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摘要：本文结合工程实例主要阐述基于BIM技术的装配式建筑设计的方法及具体应用，帮助设计人员方便、准确、有效的设计，让项目管理人员更好地管理建筑全生命周期。此外，本文还根据目前已施工的工程项目提出了基于BIM技术的装配式建筑设计在应用中常见的问题及建议，希望对今后类似的装配式建筑工程设计提供帮助。
关键词：BIM技术；装配式建筑；建筑产业化
1 引言
本文探讨基于BIM技术的装配式建筑设计技术，主要内容包含以下几个方面:（1）基于BIM的装配式建筑设计思路及方法。（2）基于BIM技术中族库的创建过程等技术进行装配式建筑预制构件库的创建与使用。（3）装配式建筑结构BIM模型的优化。（4）结合威海创新经济产业园一期工程工程，论述基于BIM技术的装配式建筑设计技术实际应用过程中常见的问题及建议，推动BIM技术在装配式建筑设计过程中的落地应用。
2 BIM技术以及装配式建筑简述
（1）BIM技术的概念
建筑信息模型是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、 可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。将建设单位、设计单位、施工单位、监理单位等项目参与方在同一平台上，共享同一建筑信息模型。
（2）装配式建筑的概念
装配式建筑装配式建筑也被称为建筑工业化，就好像造汽车一样盖房子，工厂生产好的房子所需的各个构件，如板、梁、柱等，然后运到施工现场，现场组装，拼接成建筑物。这种建筑的优点是建造速度快，受气候条件制约小，节约劳动力并可提高建筑质量。
3 基于BIM技术的装配式建筑设计研究
3.1 基于BIM的装配式建筑设计过程
传统装配式建筑设计中装配式建筑模型尺寸过于繁琐，模块化发展不够，设计的标准化和产业化存在不足，不利于工业化和自动化的发展。因此，必须对传统装配式建筑设计思路进行改革，建立基于BIM技术的 “整体设计分析”转变为“分割再重组”的设计思路。具体的设计思路应该分为以下几个阶段：(1)装配式建筑设计思路的形成和完善；(2)建立以BIM模型为基础的装配式建筑构件库；(3)建筑BIM模型整体分析、优化；(4)BIM模型的建筑实际应用。
3.2 基于BIM技术的产业化装配式建筑设计的方法
3.2.1 BIM与装配式建筑的结合点
（1）基于Revit和装配式建筑的BIM模型为对象的组件
在Revit模型，模型分为主体图元和构建图元。在装配式建筑结构中，同样是以装配式建筑墙、梁、板等为对象。BIM模型与装配式建筑互相对应，构件形式相仿，这就为BIM在装配式建筑中的应用提供了非常便利的条件，打下了良好的基础， 两者不谋而合。
（2）装配式建筑楼宇标准化BIM技术管理
BIM是一个系统化构成，包括许多应用软件，其中目前应用最广泛的是Revit建模软件，在Revit软件中有这一个 “族”的概念，其形式与装配式建筑中的构件契合度极高，都是作为单元化的信息模型，在Revit中“族”既可以作为单体信息载体，又是整体项目的重要组成部分。
（3）BIM技术实现装配式建筑建筑的精细化表达
产品设计、构件的工厂生产、施工现场安装时装配式建筑的三个阶段，其中设计阶段包括：前期方案设计阶段、建筑结构电气设备等各专业深化设计阶段、工厂生产二次设计阶段。在工厂生产阶段要求构件生产必须精确无误。因此应用BIM技术代替与传统的CAD设计，将2D设计转变为三维可视化BIM模型，在项目设计中采用标准化设计，并在建筑在工程中的加以应用，建立BIM可视化模型。
（4）自动统计元件表
基于Revit项目BIM模型和组件是一个丰富的信息数据库，可用Revit建立各种构件的明细表，其中包括各种建筑构件的数量，也可以计算装饰面材的用量，这样的统计功能为工程量的计算提供了详细的一句，大大的减少了人工的工作量。
3.2.2基于BIM技术的产业化装配式建筑结构设计的方法
BIM技术在装配式建筑住宅产业化理念的应用结构设计方法是：每个建筑项目是由自身特性的，但我们可以通过产品标准化、构件模块化，建立强大的技术集成住宅产业化装配式建筑结构，在Revit中对每个构件所需的参数进行编辑，在工程结构设计中，直接标准化、可视化的设计，提高构建设计的准确性，并将其作为知识库储存起来，以便在遇到相同项目时可直接运用，这样可以极大的提高工作效率，并能保持自身的先进性。
