摘 要：在建筑設(shè)計(jì)、構(gòu)件制造以及建筑工程領(lǐng)域，裝配式建筑結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)建筑呈現(xiàn)出極其顯著的差異。將預(yù)制加工好的組件，通過(guò)吊裝、運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，并進(jìn)行組裝，從而產(chǎn)生的一種具有使用功能的新型建筑。裝配式建筑對(duì)工作環(huán)境和設(shè)計(jì)建設(shè)速度都有較高的要求，因其涉及巨大工作量，因此傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)建設(shè)管理方式在其中存在一些不足之處。因此，將BIM技術(shù)引進(jìn)到新型裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，并對(duì)其實(shí)施效果進(jìn)行了綜合分析。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；裝配式建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU758 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-6903（2024）08-0122-03

0 引言

隨著城市化和工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，建筑行業(yè)也在不斷尋求技術(shù)上的突破。為提高建筑行業(yè)的效益、縮短建設(shè)周期以及減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，行業(yè)積極推進(jìn)新型建筑工業(yè)化的發(fā)展。在這一背景下，預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域面臨廣泛而復(fù)雜的問(wèn)題。因此，解決這些挑戰(zhàn)對(duì)于推動(dòng)建筑工程的現(xiàn)代化和可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。

計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子信息技術(shù)的快速進(jìn)展深刻改變了工作方式，顯著提高了工作效率和信息獲取速度。1975年，Eastman教授首次提出了建筑信息模型（BIM）的概念，這一理念旨在運(yùn)用三維建筑模型，綜合包含了建筑的幾何信息、功能特性以及建筑性能等全生命周期內(nèi)的數(shù)據(jù)。

將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑現(xiàn)場(chǎng)施工，為施工過(guò)程的信息的提取、更新和修改提供了平臺(tái)，改善了傳統(tǒng)施工中存在的各部門溝通不到位、信息傳遞不通暢等問(wèn)題，確保了裝配式施工項(xiàng)目的工期、質(zhì)量和成本3大目標(biāo)。BIM技術(shù)的出現(xiàn)為建筑設(shè)計(jì)師帶來(lái)了更加直觀的設(shè)計(jì)方式，使得他們能夠更有效地處理建筑模型中的問(wèn)題，合理分類并進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，從而達(dá)到了對(duì)預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)全生命周期設(shè)計(jì)的要求和提高了建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量[1]。

1 BIM技術(shù)與裝配式建筑概述

1.1 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)是對(duì)建筑項(xiàng)目中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析，并進(jìn)行系統(tǒng)地梳理，以一系列數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立數(shù)字化信息模型的技術(shù)。BIM為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、建筑方以及其他涉及建設(shè)的各方提供了協(xié)同工作的基礎(chǔ)，從而在提高生產(chǎn)效率、降低成本和縮短工程周期方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

BIM技術(shù)具有兩個(gè)特征：一是具有智能化特性，二是具有高度協(xié)同特性。智能化使得BIM技術(shù)可以對(duì)具體的建設(shè)工程項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、招投標(biāo)、質(zhì)量管理、成本核算等工作展開(kāi)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的管理，從而可以將建設(shè)工程項(xiàng)目的施工管理工作的質(zhì)量提高到一個(gè)新的高度。高度協(xié)同性可以使更多的有關(guān)參建單位加入建設(shè)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段，以建立更加完整的建筑項(xiàng)目計(jì)劃。

近年來(lái)，BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中的重要性日益凸顯，它不僅實(shí)現(xiàn)了建筑信息的高度集成，還創(chuàng)建了一個(gè)虛擬建筑模型。該模型提供了一個(gè)統(tǒng)一且包含邏輯關(guān)系的建筑信息庫(kù)。

