BIM技术在预制装配式住宅设计中的应用

陈倩倩

（江苏省如皋第一中等专业学校）

1 引言

BIM 技术在预制装配式住宅设计中的应用，可为设计人员提供全面的设计数据，帮助设计人员可视化解决设计中的问题，进而提高设计方案合理性，为施工团队践行绿色施工理念与提高施工质效等提供方案指导。为强化BIM与预制装配式住宅设计之间的融合，设计人员应从设计需求入手，制定针对性的技术方案。

2 工程概况

以某住宅项目为例，建筑面积为35万m2,建筑采用装配整体式剪力墙结构体系，实施工业化制造，要求预制率大于或等于30%，三板应用比例大于或者等于60%。

3 BIM预制装配式建筑与BIM传统建筑区别

1）应用优势侧重点不同

与传统建筑设计方法相比，BIM 技术融入预制装配式住宅设计中后，更倾向于提升建筑可视化程度。BIM 在预制装配式建筑中的应用，可提升设计工作智能化与规范化水平，直观地展示设计细节，有利于设计人员及时发现设计方案中的不足，制定针对性的整改方案。此外，通过BIM技术，设计人员可将传统的图片、文字信息等以直观的三维图像形式呈现出来，体现设计要点。在可视化平台基础上，设计人员或者建设人员可结合现实需要，实时调取项目周边环境情况，如地基条件、地下管线或附近建筑物、机构等信息，以此全面掌握施工现场情况，选择出最佳的施工工艺，防止施工中出现不规范操作，将施工对周围建筑物或者设施造成的损害降到最低。

而BIM 在传统建筑中的应用，重在体现协同性。从传统建筑保护与利用建设实践来看，传统建筑设计图纸与基础资料存在不同程度缺失，或者局部建筑出现形变或者破坏等问题。引入BIM 技术后，可将实地测绘调查作为新型模型构建的重要环节，依托详细的建筑信息合理应用BIM 技术。而建筑信息采集方式多体现为常规人工测量+二维CAD、无人机成像、三维扫描、摄影测量等，而融合应用三维激光扫描与BIM 技术，有利于进一步彰显BIM协同性。

2）BIM预制装配式建筑施工管理具有便捷性

以此次研究的工程项目而言，预制装配式设计重在突出高耐久性以及低成本性。因装饰与安装内容众多，为便于实现既定的预制装配式施工目标，特引入BIM 设计平台，提高预制装配式住宅建筑设计与施工一体化水平，为建筑施工管理提供了便捷性。

如策划阶段，融合应用BIM、GIS 与无人机倾斜摄影技术，构建BIM模型，有效评估建设区域构件生产与施工装配能力，现场运输情况或者吊装条件等，合理规划交通运输流线，便于施工顺利进行。在施工图初步设计阶段，依托BIM 平台强化相关数据互通互联有效，进行预制装配率指标统计、预制构件拆分、设备管线预留预埋以及成本评估等工作。此外，运用BIM 平台，实现了减少单体预制叠合板、剪力墙、预制空调板规格以及有效节约建设成本目标。

4 BIM 技术在预制装配式住宅设计中的应用路径

4.1 创建预制构件设计库

信息技术快速发展，大数据、云计算等现代化信息技术在各行业中得到了较为广泛地应用。将两项技术与BIM技术相融合，可构建起BIM建筑预制构件设计库。在数据库中，存储着大量的装备建筑设计资料、预制构件设计数据等。设计人员可结合设计需求，及时获取、整合、分析与处理所需的数据资料，进而推动设计工作顺利进行。具体可从以下几个步骤入手，创建预制构件设计库[3]。

1）做好数据分类

在建设实践中，并不能将装配式预制构件应用到所有的建筑结构体系中[1]。因此，设计单位需以精细化设计理念为支撑，有效构建预制构件数据库。从建筑结构体系入手细化预制构件，确保选择的预制构件符合建筑结构建设需要。如，设计单位可将装配式混凝土细分为装配整体式框架混凝土结构、剪力墙结构与整体式框架，并结合模数选择构件。

2）创建信息

单位需将入库后的每个预制构件编码、几何信息与非几何信息等录入数据库。构建编码可提升构件库的标准性，主要包括预制构件尺寸，其在建筑结构中的定位等。几何与非几何信息包括了预制构件材质说明、载荷说明与安装说明等。

3）审核入库

专业审核人员须核对预制构件信息的精准性，数据无误后方可被上传至预制构件数据库。与此同时，工作人员需审核构件编码、构件信息是否与构件相契合。

4）实现管理

设计人员有效发挥预制构件数据库管理功能，方可全面赋能BIM技术构建数据库在装配式建筑设计中的价值。在预制构件审核入库后，应合理划分业主、施工方、构件生产方等不同建设参与主体的数据库使用权，并享有查看数据权利。而设计单位则享有数据库管理权，既有权限查看数据信息，亦可删除、上传、修改或调取数据信息。

