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【摘 要】装配式建筑是一种节能、环保、高效的建造方式。目前国内装配式建普遍存在现场施工管理水平不高、施工安装效率不强、各专业协调性不够等弊端。应用BIM技术进行装配式建筑的設计与施工管理，可充分发挥BIM与装配式建筑建造各自优势，更好的促进我国装配式建筑的快速发展，推动我国住宅产业化发展战略的有效实施。
【关键词】装配式建筑;正向设计;BIM
引言
装配式建筑建造与汽车生产制造过程有着相似之处，装配式建筑建造过程是将房屋建筑构造组成拆分成墙体、梁、板、柱等PC构件及其部品，在工厂流水线预制好之后运输到施工现场组装成建筑整体，有着施工现场作业量少、工期短、施工机械化程度高等特点，是我国建筑业生产模式的转型。
建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）以工程项目中不同类型的信息数据作为模型的基础，具有可视性、模拟性、优化性、可出图性和协调性五大技术特点，其在装配式建筑的建设工程的应用可显著提高设计效率、提升建筑施工质量，对推进装配式建筑的创新发展有着重大意义。
1.现阶段装配式建筑设计与施工的主要问题
1.1设计流程复杂
当前仍有大量建筑设计采用先整体设计再拆分的逆向设计传统流程，设计效率低下，且难以达到施工设计一体化衔接，发挥不了装配式建筑优势特点。
1.2节点设计复杂、工艺操作难度大
节点设计不仅直接影响建筑结构整体的可靠性， 也直接影响建筑工程造价、工程进度及其整个工程的质量与后期使用，现阶段我国装配建筑体系设计处于初级阶段，连接节点设计较复杂，构件校正、对接、固定等施工工序操作工效偏低。
1.3预制构件装配率偏低、成本控制不力
预制构件的标准化程度、装配率、预制率等对工程造价成本都有着重要的影响，构件的不合理拆分会使构件种类杂乱、规格种类增多，使得生产标准化达标受影响、建筑构件的组合不够且重复利用率低，由于多种规格的预制构件模具需要高成本投入，因而显著地增加了造价成本，使得资金投入过大造成一定浪费。
1.4预制构件施工质量受制约
装配施工节点处理及配套部品节点处理重视普遍不够，例如窗口没有预先留置安装口;预制剪力墙与隔墙之间的拼装竖直平面存在高低差与缝隙;极大地增加了处理难度，接缝处理不当会引发后期返潮长毛等问题，很大程度地影响了住宅居住品质及施工企业的商誉。
2.BIM装配一体化正向设计的必要性
2.1 BIM装配一体化正向设计模式
BIM装配一体化正向设计有“先建模，后出图”，三维可视化全方位、全过程应用等优势，主要以信息载体在同一平台上实现结构体系安全分析，装配式建筑模块集成，配套完整的机电设施，施工过程一体化的协同设计模式，同时建立标准化的各模块，使得各专业接口融合，避免在设计过程中由于信息不对称产生的设计错误和设计返工。
2.2正向设计与配套装配式建筑体系相契合
当下市场缺乏成套具有自主知识产权的装配式设计体系，且国内从设计、生产、运输、到施工全套体系的运用极少，而正向设计理念与装配式建筑特点相契合，正是BIM装配一体化正向设计与施工的迫切需求。采用正向设计服务于成套的装配式建筑体系，把先进的装配式技术实现出来，对突破装配式建筑发展瓶颈，发挥装配式建筑高效建造的优势，驱动创新发展具有重要的含义。
3.BIM在装配式建筑工程设计阶段中的应用
从设计源头开始，利用BIM的可视化特点进行装配式可视化设计，为装配式建筑全过程、全专业、全产业链、全方位的信息化高效、高质量建造奠定基础。
3.1装配式体系的拆分
运用ABAQUS对装配式建筑在水平往复荷载作用下的受力性能进行有限元数值计算分析，在Ansys软件中利用Revit模型信息从结构角度分析装配体系拆分原则，结合实验结果分析结构连接节点参数、配筋率、墙体配筋率对整个建筑体系的抗震性能影响。
3.2构建装配式体系配套族库
BIM Structure建模与Tekla Structure结合进行族库模型建立，可先使用Revit软件中5级分类构建装配式结构体系构件、装配细部节点及配套部品族库，再利用Tekla Structure软件对每个参数化节点配筋，将各个构件参数化，最终汇集形成标准化构件库。设计师可以直接调用已有族库建模，既可减少重复建模率，又能提高建模准确率。
3.3装配式建筑构件设计
在装配式建筑构件生产阶段，BIM可视化设计起着重要的作用，传统的装配式建筑PC构件生产情况如下：预制构件厂通过设计院提供的各类PC构件的二维图纸，进行人工“读取”二维图纸上的建筑信息并进行构件的生产，BIM可视化正向设计直接调取族库进行设计，并可把装配式建筑信息（材料、钢筋水泥参数、尺寸型号）参数化编码，预制构件厂的生产设备系统直接读取构件的编码信息，免除人工“读取”二维图纸过程，有效避免人工误差。