1.2 裝配式建筑

與傳統(tǒng)建筑工程項(xiàng)目相比，裝配式施工是一種以混凝土澆筑為主體，將各種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合的一種新型施工方式。此類建筑項(xiàng)目所需的預(yù)制構(gòu)件完全交由專業(yè)廠家加工，使得各個(gè)構(gòu)件的制作環(huán)節(jié)都可以得到對(duì)應(yīng)的質(zhì)量控制。在生產(chǎn)結(jié)束后，各種預(yù)制部件將會(huì)被送到工地上，然后由工人進(jìn)行吊裝、拼裝等工作，從而達(dá)到建設(shè)的目的。盡管裝配式施工可以在很大程度上降低施工進(jìn)度，但它不可能實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度的全面可視化，這就要求有關(guān)工作人員運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行有效的管理。

2 裝配式結(jié)構(gòu)所具備的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)相比，先進(jìn)技術(shù)在預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)和施工中具有更多的技術(shù)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和參數(shù)計(jì)算等優(yōu)勢(shì)。

2.1 提高設(shè)計(jì)效率

BIM技術(shù)用于比較和分析與設(shè)計(jì)參數(shù)相關(guān)的施工數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)師需要將工程數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)入軟件，即可設(shè)計(jì)出可行的項(xiàng)目[2]。

2.2 可視化效果較好

BIM技術(shù)具有良好的可視化和仿真能力。這是一個(gè)復(fù)雜的建筑設(shè)計(jì)，只有專家才能理解術(shù)語(yǔ)和相關(guān)信息，但在建筑設(shè)計(jì)結(jié)果的實(shí)際渲染中也顯示出專業(yè)度不足的設(shè)備，促使開(kāi)發(fā)人員可以使用最新的技術(shù)詳細(xì)設(shè)計(jì)。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)建模，以確保施工團(tuán)隊(duì)了解工程師的意圖。

2.3 為協(xié)作和交流提供便利

在施工過(guò)程中，不同專業(yè)之間的合作和交流十分關(guān)鍵。相對(duì)于傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)，裝配式建筑的設(shè)計(jì)更加注重預(yù)制構(gòu)件的核心因素，必須從一開(kāi)始就考慮與構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸和組裝相關(guān)的眾多問(wèn)題，這需要項(xiàng)目的各方在設(shè)計(jì)初期就緊密協(xié)作。

BIM技術(shù)為協(xié)作與交流提供了方便，它不僅可以幫助提升團(tuán)隊(duì)之間的約定和精度，還可以提升施工效率和項(xiàng)目質(zhì)量。利用BIM技術(shù)建立的建筑物信息模型，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)施工單位的共用與存取，為施工單位的協(xié)調(diào)與溝通提供了便利。利用BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)和建造人員能夠更快地了解到其他行業(yè)的相關(guān)資料和結(jié)果，更好地了解工程的整體情況，更好地為工程提供有意義的建議和解決辦法。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

3.1 創(chuàng)建BIM預(yù)制式構(gòu)件庫(kù)

裝配式設(shè)計(jì)與BIM技術(shù)的深度結(jié)合可以在初始設(shè)計(jì)或施工中發(fā)揮重要作用。使用BIM技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和調(diào)整可在3D中查看的施工順序，并為建筑物的每個(gè)部分設(shè)計(jì)和定位結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計(jì)出滿足大多數(shù)人需求的建筑。通過(guò)在預(yù)制建筑中使用預(yù)制構(gòu)件可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。零件拆分可以建造各種建筑物，以方便以后的施工。構(gòu)建和優(yōu)化現(xiàn)成的BIM組件庫(kù)，對(duì)于集成BIM功能至關(guān)重要。

BIM技術(shù)應(yīng)用中最重要的環(huán)節(jié)是開(kāi)發(fā)即用型組件庫(kù)，可以實(shí)現(xiàn)信息共享資源。根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)、裝配和構(gòu)件的管理問(wèn)題調(diào)整，以滿足裝配式建筑的設(shè)計(jì)要求，并根據(jù)建筑設(shè)計(jì)和下一步施工要求添加信息。為安全施工和科學(xué)管理提供科學(xué)依據(jù)。滿足預(yù)制建筑的設(shè)計(jì)和施工要求的預(yù)制組件是啟用BIM技術(shù)的關(guān)鍵因素，無(wú)論是預(yù)制零件還是組件，需要全球科學(xué)和分析優(yōu)化來(lái)替換不尋常的結(jié)構(gòu)或調(diào)整，直到滿足規(guī)定的要求。

