摘要：本文结合装配式钢结构建筑实体工程，介绍BIM技术进行装配式钢结构建筑设计流程，旨在表达对BIM技术进行装配式钢结构设计的一种不同的思考，同时提供一种应用模式的思路，对BIM技术进行类似项目设计提供参考。
关键词：装配式钢结构建筑设计；BIM技术；一模多用；应用模式
1、应用背景
BIM技术从概念上包含两个层面：建筑信息模型（Building Information Model）与建筑信息模型化（Building Information Modeling），前者强调信息模型本身，后者更多是在表达一种技术与过程化的应用；目前来说，大部分设计企业对BIM技术的应用更多的是三维建筑模型与多媒体展示，在一定程度上，这是一种从广度和深度上均有欠缺的一种应用模式，且对BIM技术在装配式钢结构建筑中的定位是欠妥的，一方面，并没有通过高效率的BIM技术手段提高生产力，反而给企业带来了更多的成本投入，另一方面，增加了相关工作人员的作业内容，没有减轻工作压力，反而增加了工作负担，这些现状，导致了BIM技术并没有真正提高生产力，对BIM技术的落地也形成了阻力。根本上来说，这是对BIM技术缺乏认识导致的，同时，也对装配式钢结构建筑设计缺乏一种统筹思维。
2、应用思路
装配式钢结构建筑运用BIM技术，应该具备一种全局性的思维，装配式钢结构建筑同传统建筑设计模式不同，范围也不相同，着重点也不尽相同，传统建筑各阶段的工作边界比较明显，每个阶段中各个企业的着重点不同，各自为政，从而很难形成一条贯穿始终的主线，同时，传统建筑的设计仅仅停留在图纸阶段，其内涵也是局限于图纸本身，而非建筑的功能与内涵；装配式钢结构建筑的设计范围比传统建筑的设计范围要广，应延伸至钢结构主体与预制构件的深化设计，在设计模式上，装配式钢结构建筑是设计、生产、施工、装修和管理“五位一体”的体系化和集成化的建筑，应在设计阶段对BIM技术应用做好整体布局，发挥好BIM技术“集成”手段和主线作用的前期作用，装配式钢结构建筑的设计阶段的着重点是项目的整体利益，设计阶段的图纸仅仅是该阶段集成思维成果的体现，且二维平面图纸难以承载装配式建筑各阶段各类别大量的工程信息；BIM技术可以实现数字化虚拟，信息化描述各种系统要素，实现信息协同设计、可视化装配，工程量信息的交互和节点连接模拟等全新应用，这些应用点应以不过分增加设计人员工作量为基本原则，应在传统建筑设计模式的基础上继承与发展，所以装配式钢结构建筑结合BIM技术的设计应用模式，应从方案阶段入手，实现方案模型、设计模型、深化模型、交付模型的一模多用，形成正向工作流程，同时，不盲目对BIM技术开展全功能应用，真正意义上实现生产效率的提升，对BIM技术应用相关工作带来一些启发和助益。
设计阶段 深化阶段 融合 流程
3、项目案例
阜阳抱龙安置区住宅项目采用了钢框架——支撑结构体系，外墙均采用预制外挂墙体，内墙采用预制墙体ALC轻质混凝土条板，另外还采用叠合板、预制楼梯等预制构件，该项目一期共有11栋住宅，以其中2号住宅楼为例，其装配率为72%，该项目2号住宅楼单体标准层平面图如下图所示：
图1 标准层平面图 图2 标准层预制构件布置图
方案阶段，基于Revit平台进行初步的设计，包括场地与建筑单体的设计。
规划设计师根据业主要求、规划管理部门规定以及相关设计标准与规范进行场地的方案设计，对单体位置、轮廓高度等进行量化设计，并利用明细表功能，快速统计出相关建筑指标，待场地方案确定后将场地设计模型向建筑设计师提资，以供其进行单体建筑初步设计的深化设计（图1）。
设计阶段，建筑设计师在单体方案设计模型的基础上进行建筑单体的设计工作，建筑、结构、给排水、暖通、电气、深化等各专业，基于BIM技术进行协同设计，利用3D可视化技术建立BIM模型（图2、图3），建筑、结构、设备在同一模型上共享数字化模型信息进行协同设计，各专业间相互提资相互协调，利用BIM技术的优势，充分解决设计阶段的缺项问题、碰撞问题、理解偏差问题；钢结构装配式建筑设计中，装配率是比较重要的指标，在设计过程中，通过明细表功能快速统计出相关装配率计算基础数据，例如预制楼板面积、预制内外墙面积、管线分离比例等，同时可以实现数据与模型的实时联动修改，为项目开发管理层以及设计师快速决策提供技术支撑；待设计模型确定后，深化设计师在建筑设计模型的基础上进行预制构件拆分设计，深化设计在面对建筑设计模型时，更关注预制构件的深化设计、生产、运输及安装，在建筑设计模型与结构设计模型的基础上，对相关采用工厂预制的部分进行拆分方案布置，BIM软件可以自动进行预制构件体积重量的统计，辅助深化设计师高效的进行拆分相关工作，进行拆分工作的同时，深化设计师会把相关建议再通过深化设计初步模型提交给建筑专业、结构专业、设备专业，特别是根据预制构件的生产要求和吊装要求涉及到调整建筑尺寸、位置的情况，对结构专业提出连接件和支撑的准确定位问题，通过结构专业传递梁开孔定位信息，以及对设备专业提出精确定位以满足预制构件设计、生产时设备预埋、设备孔洞预留尺寸与定位问题（图4、图5），从而实现装配式钢结构建筑的无偏差设计与精准设计；深化设计师得到提资反馈后可以确定预制构件完整设计要求与设计信息，并修改完善预制构件设计模型，拆分工作即可完成，同时其他专业可以基于模型进行二维图纸的加工绘制，完成相关专业施工图的设计工作。
图3 场地方案设计图向单体设计图深化
图4 预制墙体中线盒、设备管线及孔洞预留
图5 设备管线在叠合楼板预先开孔
拆分工作完成后，深化设计师将预制构件模型导出为二维平面图，对二维平面图进行钢筋绘制以及相关必要的注释绘制，完成满足生产要求的预制构件深化设计图。
从方案设计到预制构件深化设计，实现基于同一个设计模型，进行不同阶段的设计信息增加、不断深化、不断完善，各个阶段工作内容逐步继承、相互融合，实现了同一模型多阶段使用，同时实现装配式钢结构住宅全过程协同设计、精细化设计。
4、应用总结
BIM技术在装配式钢结构建筑中应用广泛，贯穿包括设计、生产、施工、装修和管理的建筑全生命周期，最终实现整合建筑全产业链，BIM技术进行装配式钢结构建筑设计应用模式的研究会为其在装配式钢结构建筑全生命周期中的应用模式打好基础，在项目实践中，BIM技术的优势得到充分体现，相信这种技术必定会随着装配式钢结构建筑项目的不断实践得到不断发展与完善，也会有越来越多的装配式钢结构建筑项目应用BIM技术。
参考文献：
[1] 樊则森，李新伟.装配式建筑设计的BIM方法[J].建筑技艺，2014年 第6期
[2] 吴少博 基于BIM技术的钢结构住宅应用研究
论文作者:曹建峰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/10/28
标签：建筑论文; 钢结构论文; 模型论文; 技术论文; 预制构件论文; 阶段论文; 建筑设计论文; 《基层建设》2019年第22期论文;