4.2 协同设计

协同设计方法的集成性较强，设计单位可以计算机技术为支撑，并凭借相应的协调机制共同协作完成装配式建筑设计工作。在BIM技术的协同作用下，不同设计单位可在遵循统一设计标准的基础上，在同一BIM 平台从事设计活动。此外，在各设计单位可互通有无，共享装配式建筑信息与设计成果[4]。

4.3 优化住宅设计方案

统筹优化预制构件是提升住宅设计方案合理性的重要环节，设计单位需认真遵循设计规范，同时需做好以下几项工作。

4.3.1 全面掌握预制构件类型、尺寸与重量

1）构件类型

在装备式建筑住宅项目中，各建设参与主体需全面剖析设计方案、明晰构件类型，判断构件是否满足住宅建设需要。预制构件生产厂家需综合考量构件生产进度、模具周转情况、原材料供应情况等，确保能及时向建筑单位供应预制构件；运输单位则需综合分析预制构件运输成本、车辆运载能力等，力争在最短时间内将预制构件运至施工现场；装配施工单位应综合考量预制构件生产时间、运输时间，合理安排工程施工进度，实现预制构件供应与现场施工的紧密衔接。

2）合理把控构件尺寸

预制构件生产方可结合BIM 构件数据库与模型，确定每个构件的尺寸，并综合考虑工厂模台尺寸、场地尺寸、可周转性等因素，全面评估预制构件生产方案的切实可行性[2]。运输方则需结合施工现场道路限宽限高情况，有效评估预制构件方案可行性。

3）明晰构件重量

装配施工方则应从施工起吊设备承载能力入手，评判构件是否可满足装配施工需要。

4.3.2 合理设置节点连接与预埋

为提高BIM 预制装配式建筑设计模型合理性，各方参建主体应全面融入预制构件深化设计检查阶段，查看构件节点连接方式是否合理，确保构件成为完整的装配式结构，且需做好各个构件连接节点的预留预埋施工处理。在预制装配式建筑施工中，构件吊装离不开预埋吊点支持[3]。各参与主体需全面整合建筑施工中的工作内容，及时将发现的问题反馈给设计单位，制定设计优化方案，确保节点连接与预埋的科学合理性。

4.3.3 实施空间碰撞实验

设计单位与施工单位可结合施工需要，协同或者单独将BIM 装配式建筑模型导入Navisworks 中进行空间碰撞试验。各参建主体可结合模型中显示的信息确定碰撞次数与碰撞位置，将构件装配施工中潜在的碰撞问题找寻出来，并优化设计方案，降低后续装配施工中的碰撞发生概率。

4.4 实施现场监管，实现节能发展

施工现场管理是预制装配式住宅施工的重要工作内容，管理水平直接影响到住宅工程施工质量与效率。因现场施工内容繁杂，加大了现场监管难度，此时传统的管理模式俨然满足不了全面的施工管控需求。将BIM 技术融入现场监管工作后，可拓宽管理路径，确保施工现场管理工作有序性。以BIM 技术为支撑进行现场施工材料、施工设备管理等，可帮助施工团队动态化管控材料与设备使用情况。此外，施工团队可应用BIM技术导入建筑现场、建筑单体、场地与设备等信息，以此动态化设计各个施工环节，直观地展示建筑整体情况，为工作人员实时获取施工现场信息提供便利。施工管理人员可结合掌握的数据信息判断施工中潜在的问题，制定针对性的防控方案，从整体上提高施工现场管理成效，推动预制装配式建设工作有序开展。

4.5 合理管控建筑成本

在预制装配式住宅建筑施工阶段，施工团队可借助BIM 技术有效统计施工阶段的工程量，实现对各项资源的优化配置[4]。此外，施工团队可结合工程建设目标，合理编制施工材料、机械设备使用方案，有效调整施工人数，实现对施工准备、施工过程以及竣工结算、运营维护等各个阶段的成本管控，达到降低资源损耗与节省人力、物力、财力的目的。此外，BIM技术具有参数化属性，在施工阶段，可通过BIM设计处理施工设计变更问题。在对施工阶段进行成本管控时，需强化各部门专业间的协作与沟通，商讨出最佳的成本控制方案。BIM 技术具有协调性，为各个部门及人员互通互联提供便利，规避了成本信息孤岛问题，保障了施工阶段成本控制的有效性与全面性，有效管控住宅建筑建设成本，助力建筑建设朝着绿色化方向发展。

5 结语

综上所述，凭借BIM技术，设计团队可构建预制构件设计库，为设计工作顺利进行提供数据支撑。在技术协同作用下，各设计主体间互通互联，从整体上提高设计方案的可适用性与合理性。此外，BIM技术在优化设计方案、现场监管与建筑成本管控等方面亦发挥着重要作用，为后续工程建设顺利进行提供切实可行的方案指导。