多圖詳解！裝配式建筑設計如何應用BIM？

裝配式建筑是設計、生產(chǎn)、施工、裝修和管理“五位一體”的體系化和集成化的建筑，而不是“傳統(tǒng)生產(chǎn)方式+裝配化”的建筑，用傳統(tǒng)的設計、施工和管理模式進行裝配化施工不是建筑工業(yè)化。

裝配式建筑的核心是“集成”，BIM方法是“集成”的主線。這條主線串聯(lián)起設計、生產(chǎn)、施工、裝修和管理的全過程，服務于設計、建設、運維、拆除的全生命周期，可以數(shù)字化虛擬，信息化描述各種系統(tǒng)要素，實現(xiàn)信息化協(xié)同設計、可視化裝配，工程量信息的交互和節(jié)點連接模擬及檢驗等全新運用，整合建筑全產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)全過程、全方位的信息化集成。

01

—   BIM與標準化設計   —

1.標準化BIM構件庫的建立

裝配式建筑的典型特征是采用標準化的預制構件或部品部件。裝配式建筑設計要適應其特點，通過裝配式建筑BIM構件庫的建立，不斷增加BIM虛擬構件的數(shù)量、種類和規(guī)格，逐步構建標準化預制構件庫。

2.可視化設計

BIM應用有利于通過可視化的設計實現(xiàn)人機友好協(xié)同和更為精細化的設計。

外墻板可視化設計

3.BIM構件拆分及優(yōu)化設計

鋁模板系統(tǒng)組裝簡單、方便，平均重量在20kg左右，完全由人工搬運和拼裝，不需要任何機械設備的協(xié)助，而且系統(tǒng)設計簡單，工人上手速度和模板翻轉速度很快。熟練的安裝工人每人每天可安裝20-30平方米，大大節(jié)約人工成本。

外墻板數(shù)量優(yōu)化

加工圖

3.BIM協(xié)同設計

BIM模型以三維信息模型作為集成平臺，在技術層面上適合各專業(yè)的協(xié)同工作，各專業(yè)可以基于同一模型進行工作。  

BIM模型還包含了建筑的材料信息、工藝設備信息、成本信息等，這些信息可以用來進行數(shù)據(jù)分析，從而使各專業(yè)的協(xié)同達到更高層次。

協(xié)同設計—碰撞檢查

4.BIM性能化分析

通過對項目日照、投影的分析模擬，可以幫助設計師調整設計策略，實現(xiàn)綠色目標，提高建筑性能。

CFD流場模擬

Ecotect日照模擬

02

—   BIM與工廠化生產(chǎn)   —

主要從兩個方面分析：鋁模板租賃與購買哪個更經(jīng)濟；鋁模板、木模板、大鋼模板成本對比。

1.構件加工圖設計

通過BIM模型對建筑構件的信息化表達，構件加工圖在BIM模型上直接完成和生成，不僅能清楚地傳達傳統(tǒng)圖紙的二維關系，而且對于復雜的空間剖面關系也可以清楚表達，同時還能夠將離散的二維圖紙信息集中到一個模型當中，這樣的模型能夠更加緊密地實現(xiàn)與預制工廠的協(xié)同和對接。

構件加工圖

構件生產(chǎn)模擬

2.通過CAM實現(xiàn)預制構件的數(shù)字化制造

借助工廠化、機械化的生產(chǎn)方式，采用集中、大型的生產(chǎn)設備，只需要將BIM信息數(shù)據(jù)輸入設備，就可以實現(xiàn)機械的自動化生產(chǎn)，這種數(shù)字化建造的方式可以大大提高工作效率和生產(chǎn)質量。

比如現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了鋼筋網(wǎng)片的商品化生產(chǎn)，符合設計要求的鋼筋在工廠自動下料、自動成形、自動焊接（綁扎），形成標準化的鋼筋網(wǎng)片。如果能打通設計信息模型和工廠自動化生產(chǎn)線之間的協(xié)同瓶頸，實現(xiàn)CAM將指日可待。

03

—   BIM與裝配化施工   —

1.施工現(xiàn)場組織及工序模擬

將施工進度計劃寫入BIM信息模型，將空間信息與時間信息整合在一個可視的4D模型中，就可以直觀、精確地反映整個建筑的施工過程。提前預知本項目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡，總體計劃、場地布置是否合理，工序是否正確，并可以進行及時優(yōu)化。

