劉洋

（廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣州 510060）

1 引言

目前，我國(guó)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了發(fā)展的春天，在國(guó)家政策強(qiáng)力支持下，產(chǎn)業(yè)、技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域均有長(zhǎng)足發(fā)展。隨著裝配式建筑應(yīng)用范圍的不斷拓展，其在工程質(zhì)量管理與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精度上暴露出一些問(wèn)題。萌發(fā)于建筑工程實(shí)踐的BIM技術(shù)，能夠較為有效地解決當(dāng)下我們所面臨的諸多問(wèn)題。裝配式建筑產(chǎn)業(yè)得以發(fā)展的核心原因之一在于，通過(guò)預(yù)先的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足建筑工程的空間配置及原料供給。換言之，在裝配式所占比率較高的情況下，某一建筑工程已經(jīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中被事先完成了。可見(jiàn)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于整體建筑工程來(lái)說(shuō)極其重要。鑒于建筑工程建設(shè)過(guò)程的多方參與性、工程目的的高效節(jié)約性、生命周期中工程的易改變動(dòng)性等因素，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)幾乎關(guān)聯(lián)了從建筑工程方案到建筑物拆除的所有環(huán)節(jié)和事項(xiàng)。無(wú)論從建設(shè)本身，還是對(duì)建筑物事后維護(hù)，BIM 技術(shù)在其中的有效應(yīng)用，必然能夠一舉多得，提高工程質(zhì)量效率，同時(shí)利于其他與工程相關(guān)作業(yè)的開(kāi)展。

2 BIM 技術(shù)主要功能與裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 BIM 技術(shù)應(yīng)用功能與原理

BIM 技術(shù)興起是建筑領(lǐng)域的技術(shù)革命，隨著該項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，其對(duì)于建筑工程的作用與意義是顯著的，通常具有8 項(xiàng)功能。筆者結(jié)合傳統(tǒng)功能定位與分類(lèi)，認(rèn)為其功能主要表現(xiàn)為4 個(gè)方面：

第一，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)。BIM 技術(shù)具有可視化的特點(diǎn)，經(jīng)對(duì)建筑物物理結(jié)構(gòu)信息的數(shù)字化處理，形成條線(xiàn)與空間的立體多維呈現(xiàn)，有效彌補(bǔ)了人腦想象力的不足。在復(fù)雜建筑工程設(shè)計(jì)中，其作用尤為凸顯。此外，可視化功能更利于工程設(shè)計(jì)之初的研究探討，實(shí)現(xiàn)首端設(shè)計(jì)最優(yōu)；更利于前推項(xiàng)目建造等相關(guān)管理環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)多方廣泛參與互動(dòng)；更利于對(duì)構(gòu)件參數(shù)計(jì)算與信息上的把控，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，進(jìn)而為高效與高質(zhì)量施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

第二，精確功能預(yù)判。這源于BIM 技術(shù)的模擬性特征，其可通過(guò)4D、5D 技術(shù)，對(duì)建筑主要環(huán)節(jié)功能進(jìn)行模擬，如節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導(dǎo)模擬等，突出了建筑功能核心，從而能夠預(yù)先明確今后施工與改進(jìn)計(jì)劃。當(dāng)然，對(duì)于控制工程造價(jià)、改進(jìn)最初預(yù)想設(shè)計(jì)等亦具有重要作用?？梢?jiàn)，BIM 技術(shù)的功能預(yù)判中蘊(yùn)含著一種透視性的全方位管理理念，其透視性特點(diǎn)能夠?qū)⒔ㄖこ讨械母鳝h(huán)節(jié)進(jìn)行集成整合，由傳統(tǒng)模式下的概率銜接與應(yīng)然應(yīng)對(duì)，轉(zhuǎn)向精確把握與預(yù)先管理。

第三，容錯(cuò)性較強(qiáng)?；谇笆? 點(diǎn)技術(shù)特征，BIM 技術(shù)的容錯(cuò)性是較高的。這源于該項(xiàng)技術(shù)本身的流程設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)的流程性。即在多種因素作用下，具有不斷完善和優(yōu)化的強(qiáng)大能力?；谑┕ぴ?、新設(shè)計(jì)要求、新功能要求等主客觀因素的變化，其完全可在原有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)參數(shù)控制，進(jìn)而改變、完善原有設(shè)計(jì)，并能有效評(píng)估相關(guān)“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”（功能預(yù)判特點(diǎn)）。在此基礎(chǔ)上，工程設(shè)計(jì)與建設(shè)才敢改、能改、善改，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的建筑工程效果。

