BIM技术在装配式建筑设计中的应用研究白翌尧--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

BIM技术在装配式建筑设计中的应用研究白翌尧

发表时间：2020/1/10 来源：《防护工程》2019年18期作者：白翌尧苟林林

[导读] 整合从研发设计、生产制造、现场装配等各个业务领域，实现建筑产品节能、环保、全周期价值最大化的可持续发展的新型建筑生产方式。

中联西北工程设计研究院有限公司
　　摘要：装配式建筑通过BIM方法进行技术集成，贯穿包括设计、生产、施工、装修和管理的建筑全生命周期，最终目的是整合建筑全产业链，实现建筑产业链全过程、全方位的信息化集成。如何将BIM技术更好的运用到装配式建筑项目设计中，成为现在有待解决的问题，本文将对BIM 技术在装配式建筑设计中的应用进行研究。
　　关键词：BIM 技术；装配式建筑；模块化设计
　　
　　
　　装配式建筑是以构件工厂预制化生产，现场装配式安装为模式，以标准化设计、工厂化生产、装配化施工，一体化装修和信息化管理为特征，整合从研发设计、生产制造、现场装配等各个业务领域，实现建筑产品节能、环保、全周期价值最大化的可持续发展的新型建筑生产方式。
　　沿用到建筑领域，装配式建筑可以简单地理解为：把建筑的各个部分在现场进行直接组装而成的建筑。一栋建筑，大到上海中心、哈利法塔，小到两层小楼，其最基本的组成部件无非是：基础、柱、梁、楼板、楼梯等几个主要部分。要实现建筑各构件的现场组装，前提条件是这些构件必须提前在工厂生产好，简称预制。所以很多时候，装配式建筑又被称作为预制建筑或者建筑工业化。
　　装配式建筑设计周期流程的具体实施顺序及细节把控与项目的实际操作过程有密切的联系。因此，初步总结设计周期流程体系，期望分析出具体运用EPC管理模式和BIM技术，把复杂的设计周期流程标准化和程序化（如图1所示）。
　

