装配式建筑中BIM模块化设计方法的应用

装配式建筑中 BIM模块化设计方法的应用

金爱民 应 振 胡瑾亮

永康市规划建筑设计有限公司 浙江 永康 321300

摘要：随着科学技术的快速发展，建筑行业的信息化显得日益重要。BIM设计和管理新方法的开创，打破了传统方法在建筑工业化发展中的瓶颈，促使建筑设计向标准化、模块化快速演进。特别是在房地产设计中，通过BIM模块化式设计，将优化好的单元模块组装成整体模型，不但使设计效率和质量得到显著提升，还能够促使设计模块化、标准化，减少装配式建筑构件生产中模板数量，有利于控制工业化生产成本和后期管理维护。

关键词：装配式建筑；BIM模块化设计；应用

1装配式建筑与BIM模块化设计

1.1 BIM技术及其应用特点

建筑信息化模型（BIM）建立的核心是在利用参数化技术的基础上建立工程三维模型，并将完整的模型信息构建为数字化信息的系统，从而做到与现实建筑工程整体信息相一致，实现可见即可得的效果。BIM技术还具有助于实现各工种协调设计、可视化交图、模拟施工过程、信息管理等特点。BIM可以通过对建筑的数字化、信息化模型整合，在项目的全寿命周期中共享和传递实时信息，为建设项目的设计、施工、运营等各个环节提供了相互协调、互为完善的工作平台。BIM技术的应用在提升项目设计效率、提高施工质量、节约施工成本、缩短施工工期等方面发挥着重要作用。

1.2模块化设计基本原理

模块化指以模数化为标准的功能区块，是根据特定空间的功能和尺寸协调归并来划分的模块。并由标准模块和非标模块组合成为具有某种特定功能及结构的单元，与其他组件（或模块）通过规范的标准接口连接构成相对更大的组件、部件或系统。更倾向于把适合的功能模块放置于同一单元中，并对单元模块进行集成，从而完成建筑整体设计。

1.3装配式建筑与BIM技术结合使用优势

BIM技术与装配式建筑相结合的应用模式是必然发展趋势。可以从装配式建筑设计阶段就使用BIM软件为其建立相关可视化模型，将建设整体协调拆分成所需的标准预制构件，并将全部构件的详细参数、构件节点信息导入数据库，在BIM协同设计平台上进行和协调优化，从而实现预制构件属性标准化、精细化设计。可在BIM平台中将装配式建筑工程的各个阶段进行三维模拟，能够有效地发现项目的设计、施工和维护等各个环节易出现的矛盾，并较对众多预制构件信息参数间的装配误差，能够避免在实际工程建设和管理中出现不可逆的严重问题，从而提高装配施工效率和质量。BIM作为信息化平台，还可以为装配式建筑提供全寿命周期的信息管理，能够为整个过程的管理和维护提供信息支持。

2模块化设计的具体方法

本文就以房产开发设计过程为例介绍模块化设计方法。模块化设计可分为户型内优化设计、户型间协调设、楼层组合设计和建筑整体的协同设计这四个主要阶段，详细过程和要领如下：

2.1户型内优化设计

首先由建筑设计师根据户型的功能要求，组合设计相应的户型，并由结构工程师根据户型的结构布置从选用相对应的结构构件进行组合设计，设备工程师根据户型的功能及结构方案选择设备模块，进行工种内设计校核。完成后再进行建筑、结构、设备各工种间进行空间协调和碰撞检查，避免发生构件之间的碰撞导致施工中修改，完成户型库的建库。标准化、系列化的户型库可以提高协同设计的效率，为模块化的精确设计奠定坚实基础。

2.2户型间协调设计

户型间协调设计是指将设计师选择的户型，通过能够传递户型功能的结构接口组成建筑单元。建筑单元是指将有机联系的构件经过协调整合而构成的有序协调的建筑整体，其中各构件既具有相对的独立功能，相互之间又有紧密的联系。把户型间连接共享的构件就称之为“接口”，其作用不但是建筑系统中的一部分，而且是户型之间进行组合设计的中间体。