第四，一體化程度較高。不僅預(yù)先設(shè)計(jì)了建筑的條、線(xiàn)空間，規(guī)定了建筑所有實(shí)現(xiàn)的各種功能，且其設(shè)計(jì)貫穿于始終，包括工程項(xiàng)目的整個(gè)生命周期。通過(guò)三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)，容納了從設(shè)計(jì)到建成使用，甚至是使用周期終結(jié)的全過(guò)程信息。

由上述分析可見(jiàn)，BIM 技術(shù)在某種程度上可被稱(chēng)作建筑工程的“基因”。

2.2 裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括技術(shù)策劃、方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)、構(gòu)件加工圖設(shè)計(jì)、構(gòu)件構(gòu)造節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)7 項(xiàng)內(nèi)容。首先，從設(shè)計(jì)的整體性上看，既要明確建筑類(lèi)型、構(gòu)件種類(lèi)、構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等多方面要素，又要格外注重砌塊、板材、盒式、骨架板材等不同建筑類(lèi)型在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面的差異。其次，在具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上，每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)均有各自較為完整的標(biāo)準(zhǔn)體系，如技術(shù)策劃中會(huì)涉及成本管理、規(guī)模及項(xiàng)目定位等，方案設(shè)計(jì)中要平衡性能與組合要素，實(shí)現(xiàn)預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化；再如，構(gòu)件加工圖設(shè)計(jì)中，不僅要加強(qiáng)與工廠等各方的交流，還需結(jié)合生產(chǎn)運(yùn)輸以及一般和特殊項(xiàng)目需求，充分考慮預(yù)制裝配式建筑構(gòu)件的臨時(shí)設(shè)施安裝問(wèn)題、管線(xiàn)預(yù)埋問(wèn)題等。構(gòu)造節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)不僅關(guān)系構(gòu)件自身質(zhì)量，同時(shí)是整體工程質(zhì)量的保證。故在實(shí)踐中反復(fù)考量并實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足建筑的裝飾、耐久與物理性能。最后，從施工管理角度看，裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的流程管理特點(diǎn)，其基于裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的限定，推進(jìn)集成化設(shè)計(jì)、工業(yè)化生產(chǎn)、裝配化施工和一體化裝修。強(qiáng)化技術(shù)策劃首端預(yù)設(shè)與控制功能，并能在技術(shù)操作之余，很好地實(shí)現(xiàn)價(jià)值層面的意涵，如生產(chǎn)效率、節(jié)能環(huán)保、符合綠色建筑理念等。

如今，社會(huì)對(duì)裝配式建筑的需求日益增強(qiáng)，要求不斷提高。隨著社會(huì)的發(fā)展，相比以往對(duì)構(gòu)件精確性、便于施工管理、利用建筑物后期維護(hù)等方面提出了更高的要求，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)難以對(duì)此做出合理應(yīng)對(duì)【1】。通過(guò)比較可知，BIM 技術(shù)與裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅在理念、功能、價(jià)值方面具有共通性，同時(shí)在技術(shù)操作實(shí)踐層面亦具有較為完整的契合度。因此，BIM 技術(shù)應(yīng)用在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅可為，且大有可為。其具體應(yīng)用必然會(huì)在較大程度上促進(jìn)裝配式建筑設(shè)計(jì)不斷完善。

3 BIM 技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

一項(xiàng)技術(shù)通常優(yōu)缺點(diǎn)并存，故應(yīng)在具體應(yīng)用中，對(duì)其優(yōu)點(diǎn)要用足用盡，對(duì)其缺陷或不足要保持警惕。二者結(jié)合與具體應(yīng)用中，筆者認(rèn)為應(yīng)從以下3 方面予以把握。

3.1 注重流程再造，強(qiáng)化優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)