一個(gè)完整的構(gòu)件庫(kù)組件的構(gòu)建應(yīng)強(qiáng)調(diào)以下特征、獨(dú)立性，并非所有預(yù)制構(gòu)件組件都列在預(yù)制建筑設(shè)計(jì)中。在目標(biāo)中必須選擇不同工作頻率和不同功能的元件；可重復(fù)使用性，成套預(yù)制構(gòu)件可以應(yīng)用于任何建筑項(xiàng)目，只要滿足規(guī)范要求，量產(chǎn)及備件符合綠色建筑理念。預(yù)制構(gòu)件的編碼和數(shù)據(jù)生成可以起到識(shí)別和處理的作用和計(jì)算機(jī)應(yīng)用，協(xié)商和處理水平可以提高設(shè)計(jì)水平和體系結(jié)構(gòu)水平。

3.2 BIM模塊設(shè)計(jì)和優(yōu)化

科學(xué)因素建筑工程設(shè)計(jì)中的BIM技術(shù)，可以有效解決制約建筑發(fā)展的問(wèn)題。尤其是不恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)缺陷、建設(shè)效率低、建設(shè)過(guò)程不完整，加快信息交流，有助于弘揚(yáng)我國(guó)企業(yè)家精神。提升建筑設(shè)計(jì)水平，BIM模型模塊的設(shè)計(jì)從整體重構(gòu)的角度管理。根據(jù)建筑布局，可分為不同類型的單元，嚴(yán)格按照業(yè)主意愿，成品零件從數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇并完成，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以更新設(shè)計(jì)思路。通用建筑模型，添加與建筑相關(guān)的結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建一個(gè)完整的模塊。還可以增加相關(guān)的施工，并創(chuàng)建一個(gè)完整的模塊，最終以完整的設(shè)計(jì)形式組裝起來(lái)，以確保預(yù)制施工項(xiàng)目的核心價(jià)值。BIM技術(shù)在預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可以發(fā)揮重要作用。

3.3 裝配式建筑設(shè)計(jì)

模塊化設(shè)計(jì)理念與信息技術(shù)發(fā)展之間存在著協(xié)同作用，在完成對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的初步評(píng)估后，可以利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)的選擇，以減少環(huán)境因素對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用的限制，并改進(jìn)模型的建立，必須結(jié)合整體配置。通過(guò)三維建模，BIM技術(shù)在預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是可行的，具有應(yīng)用價(jià)值，滿足了建筑業(yè)的基本生態(tài)需求，實(shí)現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)信息。

完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。BIM技術(shù)可以集成信息源，實(shí)現(xiàn)信息共享，預(yù)制建筑的設(shè)計(jì)是相互聯(lián)系的。計(jì)算機(jī)軟件的擴(kuò)展和應(yīng)用是設(shè)計(jì)師的一項(xiàng)基本技能。建筑的質(zhì)量在很大程度取決于設(shè)計(jì)水平，建筑設(shè)計(jì)與預(yù)制梁技術(shù)的結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)與信息的集成，實(shí)現(xiàn)了三維多維，為觀眾提供了強(qiáng)大的視覺(jué)體驗(yàn)，提高了工作效率和水平。預(yù)埋件的設(shè)計(jì)方法有很多種，其中預(yù)埋件設(shè)計(jì)需要選擇設(shè)計(jì)目標(biāo)的設(shè)計(jì)類型。

為了縮短施工時(shí)間，提高施工質(zhì)量，預(yù)制構(gòu)件的形狀和設(shè)計(jì)必須遵循科學(xué)的規(guī)則，才能保證設(shè)計(jì)水平和安裝質(zhì)量。BIM操作軟件的使用是設(shè)計(jì)功能實(shí)施的基礎(chǔ)。典型的民用建筑使用軟件來(lái)完成基本設(shè)計(jì)，滿足施工要求，并提高性能。設(shè)計(jì)師的鑒賞提升了BIM技術(shù)的功能品質(zhì)，為建筑設(shè)計(jì)提供了舒適感。