　
　　图1 装配式建筑（混凝土结构）的一般设计流程
　　1.装配式建筑标准化、模块化设计
　　装配式建筑实施的一项重要环节就是建筑标准化、模块化设计。而在研究标准化模块化设计之前，我们应突破传统建筑设计思路，建立以BIM技术为平台的一体化设计思路，达到一体化技术协同、各专业系统集成、集成设计建造。现初步总结出需要研究的具体设计思路有以下几点：
　　1.1 装配式建筑平面设计思路：
　　梳理建筑总平面和各层平面，根据不同功能进行模块化分类，详细深化平面拆分图，通过模块化组合形成功能模块、辅助模块、公共交通模块；组合成多样的建筑单体。
　　1.2 装配式建筑立面设计思路：
　　采用统一模数协调尺寸，保证立面板块用较少的类型数量，完成建筑的立面板块设计，使板块类型精简的同时保证建筑外观的韵律感。遵循少构件、多组合原则。
　　1.3 装配式建筑结构设计思路：
　　装配式建筑应采用SI建筑体系，既主体结构与设备管线内装完全分离，并使预制构件标准化拆分、结构构件拆分、预制构件的标准化、连接节点方式的标准化。预制构件也应遵循少构件、多组合原则。
　　建筑标准化模块化设计思路是实现装配式建筑的重要环节，不仅需要细化设计思路使其规范化，还需要使设计方法标准化，详细化，才能使一体化设计方法运用在实际装配式建筑项目中，以达到产品质量优、设计效率高、施工装配零失误、运营维护成本低等优点。
　　2. BIM技术在装配式建筑设计中的应用
　　2.1 BIM 与标准化设计
　　（1）BIM模块化设计：模块化设计采用建筑标准模数体系，实现构件的预制生产，方便装配式组装以及与传统作业部分的精密衔接，同时能规范相关配套建材、部品的规格品类，实现装修一体化。
　　（2）建筑外立面设计：建筑外立面设计体现了“规则+变化”的审美。建筑外立面采用构件模块组合的设计，体现规则性、韵律性、多样性的特点。
　　（3）BIM协同设计：BIM模型以三维信息模型作为集成平台，在技术层面上适合各专业的协同工作，各专业可以基于同一模型进行工作。BIM模型还包含了建筑的材料信息、工艺设备信息、成本信息等，这些信息可以用来进行数据分析，从而使各专业的协同达到更高层次。
　　（4）BIM构件拆分及优化设计：预制构件的拆分设计避免方案性的不合理导致后期技术经济性的不合理。单个外墙构件的几何属性经过可视化分析，可以对预制外墙板的类型数量进行优化，减少预制构件的类型和数量。例如：外墙板数量优化、构件加工图。
　　（5）BIM性能化分析：通过对项目日照、投影的分析模拟，帮助设计师调整设计策略，实现绿色目标，提高建筑性能。例如：CFD 流场模拟、Ecotect 日照模拟。
　　（6）BIM碰撞检查：通过BIM碰撞检测分析，可以对传统二维模式下不易察觉的“错漏碰缺”进行收集更正，而且优化净空，优化管线排布方案减少返工。
　　（7）标准化BIM构件库：BIM 构件库的建立使不同项目设计可以采用标准化的预制构件或部品部件。通过装配式建筑项目，不断增加BIM 虚拟构件的数量、种类和规格，逐步构建标准化预制构件库。例如：叠合楼板BIM构件库、内墙板BIM构件库。
　　2.2 BIM 与工厂化生产
　　（1）构件加工图设计：通过BIM模型对建筑构件的信息化表达，构件加工图在 BIM模型上直接完成和生成。
　　（2）构件生产指导：BIM 信息化模型能自动生成构件下料单、派工单、模具规格参数等生产表单，直观表达帮助工人更好地理解设计意图。
　　（3）通过CAM实现预制构件的数字化制：借助工厂化、机械化的生产方式，采用集中、大型的生产设备，只需要将BIM信息数据输入设备，就可以实现机械的自动化生产，这种数字化建造的方式可以大大提高工作效率和生产质量。；
　　2.3 BIM 与装配化施工
　　（1）施工现场组织及工序模拟：通过将 BIM 与施工进度计划相链接，将空间信息与时间信息整合在一个可视的4D（3D+Time）模型中，就可以直观、精确地反映整个建筑的施工过程。
　　（2）施工安装培训：通过虚拟建造，安装和施工管理人员可以非常清晰地获知装配式建筑的组装构成，避免二维图纸造成的理解偏差，保证项目的如期进行。
　　（3）施工模拟碰撞检测：通过碰撞检测分析，可以对传统二维模式下不易察觉的“错漏碰缺”进行收集更正。如预制构件内部各组成部分的碰撞检测，地暖管与电器管线潜在的交错碰撞问题。
　　（4）复杂节点的施工模拟：通过施工模拟对复杂部位和关键施工节点进行提前预演，增加工人对施工环境和施工措施的熟悉度，提高施工效率。
　　2.4 BIM 与一体化装修装
　　装修一体化可以促进全过程的生产效率提高，将装修阶段的标准化设计集成到方案设计阶段，BIM 技术的应用还可对室内设计进行优化、标准模块化、家具生产厂家信息集成等作用。
　　2.5 BIM 与信息化管理
　　（1）经济算量分析：
　　依据 BIM 技术可通过分类统计进行快速的工程量分析，实现对成本的初步控制。
　　（2）BIM 和 RFID（无线射频识别芯片）技术的应用：
　　装配式建筑的设计、生产、施工、运维等各个阶段，均应用 RFID技术实现预制构件的信息自动化采集，实现装配式建筑的全生命周期信息化管理。
　　（3）利用 BIM 云平台实现适时、全球化、数字化的管理：
　　BIM信息化技术与云技术相结合，将信息在云端进行无缝传递，可实时查看项目所需要的信息，真正实现项目合作的可移动办公，提高项目的完成精度。
　　BIM技术在装配式建筑的应用是需要协同建筑各专业的建造技术，系统化管理的全生命周期技术综合体。只有在各个环节与各专业紧密的配合，才能达到装配式建筑资源配置最优化。
　　3.结束语
　　综上所述，BIM 技术是装配式建筑设计中的重点与关键。通过BIM 技术设计工作的展开，不仅使装配式建筑设计更加标准合理，同时提高建筑的效率、节约成本、保证工程质量、降低安全隐患、节能环保，减少污染。因此，需要将BIM 技术设计作为装配式建筑的核心，在设计以及建造过程中，需要将BIM 技术环保理念融入到其中，从而实现建筑行业的更好发展。
　　参考文献：
　　[1]仇保兴.关于装配式住宅发展的思考[J]住宅产业，2014.
　　[2]闫文凯，李雷，哈歆.BM技术助力提升设计质量-可视化设计与模型分析[J]土木建筑工程信息技术，2013.