施工過程模擬

2.施工安裝培訓

通過虛擬建造，安裝和施工管理人員可以非常清晰地獲知裝配式建筑的組裝構成，避免二維圖紙造成的理解偏差，保證項目的如期進行。

3.施工模擬碰撞檢測

通過碰撞檢測分析，可以對傳統(tǒng)二維模式下不易察覺的“錯漏碰缺”進行收集更正。如預制構件內部各組成部分的碰撞檢測，地暖管與電器管線潛在的交錯碰撞問題。

碰撞檢測

4.復雜節(jié)點的施工模擬

通過施工模擬對復雜部位和關鍵施工節(jié)點進行提前預演，增加工人對施工環(huán)境和施工措施的熟悉度，提高施工效率。

關鍵節(jié)點施工模擬

04

—   BIM與一體化裝修   —

1.裝修部品產(chǎn)品庫的建設

土建裝修一體化作為工業(yè)化的生產(chǎn)方式可以促進全過程的生產(chǎn)效率提高，將裝修階段的標準化設計集成到方案設計階段可以有效地對生產(chǎn)資源進行合理配置。

精裝產(chǎn)品庫建設

2.可視化設計

通過可視化的便利進行室內渲染，可以保證室內的空間品質，幫助設計師進行精細化和優(yōu)化設計。整體衛(wèi)浴等統(tǒng)一部品的BIM設計、模擬安裝，可以實現(xiàn)設計優(yōu)化、成本統(tǒng)計、安裝指導。

家居庫

3.信息化集成

產(chǎn)業(yè)鏈中各家具生產(chǎn)廠商的商品信息都集成到BIM模型中，為內裝部品的算量統(tǒng)計提供數(shù)據(jù)支持。對裝修需要定制的部品和家具，可以在方案階段就與生產(chǎn)廠家對接，實現(xiàn)家具的工廠批量化生產(chǎn)，同時預留好土建接口，按照模塊化集成的原則確保其模數(shù)協(xié)調、機電支撐系統(tǒng)協(xié)調及整體協(xié)調。

精裝集成衛(wèi)浴

4.裝配式裝修

裝修設計工作應在建筑設計時同期開展，將居室空間分解為幾個功能區(qū)域，每個區(qū)域視為一個相對獨立的功能模塊，如廚房模塊、衛(wèi)生間模塊。在模塊化設計時，綜合考慮部品的尺寸關系，采用標準模數(shù)對空間及部品進行設計，以利于部品的工廠化生產(chǎn)。

一體化裝修流程

05

—   BIM與信息化管理   —

1.經(jīng)濟算量分析

經(jīng)濟算量的主要原則是做到“準量、估算”，按照工業(yè)化建筑的組成及計價原則分為預制構件部分和現(xiàn)澆構件部分。通過分類統(tǒng)計可以快速地對設計方案進行工程量分析，從而進行方案比選，再由確定的工程量結合地區(qū)的定額計算出本項目的工程量清單，實現(xiàn)在方案策劃階段對成本的初步控制。

2.RFID實現(xiàn)裝配式建筑質量管理可追溯

實現(xiàn)在同一BIM模型上的建筑信息集成，BIM服務貫穿整個工程全生命周期過程。一方面，可以實現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)信息化；另一方面，可以將生產(chǎn)、施工及運維階段的實際需求及技術整合到設計階段，在虛擬環(huán)境中預演現(xiàn)實，真正實現(xiàn)BIM信息化應用的信息集成優(yōu)勢。通過在預制構件中預埋芯片等數(shù)字化標簽，在生產(chǎn)、運輸、施工、管理的各個重要環(huán)節(jié)記錄相應的質量管理信息，可以實現(xiàn)建筑質量的責任歸屬，從而提高建筑質量。

3.利用BIM云平臺實現(xiàn)適時、全球化、數(shù)字化的管理

BIM信息化技術與云技術相結合，可以有效地將信息在云端進行無縫傳遞，打通各部門之間的橫向聯(lián)系，通過借助移動設備設置客戶端，可以實時查看項目所需要的信息，真正實現(xiàn)項目合作的可移動辦公，提高項目的完成精度。  

（責任編輯：奚雅青）