3.4 規(guī)范流程

裝配式建筑的設(shè)計(jì)，包括整體設(shè)計(jì)的工程規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)評(píng)估、方案設(shè)計(jì)、施工圖、構(gòu)件設(shè)計(jì)，可以針對(duì)建筑類型和施工條件實(shí)現(xiàn)出色的設(shè)計(jì)。遵循標(biāo)準(zhǔn)體系，可以加快建設(shè)工作。體系的實(shí)施和建筑的標(biāo)準(zhǔn)化從BIM技術(shù)固有的信息出發(fā)，必須在應(yīng)用過(guò)程本身中實(shí)施完整的項(xiàng)目。建立完善的施工流程是加強(qiáng)建設(shè)項(xiàng)目管理的基礎(chǔ)。

BIM技術(shù)最大化，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)豐富信息與創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念的交互，符合我國(guó)建設(shè)發(fā)展趨勢(shì)。BIM技術(shù)的應(yīng)用必須取決于建筑物的實(shí)際建造情況，通過(guò)在裝配式建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中借助BIM技術(shù)搭建三維模型展開(kāi)工作，可以有效提升了設(shè)計(jì)規(guī)范性與科學(xué)性，但需要注意的是，BIM技術(shù)的應(yīng)用必須取決于建筑物的實(shí)際建造情況，才能夠不斷提升建設(shè)質(zhì)量。

采用BIM技術(shù)有利于解決裝配式建筑設(shè)計(jì)問(wèn)題，提高技術(shù)的適用性和相關(guān)性，符合現(xiàn)代建筑發(fā)展方向和成本運(yùn)營(yíng)流程改進(jìn)。提高我國(guó)建設(shè)水平設(shè)計(jì)的施工效率和綠色建筑要求，例如，建設(shè)項(xiàng)目中的預(yù)留位置，就是在工程中需要釋放的位置。可以使用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)預(yù)留開(kāi)口和嵌入式組件布局，而不會(huì)影響建筑物的結(jié)構(gòu)完整性。為設(shè)計(jì)質(zhì)量施工創(chuàng)造了有利條件。在鋼筋設(shè)計(jì)中使用BIM技術(shù)可以驗(yàn)證數(shù)據(jù)的完整性，避免重大錯(cuò)誤。因此，鋼筋設(shè)計(jì)不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，從而降低風(fēng)險(xiǎn)并提高鋼筋結(jié)構(gòu)的效率。裝配式建筑的設(shè)計(jì)方案要有詳細(xì)的規(guī)劃，確保各個(gè)施工階段及施工位置的工作。沒(méi)有規(guī)范，施工人員就無(wú)法將工作做到位，也會(huì)降低建筑工程質(zhì)量。

3.5 建筑規(guī)劃

BIM技術(shù)的合理應(yīng)用在建筑規(guī)劃中可以發(fā)揮重要作用。使用BIM技術(shù)測(cè)試和選擇站點(diǎn)，并從大量地理數(shù)據(jù)中選擇最適合項(xiàng)目的站點(diǎn)?？梢杂行У販p少項(xiàng)目中的沖突和環(huán)境影響。BIM技術(shù)可以集成和分析場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)和地理空間數(shù)據(jù)，這使得項(xiàng)目總經(jīng)理能科學(xué)地選擇項(xiàng)目的建設(shè)地點(diǎn)。其次，BIM技術(shù)可以分別用于設(shè)計(jì)和測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境建筑項(xiàng)目。因此，建筑設(shè)計(jì)風(fēng)格與實(shí)際結(jié)構(gòu)和材料相互關(guān)聯(lián)。其參數(shù)與構(gòu)件的一般模型有關(guān)，如有調(diào)整，其他有關(guān)資料將隨之修改。利用BIM技術(shù)可以調(diào)整多個(gè)領(lǐng)域的沖突。

