設計是核心,設計院轉型在即
與傳統(tǒng)建造方式不同,裝配式建筑使設計的龍頭作用突顯,給設計提出了更高的要求。面對逐步升溫的裝配式建筑,設計院必須步履緊跟、超前準備、精細研究。裝配式建筑是一個高度集成的產(chǎn)品,設計是核心。設計對構件加工生產(chǎn)、施工工藝、維護保養(yǎng)等整個產(chǎn)業(yè)鏈的每個環(huán)節(jié)都要考慮到,并且要用BIM信息技術三維精細化設計。目前,在裝配式這條產(chǎn)業(yè)鏈上,設計仍是比較薄弱的環(huán)節(jié)。國內具有豐富的相關設計經(jīng)驗,能獨立、高質量完成裝配式建筑全過程設計的企業(yè)可能不會超過十幾家。
裝配式建筑設計的BIM方法
新型裝配式建筑是設計、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,不是“傳統(tǒng)生產(chǎn)方式+裝配化“的建筑,它應該具備新型建筑工業(yè)化的五大特點:”標準化設計、工廠化生產(chǎn)、裝配式施工、一體化裝修和信息化管理“,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。裝配式建筑核心是”集成“,BIM方法是集成的主線。
BIM與標準化設計
1、標準化BIM構件庫的建立
新型裝配式建筑的典型特征是標準化的預制構件或部品在工廠生產(chǎn),然后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場裝配、組裝成整體。在裝配式建筑BIM應用中,應模擬工廠加工的方式,以預制構件模型的方式來進行系統(tǒng)集成和表達,這就需要建立裝配式建筑的BIM構件庫。通過裝配式建筑BIM構件庫的建立,可以不斷增加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
與傳統(tǒng)建筑方式采用BIM類似,裝配式建筑的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。
3、BIM構件拆分及優(yōu)化設計
傳統(tǒng)方式下大多是在施工圖完成以后,再由構件廠進行構件拆分。實際上,正確的做法是在前期策劃階段就專業(yè)介入,確定好裝配式建筑的技術路線和產(chǎn)業(yè)化目標,在方案設計階段根據(jù)既定目標依據(jù)構件拆分原則進行方案創(chuàng)作。
BIM信息化有助于建立上述工作機制,單個外墻的幾何屬性經(jīng)過可視化分析,可以對預制外墻的類型數(shù)量進行優(yōu)化,減少預制構件的類型和數(shù)量。
4、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。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,從而使專業(yè)的協(xié)同達到更高層次。
5、BIM性能化分析
運用CFD軟件分析模擬出建筑物周圍行人區(qū)1.5m處的風速小于5m/s,冬季建筑物前后壓差不大于5pa,夏季建筑前后壓差保持在2pa左右。此外,通過項目日照、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。
BIM與工廠化生產(chǎn)
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產(chǎn),不僅能清楚表達傳統(tǒng)圖紙的二維關系,而且對于復雜空間剖面關系也可以清楚表達,同時還能將離散的二維圖紙信息集中到一個模型當中,這樣的模型能夠緊密的實現(xiàn)與預制工廠的協(xié)同和對接。
2、構件生產(chǎn)指導
在生產(chǎn)加工過程中,BIM信息化技術可以直觀的表達構件空間關系和各項參數(shù),能自動生成構件下料單、派工單、模具規(guī)格參數(shù)等,并且通過可視化的直觀表達幫助工人更好的理解設計意圖,可以形成BIM生產(chǎn)模擬動畫、流程圖、說明圖等輔助材料,有助于提高工人生產(chǎn)的準確性和質量效率。
3、通過CAM實現(xiàn)預制構件的數(shù)字化制造
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),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指日可待。
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、準確的反映整個建筑的施工過程。
2、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。
3、復雜節(jié)點施工模擬
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。
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,講裝修階段的標準化設計集成到方案階段可以有效的對生產(chǎn)資源進行合理配置。
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。
3、信息化集成
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。
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。由裝修方設計幾套模塊化的布局方案,建筑設計時可直接套用。
BIM與信息化管理
1、經(jīng)濟算量分析
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。結合工業(yè)化建筑的特點自主開發(fā)了裝配式設計插件,通過該插件可以將預制構件與現(xiàn)澆構件進行分類統(tǒng)計。通過分類統(tǒng)計可以快速對設計方案進行比選,實現(xiàn)在方案策劃階段對成本的初步控制。
2、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。
裝配式建筑必將依托BIM信息化技術,開拓出一條依托于虛擬構件庫、BIM信息化集成的BIM云平臺的全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期的創(chuàng)新應用之路 。