的标准化和模块化，为装配式建筑的生产和施工提供便利。

3.4 创建钢筋模型

BIM 技术的一个主要优势是可以帮助设计师快速且准确地创建钢筋模型，如图2 所示。 在传统的建筑设计中，设计师需要通过手绘或使用CAD 软件绘制钢筋图纸，这个过程既费时又容易出现错误。 而BIM 技术可以通过三维建模软件轻松地创建钢筋模型，提高了设计效率和精度[4]。

图2 钢筋模型

BIM 技术创建钢筋模型的过程通常包括以下步骤。

1）创建结构模型。在BIM 软件中创建完整的结构模型，包括墙、柱、梁、板等构件，以及其他结构细节，如开口、洞口等。

2）添加钢筋。 在模型中添加钢筋，并指定每个钢筋的大小、长度、位置等参数。 通常可以通过BIM 软件中的钢筋库来添加钢筋。

3）调整钢筋。 根据实际需要，对钢筋进行调整，如修改钢筋直径、长度、位置等参数。

4）创建钢筋图。 根据模型中的钢筋信息，自动生成钢筋图纸。 这些图纸可以直接用于施工过程中的钢筋加工和安装。

5）优化设计。 通过钢筋模型和钢筋图纸，可以更容易地发现和解决设计中的问题，从而优化设计方案。 例如，在模型中发现钢筋太密集或太稀疏，可以根据需要进行调整[5]。

3.5 布置预埋件

BIM 技术可用于预埋件布置的优化和管理。 在装配式建筑设计中，预埋件的正确布置至关重要，因为预埋件的位置和大小直接影响构件的制造和安装。 如果预埋件布置不当，可能导致构件制造错误，安装时需要增加额外的工作和成本，甚至会影响建筑结构的安全。

BIM 技术通过创建预埋件模型， 可以帮助设计师在设计阶段进行预埋件布置的优化和管理。 预埋件模型包含预埋件的类型、位置、数量、大小和其他重要参数，可以被其他BIM模型和设计软件直接引用和调用， 从而实现数据的共享和协同。 设计师可以实时检查预埋件的布置情况，识别和纠正设计中的问题，确保预埋件的正确布置，并最终提高装配式建筑的质量和效率。

4 结语

BIM 技术在装配式建筑工程设计中发挥着重要作用，它不仅能够大大提高设计效率和产品质量， 还能形成一个完善的数据信息资源库，为设计者带来更可靠的数据分析支持，使他们更加精准地完成工程设计和调节空间、构件尺度和外形，从而实现设计方案的最佳综合优化。 通过将其应功能用于建筑模型，能够实现工程设计的可视化展示，从而有效地进一步优化和调节结构，并且将其进行结构的分拆，显著提升装配施工的效率和质量。