3.6 三維模型

使用實(shí)際地形和地圖數(shù)據(jù)以及設(shè)計(jì)師的項(xiàng)目計(jì)劃，可以創(chuàng)建預(yù)制建筑的三維模型。使用此模型，設(shè)計(jì)師直觀地看到預(yù)制構(gòu)件的尺寸、布局和表示，并使用該模型來(lái)查看建筑各個(gè)方面的效率，大大提高建筑工程設(shè)計(jì)的精度。尺寸模型可查詢各個(gè)環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)。模型的建立需要設(shè)計(jì)人員詳細(xì)勘察施工現(xiàn)場(chǎng)，而且在實(shí)施設(shè)計(jì)方案時(shí)，三維模型也能提高施工人員的施工效率。

3.7 數(shù)據(jù)庫(kù)建立

隨著BIM技術(shù)在建筑業(yè)中的廣泛應(yīng)用，許多建筑工程企業(yè)將建筑設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為BIM數(shù)據(jù)庫(kù)。它包括各種建筑信息模板、預(yù)建建筑設(shè)計(jì)材料。在數(shù)據(jù)庫(kù)中合并和分類數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的建立能為管理人員提供良好的監(jiān)督環(huán)境，確保各個(gè)施工環(huán)節(jié)的信息能及時(shí)錄入，方便后期工程核對(duì)，針對(duì)記錄的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)的檢驗(yàn)，一旦發(fā)現(xiàn)不合理的數(shù)據(jù)，要及時(shí)修改，為竣工階段的試驗(yàn)檢測(cè)環(huán)節(jié)提供便利，以獲取有價(jià)值的信息，幫助創(chuàng)建建筑設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其進(jìn)行有效的管理和管理。

4 應(yīng)用現(xiàn)狀

4.1 國(guó)外應(yīng)用

在國(guó)際建筑領(lǐng)域，很多國(guó)家都提前意識(shí)到建筑信息和時(shí)間的發(fā)展。例如，部分國(guó)家很早就開(kāi)始研究建筑數(shù)據(jù)，并在預(yù)制建筑數(shù)據(jù)方面取得了一些成功，也意識(shí)到保護(hù)環(huán)境的重要性。因此，他們也采用了BIM綠色建筑技術(shù)以及這兩種技術(shù)的結(jié)合和綜合應(yīng)用，使BIM得以展示，科技屏風(fēng)也體現(xiàn)了綠色科技的價(jià)值和特點(diǎn)，BIM技術(shù)的使用使得裝配式建筑設(shè)計(jì)有了更高的效率，綠色施工理念是很多建筑工程需要著重考慮的，BIM技術(shù)的可視化作用能夠給設(shè)計(jì)人員提供良好的模型，能夠極大地促進(jìn)綠色施工理念的融入。

4.2 國(guó)內(nèi)應(yīng)用

雖然BIM技術(shù)在中國(guó)裝配式房屋建設(shè)中的應(yīng)用比較緩慢，但它是一個(gè)充滿活力的后起之秀。近年來(lái)，裝配式建筑被廣泛應(yīng)用，僅短短幾年規(guī)模迅速擴(kuò)大，增長(zhǎng)速度不斷增加。這不僅表明建筑技術(shù)的維度發(fā)生了變化，也表明建筑行業(yè)進(jìn)入了技術(shù)創(chuàng)新的新時(shí)代。傳統(tǒng)的二維技術(shù)相對(duì)落后，無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代建筑工程的施工，BIM技術(shù)的使用在很大程度上改變了施工方式，促進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展，給建筑施工帶來(lái)先進(jìn)的技術(shù)，BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中有較好的應(yīng)用。

5 結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)的應(yīng)用能提高裝配式建筑工程的施工效率，是符合現(xiàn)代社會(huì)要求的施工技術(shù)，建筑企業(yè)必須對(duì)施工人員實(shí)施嚴(yán)格的管理，確保施工人員能夠掌握BIM技術(shù)，使得BIM技術(shù)能夠得到充分的應(yīng)用，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況具體分析，使得裝配式建筑設(shè)計(jì)能夠更加順利地完成。

參考文獻(xiàn)

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