黄国泽
香港华艺设计顾问（深圳）有限公司 广东 深圳 518057
摘要：我国建筑业在快速发展的同时，资源浪费和环境污染问题日益突出。因此，我国建筑业目前正试图向环保、信息化、工业化方向转变。在此背景下，环保、节能减排的装配式建筑应运而生。同时，随着计算机网络和信息技术的不断发展，BIM技术也越来越成熟和完善。近年来，BIM技术在我国建筑行业得到广泛应用，并在实际应用过程中显示出突出优势。BIM技术在装配式建筑中的应用，不仅可以为建筑设计提供有效的指导，提高装配式建筑的设计水平，而且有效防止出现不合理的装配式构件设计和不合格的生产返工。
关键词：BIM;装配式;建筑结构设计
引言
装配式建筑是指在工厂生产加工的预制构件后通过运输工具到施工工地现场，在施工现场经装配、连接、部分现浇而成的建筑，因此保持工厂生产的构件与现场现浇构件的适配性尤为重要。BIM作为建筑业信息化技术的载体，通过参数化设计应用，在装配式建筑建设全过程中，设计、生产、施工协调配合，保持BIM模型的信息可传递性，精准控制预制构件的三维尺寸、预留预埋、钢筋定位等，可有效减少传统二维图纸因不够直观造成的生产失误及构件钢筋碰撞等问题。
一、BIM技术概述
BIM具有可视化、协同、模拟、优化、绘图等特点。BIM技术在装配式建筑领域应用广泛，从行业覆盖度上说，BIM技术应用的专业多，包括建筑结构、幕墙、精装等设计单位，总包、爬架、铝模、墙板、构件厂等施工单位，开发商、审图、质检政府部门等建设、监管单位。从项目建设周期上说，BIM技术应用于项目立项、设计、施工、运维等整个生命周期，为保证建筑质量、提高设计效率、节约造价等发挥出巨大的作用。在装配式建筑中，设计与施工不再是从时间上相对割裂的状态，在项目初期，项目建设的各参与方需要前期介入，前期配合，而BIM技术的应用很好的成为了各方配合协调的桥梁。
二、BIM技术应用阶段
BIM可应用于装配式建筑的方案策划、设计、生产、施工、运维等。在方案策划阶段，利用BIM技术对项目的设计方案进行可视化展示以及主要经济指标分析，确定建造目标与技术实施方案。在设计阶段，各专业完善BIM模型，进一步细化和落实所采用的技术方案的可行性；各专业开展三维可视化设计，确保各专业模型的完整性，准确性和专业间设计信息的一致性。设计人员建立建筑、结构、机电等完整的BIM模型，开展多专业模型整合；各连接节点的可视化信息表达，并指导出图，如图1。
图1：预制构件三维构件图 图2：预制件钢筋碰撞检查
在生产阶段，BIM技术应用于各个预制构件的三维实体模型建立，将建筑的各个要素进一步细化成各个构件形成深化设计模型，主要包括钢筋、预埋线盒、线管和设备等全部设计信息；输出包含钢筋、埋件、栓钉、连接板等材料清单的预制构件深化设计图纸；进行预制构件的碰撞检查，如图2。在施工阶段，通过BIM模型直观表达，施工人员可明确设计人员的设计意图，同时通过BIM技术的动画，展示出预制构件吊装、安装等施工步骤。
在运维阶段，导入BIM之后，一旦出现问题，可以直接从模型中快速的寻找出问题点，明确部品部件供应商、规格、型号及其其它信息，做出及时的反应，以维护建筑系统的正常运转。
三、BIM技术的装配式结构参数化设计应用研究
3.1 精细化设计
由于预制构件结构设计的复杂性，设计生产施工参与方多，BIM技术可有效的进行数据传递。在装配式建筑设计中，深化设计人员经常收到铝模对穿螺栓预留洞、爬架机位预留洞、机电预留线盒、空调留孔、给排水预留套管、门窗单位预埋窗框副框等各参与方提资文件，同时预制件还需要设置必要的吊装点位和斜撑点位的预埋件，如图3。如何避免预制件点位冲突和与钢筋碰撞问题是设计中的重点，如预制梁和预制柱的钢筋碰撞问题。二维表达的方式通常仅能检查一个方向的碰撞，而BIM技术的三维表达可以检查出多方向的碰撞，减少装配式建筑的设计错误，造成施工现场无法安装的现象。
图3：构件深化模型
3.2 多视口连接
传统的二维图纸要求设计师从不同的角度去表达预制构件，预制构件设计采用多视图方法，一处修改需要多视图同步修改，每次修改都非常大。如此大的工作量不可避免地导致错误率高、效率低等问题。 BIM技术在一定程度上解决了这个问题，设计师无需单独绘制每个视图，使用三维原始模型进行切割。这样就可以展示不同的视图，大大减少了设计者的工作量，保证了视图的一致性。当设计人员想要进行修改时，只需在模型的任意视图修改作，其余数据系统会自动修改，以提高工作效率并显著提高准确性。BIM为装配式建筑提供数据驱动的系统结构设计方式，相较于传统的结构设计方法，可以加快设计图完成速度，减少返工，保证施工进度。基于BIM的3D模型可以通过可视化轻松修改，在施工前模拟建筑建造过程，减少设计错误，使建筑模型贴合建设项目的实际情况，最终提高设计效率。
3.3 信息数据提取
装配式建筑的BIM参数化应用，为明细表添加可用字段（包括体积、材料等参数），根据项目需要按字段排序，使用过滤器功能将不需要的构件过滤，可统计所需的构件信息，如依次统计不同类型的预制构件及部件信息，可减少根据图纸人工统计工程量的繁杂工作及造成的潜在错误。通过制定标准通用的BIM模型建立规则，建立相应的数据库，可形成以企业或地域为单位的标准构件库。通过标准构件组成标准户型，进行排列组合可形成适用不同场地的标准建筑模块，大大提升设计效率的同时，由于标准构件的模板可重复性，降低预制构件的摊销费，从而减低预制构件费用，进而推动市场积极应用装配式技术。
结语
总而言之，在目前的装配式建筑设计工作中，BIM技术具有较高的实用价值。在应用BIM技术时，要了解BIM技术的优势和不可替代性，增加BIM技术的有效利用。但是在当前应用阶段，各BIM软件的数据互通问题仍不能很好解决，如结构设计软件YJK和基础应用软件REVIT的数据无法做到互导，仍需要进一步探索。通过BIM技术的有效运用，装配式建筑的整体工程质量和效率也大大提高，可以减少冗余部件，减少材料浪费，在工程建设中进行工程管理、工程设计与协调等。整个施工过程的协调为建筑行业的快速发展提供了额外的信息化保障。
参考文献：
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