4 基于BIM技术的装配式建筑设计在应用
4.1威海创新经济产业园一期工程中的应用介绍
威海创新经济产业园一期工程由威建集团投资建设并施工的威海创新经济产业园一期工程，建筑面积90963.15㎡，其中A1#塔楼24744.35㎡，A2#塔楼32520.32㎡，地下两层，建筑高度9.8米；裙房三层，建筑高度15.1米；塔楼地上24层，建筑高度104米。结构类型：A1、A2塔楼为钢框架—钢板剪力墙结构，裙房为钢框架结构。主要结构构件类型：核心筒剪力墙构件多采用L型、一字型箱型构件；周边钢柱采用方管柱、圆管柱、一字型钢柱；钢梁采用成品H型钢梁或焊接H型钢梁、箱型钢梁等。
在开工前由设计单位与我们共同基于BIM技术进行了装配式建筑结构设计，其中剪力墙钢构件、钢柱、钢梁、钢筋桁架楼承板、钢筋混凝土楼梯等构件为装配式构件。BIM技术人员根据设计图纸对各种构件进行建模，建立各种构件的明细表。
开工前我们基于BIM技术对装配式建筑的施工制作了动画进行了施工模拟，本以为可以顺利地开工建设了。然而我们在考虑准备装配式建筑构件进场，可是设计图纸中的构配件规格、尺寸在我们当地及周边城市都很难采购到，综合考虑很难按照原设计图纸方案施工。为此了我们又和构配件生产厂家进行了沟通交流，将我们比较容易采购到的构配件规格、尺寸等信息反馈到杭州某设计院，设计院又重新调整图纸，我们BIM模型及施工模拟等也都相应的进行了调整，浪费了大量的时间、人力、物力，耽误了施工进度。因此建议：
（1）在项目规划审批立项前，对项目所在区域的构件生产能力、施工装配能力、现场运输与吊装条件等进行技术评估。提前综合考虑将计划选用的构配件生产厂家的产品信息反馈给设计院。构件生产厂家未定，构件中多种配件的型号不能确定，钢筋下料表，配件表，配件定位等需在厂家确定后修改，各厂家生产线存在差异，在厂家确定后，预制构件下料图需要修改，然后进行后续作业。
（2）施工图阶段
建设单位要与设计团体、各个厂商，结合装修、功能使用、施工、运输等多种工况条件深入设计，合理划分构件，与项目设计团队互相沟通，做到多专业协调统一，并可同步报审。
（3）构件深化设计阶段
由设计团体给出所有预制构件加工图，能满足工厂预制、施工装配等相关环节承接工序的技术和安全要求，各种预埋件、连接件设计应准确、清晰、合理，并完成预制构件在短暂设计状态下的设计验算。
4.2 各构件常出的问题
（1）预制叠合板
例如，管线集中处，穿洞困难。预留接线洞口容易在浇筑混凝土时偏位。管线直角转弯较多，穿线困难。桁架叠合板上开洞须工厂提前预制，否则容易裂缝。墙板临时支撑固定时易破坏预埋管线等等。
（2）全预制空调板、太阳能托板
常见的有，钢筋外伸较长，运输时钢筋易损伤和钢筋联通，形成冷桥。
（3）预制楼梯
第一，楼梯休息平台采用叠合板，安装时较麻烦。第二，自重较大，吊装时综合考虑塔吊能力。
（4）预制梁、柱
①预制混凝土梁、柱：梁柱节点处，钢筋碰撞较多，需要调整梁柱配筋，减少钢筋数量，增大直径。间距过大处再增加构造钢筋，这就会造成成本的增加。
②预制钢结构梁、柱：外墙挂板需要提供支座位置，在工厂精确预制。
4.3关于装配整体式建筑设计的几点建议
①根据模数协调原则（少规格，多组合），提高效率。
②同现浇的施工图设计完全相同，应考虑下一步拆分设计的合理性，经济性。
③解决好连接节点和部品之间“错漏碰缺”。
④实现基于BIM平台的预制构件设计。
5 结语
装配式建筑的推广离不开自身的科学发展，装配构件的设计、生产、装配必须做到全流程有效管理，通过BIM 技术能够提高装配式建筑的设计、生产和施工水平，可以避免建筑项目在建设过程中出现错、漏、缺等施工问题，让装配式建筑各个环节紧密协作。通过BIM技术的应用，装配式建筑将整合建筑的全生命周期，实现工业化、信息化的全方位发展。
参考文献：
[1]姬丽苗. 基于BIM技术的装配式混凝土结构设计研究[D].沈阳建筑大学,2014.
[2]梅玥. 基于数字技术的装配式建筑建造研究[D].清华大学,2015.
[3]张超. 基于BIM的装配式结构设计与建造关键技术研究[D].东南大学,2016.
论文作者:王文超,苗延佟,于明龙
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第21期
论文发表时间:2018/1/5
标签：建筑论文; 构件论文; 技术论文; 建筑设计论文; 模型论文; 威海论文; 钢筋论文; 《建筑学研究前沿》2017年第21期论文;