基于裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程要點(diǎn)和BIM 技術(shù)的信息集成特點(diǎn)，首先界定應(yīng)用范圍，明確應(yīng)用范圍和應(yīng)用程度。筆者認(rèn)為，應(yīng)從對(duì)建筑工程的整體管理入手，立足對(duì)整體工程的全面管理，重新打造設(shè)計(jì)流程，以最大化發(fā)揮BIM 技術(shù)的優(yōu)化工程設(shè)計(jì)、精確功能預(yù)判、多元信息交互等功能，確保二者在互促互進(jìn)中實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。首先，要引入數(shù)字化設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)各設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的智能化；其次，要實(shí)現(xiàn)各設(shè)計(jì)流程的一體化管理，從設(shè)計(jì)策劃到施工建設(shè)完成，要在初始設(shè)計(jì)中給予通盤(pán)考慮，協(xié)調(diào)各環(huán)節(jié)不同專(zhuān)業(yè)技術(shù)特點(diǎn)，做好協(xié)同設(shè)計(jì)，確保各環(huán)節(jié)施工均在設(shè)計(jì)中有序開(kāi)展；最后，要突出發(fā)揮信息交互、反饋及多方參與功能，確保設(shè)計(jì)內(nèi)容為多方接受、構(gòu)件設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)精準(zhǔn)無(wú)誤等。

3.2 明確問(wèn)題導(dǎo)向，強(qiáng)化具體應(yīng)用

在BIM 技術(shù)應(yīng)用中，要著眼于解決現(xiàn)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，以問(wèn)題和發(fā)展為導(dǎo)向，增強(qiáng)短板意識(shí)，提高BIM 技術(shù)應(yīng)用的針對(duì)性。因我國(guó)裝配式建筑技術(shù)起步較晚，現(xiàn)還面臨一些發(fā)展中的問(wèn)題。具體包括：（1）關(guān)鍵環(huán)節(jié)質(zhì)量控制問(wèn)題。如鋼筋、套筒、漿錨搭接孔預(yù)埋位置角度不精準(zhǔn)，遺漏節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)堵塞問(wèn)題，夾心保溫板拉結(jié)件錨不牢固問(wèn)題，等等。（2）一刀切問(wèn)題。如超出裝配式建筑技術(shù)能力范圍，無(wú)論什么建筑都搞裝配式，徒增了費(fèi)用和成本。（3）自身特點(diǎn)與規(guī)律特點(diǎn)突顯不明。如在裝配式建筑設(shè)計(jì)施工中，僵化照搬規(guī)范作業(yè)圖或節(jié)點(diǎn)圖，沒(méi)有形成科學(xué)的設(shè)計(jì)規(guī)范體系，同時(shí)，在降低成本、提高工程效率等方面的作用發(fā)揮也不明顯。因此，BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑設(shè)計(jì)中時(shí)，必須首先直面短板，解決其發(fā)展中的不足問(wèn)題，進(jìn)一步深化設(shè)計(jì)方案，嚴(yán)格關(guān)鍵環(huán)節(jié)質(zhì)量技術(shù)控制，強(qiáng)化對(duì)成本、效率、綠色建筑理念在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的價(jià)值體現(xiàn)【2】。

3.3 提升核心能力，強(qiáng)化引帶作用

應(yīng)明確二者手段——目的的關(guān)系，既要明確BIM 技術(shù)的手段工具價(jià)值，不應(yīng)在應(yīng)用中對(duì)其過(guò)分依賴(lài)，甚至將BIM 技術(shù)等同于工程設(shè)計(jì)本身。同時(shí)要警惕BIM 技術(shù)在建筑施工應(yīng)用中存在的問(wèn)題，并立足裝配式建筑設(shè)計(jì)本身發(fā)展，尋找解決問(wèn)題的方法。具體而言，BIM 技術(shù)有其自身的發(fā)展路徑，其應(yīng)用范圍的廣度與應(yīng)用程度的深度，都不能從根本上解決裝配式建筑設(shè)計(jì)自身存在的諸多問(wèn)題。對(duì)于裝配式建筑模型的選擇、點(diǎn)線(xiàn)面空間位置關(guān)系布局、構(gòu)件設(shè)計(jì)中人性化設(shè)計(jì)方案、構(gòu)件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題，還需從設(shè)計(jì)施工中找答案。另外，全流程管理理念是BIM 技術(shù)本身無(wú)法創(chuàng)設(shè)的，而只能依據(jù)人的管理需要，進(jìn)而體現(xiàn)技術(shù)的價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

BIM 技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑設(shè)計(jì)中，對(duì)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)整體具有提質(zhì)、增效的作用，能夠較好地促進(jìn)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。二者的結(jié)合不應(yīng)被局限在個(gè)別技術(shù)或流程環(huán)節(jié)上，而應(yīng)注重在更高層面思考BIM 技術(shù)對(duì)于裝配式建筑設(shè)計(jì)整體流程的功用與價(jià)值，惟有如此，才能科學(xué)、合理、客觀地將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用好，進(jìn)而發(fā)揮其更大的技術(shù)價(jià)值。