户型间协调设计主要是解决接口的有关问题，根据构件的共享部位可以分为重合接口和连接接口两类。重合接口是指共享部分重合的构件，连接接口是指协同共享，没有重合，将其它模块连接起来的构件。剪力墙住宅体系中建筑、结构户型之间大部分的接口是重合接口，在设备户型之间的接口主要是连接接口。不同专业重合部分的构件也有差别，在建筑户型间重合的部分主要有内墙、内隔墙，在结构户型之间重合的部分主要有框架柱、剪力墙。户型之间接口的解决方法通常是:在户型间协调设计阶段，将重合接口中重叠的构件删除其中一个，保证建筑整体的完整性。

2.3楼层组合设计

楼层组合设计是指设计师完成的户型间设计通过添加附属构件组成建筑楼层的设计过程。一般建筑分为地下室、首层、标准层、设备层、顶层等，建筑层是由建筑户型及附属构件组合而成，也是建筑系统的重要一部分。

一个完整的建筑层应包含户型、楼梯间、电梯间、前室、走廊、空调板、水暖井等。工程项目中户型是业主主要活动的场所，走廊、空调板等可以称作为附属构件。只有在组合设计中将附属构件和户型协调连接，才能称之为完整的标准层。在设备设计中走廊含有许多管线，将户型中的管线串并联起来，水暖电的主要干道应分布在水暖井里面，因此楼层设计对设备设计显得尤为重要。

2.4 建筑整体的协同设计

建筑整体的协同设计是指设计师将设计好的楼层通过添加连接各层间构件及附属设施，组合成完囊建筑系统的过程，并保证一栋建筑内部建、结构及设备间准确协调工作。建筑整体的协同设计通过专业内协调设计和专业间协调设计来完成。专业内设计主要是依据相关规范进行深化设计，以满足各专业内协能要求。专业间协调设计则在各专业间进行碰撞检测及空间调整，满足各专业空间和功能要求，以便施工顺利进行。

3 BIM和模块化技术在装配式建筑设计中的意义

由于BIM技术能够涵盖建设项目的各个阶段，可以根据设计和实施过程中反馈的信息来对模块的组合、接口设计进行及时调整以符合工程实际需求。在BIM平台信息监管下可以达到建造方式模块化，实现相近用途装配式建筑的设计和施工标准化，以达到设计精细化，施工工厂化，不但可以提高建筑全生命周期的效能，实现绿色节能的社会目标。例如设计住宅时，可利用BIM系统对其户型和标准层进行模块化设计，并对相应模块空间进行优化组合，将所需功能模块信息储存为特定的族库。在建设过程中只需调取含相应模块的族库进行组合搭建，即可高效的完成设计工做，也有利于各种构件进行工厂化生产，模块化组装，充分发挥装配式建筑的忧势。而且在BIM信息系统监管下，能够及时对现场施工和动维进行优化指导，提高了从设计、生产、施工及运维各阶段中各专业配合默切度，从面节约了全生命周期建设和运维总成本。

今后，在我国装配式建筑的发展中，需要在预制构件标准化，BIM与模块化结合的设计方法必将有利于推动装配式建筑在建筑行业内的广范应用，进而推动我国建筑工业化体系建设快速发展。

4结语

目前我国有关模块化设计与集成技术还相对比较欠缺，建筑工业化发展较为困难，为装配而装配的现象广泛存在。而在BIM平台下的模块化设计方法与装配式建筑相结合，有利于提高设计精细度和施工效率。通过对BIM技术的利用，能确保模块化精准设计，确保建筑装配施工顺利开展，促进我们建工业化健康发展。

参考文献

[1]BIM技术在土木工程中的应用[J].林启航.住宅与房地产.2019(33)

[2]BIM技术在土木工程中的应用具体措施探讨[J].车金枝,宋欣.住宅与房地产.2019(33)

[3]BIM技术及其在建筑设计中的应用研究[J]. 王跃颖.  住宅与房地产. 2018(27)