4.BIM在装配式建筑工程施工阶段中的应用
4D施工虚拟仿真可对装配式建筑体系的节点形式进行细致的表达，预先发现建筑施工方案可能存在的问题，进行施工方案间隙碰撞、时间碰撞等碰撞优化，降低返工、工程事故等的发生概率，同时通过复杂细部节点施工模拟仿真（可视化技术交底）帮助装配施工工人准确的掌握装配节点连接施工工序，提高装配质效和安全性，降低施工风险。
基于BIM技术的施工全过程协同管理的特点，可通过电子信息表收集PC构件信息，同时依据施工进度计划灵活调配现场资源，确保特定施工区域的PC构件数量满足施工的要求，有效避免预制构件厂PC构件堆积过量或施工现场材料短缺的问题，减少构件管理与堆放时间与成本。此外，基于RFID识别技术通过移动设备，如手机、平板电脑等登陆云端平台进行异地指导施工，也可对构件的完成质量指示、参数属性等信息进行实时查看，实现动态检测装配施工与质量。
5.结语
发展装配式建筑是我国建设行业转型升级的必然之路，BIM技术与装配式建筑建造的结合是促进装配式建筑高效建造的有效手段，BIM技术在装配式建筑中的应用可从设计源头开始全方位的提升装配式建筑建筑质量与效率，对促进我国装配式建筑的快速发展有着重要意义。
参考文献
[1]陈敬武，班立杰.基于建筑信息模型促进装配式建筑精益建造的精益管理模式[J].科技管理研究，2020，40（10）.
[2]王长胜，蓝杰.BIM技术在装配式建筑工程施工中的应用研究[J].智能建筑与智慧城市，2020（07）：70.
[3]卢睿.基于BIM的装配式建筑一体化协同设计[J].安徽建筑，2020.27（5）：159-160.
[4]何增平.装配式建筑BIM虚拟安装施工技术[J].福建建设科技.2020，（1）：100.
[5]Abanda， F. H.，Oti， A. H.，Tah， J. H. M..Integration of Lessons Learned Knowledge in Building Information Modeling[J].Journal of construction engineering and management，2018，144（9）.
基金项目：2019年度吉林省大学生创新创业项目《装配式混凝土剪力墙结构可视化正向设计与施工》（项目编号：202010191074）。
【关键词】装配式建筑;正向设计;BIM
引言
装配式建筑建造与汽车生产制造过程有着相似之处，装配式建筑建造过程是将房屋建筑构造组成拆分成墙体、梁、板、柱等PC构件及其部品，在工厂流水线预制好之后运输到施工现场组装成建筑整体，有着施工现场作业量少、工期短、施工机械化程度高等特点，是我国建筑业生产模式的转型。
建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）以工程项目中不同类型的信息数据作为模型的基础，具有可视性、模拟性、优化性、可出图性和协调性五大技术特点，其在装配式建筑的建设工程的应用可显著提高设计效率、提升建筑施工质量，对推进装配式建筑的创新发展有着重大意义。
1.现阶段装配式建筑设计与施工的主要问题
1.1设计流程复杂
当前仍有大量建筑设计采用先整体设计再拆分的逆向设计传统流程，设计效率低下，且难以达到施工设计一体化衔接，发挥不了装配式建筑优势特点。
1.2节点设计复杂、工艺操作难度大
节点设计不仅直接影响建筑结构整体的可靠性， 也直接影响建筑工程造价、工程进度及其整个工程的质量与后期使用，现阶段我国装配建筑体系设计处于初级阶段，连接节点设计较复杂，构件校正、对接、固定等施工工序操作工效偏低。
1.3预制构件装配率偏低、成本控制不力
预制构件的标准化程度、装配率、预制率等对工程造价成本都有着重要的影响，构件的不合理拆分会使构件种类杂乱、规格种类增多，使得生产标准化达标受影响、建筑构件的组合不够且重复利用率低，由于多种规格的预制构件模具需要高成本投入，因而显著地增加了造价成本，使得资金投入过大造成一定浪费。
1.4预制构件施工质量受制约
装配施工节点处理及配套部品节点处理重视普遍不够，例如窗口没有预先留置安装口;预制剪力墙与隔墙之间的拼装竖直平面存在高低差与缝隙;极大地增加了处理难度，接缝处理不当会引发后期返潮长毛等问题，很大程度地影响了住宅居住品质及施工企业的商誉。
2.BIM装配一体化正向设计的必要性
2.1 BIM装配一体化正向设计模式
BIM装配一体化正向设计有“先建模，后出图”，三维可视化全方位、全过程应用等优势，主要以信息载体在同一平台上实现结构体系安全分析，装配式建筑模块集成，配套完整的机电设施，施工过程一体化的协同设计模式，同时建立标准化的各模块，使得各专业接口融合，避免在设计过程中由于信息不对称产生的设计错误和设计返工。
2.2正向设计与配套装配式建筑体系相契合
当下市场缺乏成套具有自主知识产权的装配式设计体系，且国内从设计、生产、运输、到施工全套体系的运用极少，而正向设计理念与装配式建筑特点相契合，正是BIM装配一体化正向设计与施工的迫切需求。采用正向设计服务于成套的装配式建筑体系，把先进的装配式技术实现出来，对突破装配式建筑发展瓶颈，发挥装配式建筑高效建造的优势，驱动创新发展具有重要的含义。
3.BIM在装配式建筑工程设计阶段中的应用
从设计源头开始，利用BIM的可视化特点进行装配式可视化设计，为装配式建筑全过程、全专业、全产业链、全方位的信息化高效、高质量建造奠定基础。
3.1装配式体系的拆分
运用ABAQUS对装配式建筑在水平往复荷载作用下的受力性能进行有限元数值计算分析，在Ansys软件中利用Revit模型信息从结构角度分析装配体系拆分原则，结合实验结果分析结构连接节点参数、配筋率、墙体配筋率对整个建筑体系的抗震性能影响。
3.2构建装配式体系配套族库
BIM Structure建模与Tekla Structure结合进行族库模型建立，可先使用Revit软件中5级分类构建装配式结构体系构件、装配细部节点及配套部品族库，再利用Tekla Structure软件对每个参数化节点配筋，将各个构件参数化，最终汇集形成标准化构件库。设计师可以直接调用已有族库建模，既可减少重复建模率，又能提高建模准确率。
3.3装配式建筑构件设计
在装配式建筑构件生产阶段，BIM可视化设计起着重要的作用，传统的装配式建筑PC构件生产情况如下：预制构件厂通过设计院提供的各类PC构件的二维图纸，进行人工“读取”二维图纸上的建筑信息并进行构件的生产，BIM可视化正向设计直接调取族库进行设计，并可把装配式建筑信息（材料、钢筋水泥参数、尺寸型号）参数化编码，预制构件厂的生产设备系统直接读取构件的编码信息，免除人工“读取”二维图纸过程，有效避免人工误差。
4.BIM在装配式建筑工程施工阶段中的应用
4D施工虚拟仿真可对装配式建筑体系的节点形式进行细致的表达，预先发现建筑施工方案可能存在的问题，进行施工方案间隙碰撞、时间碰撞等碰撞优化，降低返工、工程事故等的发生概率，同时通过复杂细部节点施工模拟仿真（可视化技术交底）帮助装配施工工人准确的掌握装配节点连接施工工序，提高装配质效和安全性，降低施工风险。
基于BIM技术的施工全过程协同管理的特点，可通过电子信息表收集PC构件信息，同时依据施工进度计划灵活调配现场资源，确保特定施工区域的PC构件数量满足施工的要求，有效避免预制构件厂PC构件堆积过量或施工现场材料短缺的问题，减少构件管理与堆放时间与成本。此外，基于RFID识别技术通过移动设备，如手机、平板电脑等登陆云端平台进行异地指导施工，也可对构件的完成质量指示、参数属性等信息进行实时查看，实现动态检测装配施工与质量。
5.结语
发展装配式建筑是我国建设行业转型升级的必然之路，BIM技术与装配式建筑建造的结合是促进装配式建筑高效建造的有效手段，BIM技术在装配式建筑中的应用可从设计源头开始全方位的提升装配式建筑建筑质量与效率，对促进我国装配式建筑的快速发展有着重要意义。
参考文献
[1]陈敬武，班立杰.基于建筑信息模型促进装配式建筑精益建造的精益管理模式[J].科技管理研究，2020，40（10）.
[2]王长胜，蓝杰.BIM技术在装配式建筑工程施工中的应用研究[J].智能建筑与智慧城市，2020（07）：70.
[3]卢睿.基于BIM的装配式建筑一体化协同设计[J].安徽建筑，2020.27（5）：159-160.
[4]何增平.装配式建筑BIM虚拟安装施工技术[J].福建建设科技.2020，（1）：100.
[5]Abanda， F. H.，Oti， A. H.，Tah， J. H. M..Integration of Lessons Learned Knowledge in Building Information Modeling[J].Journal of construction engineering and management，2018，144（9）.
基金项目：2019年度吉林省大学生创新创业项目《装配式混凝土剪力墙结构可视化正向设计与施工》（项目编号：202010191074）。