［摘要］在社会经济和城市化水平高速发展的背景下，我国每年都会新增大量的建筑物，就事实而言，我国多数建筑的设计建造方式依然以传统方式为主。预制装配式建筑由于具有绿色节能环保等优点，受到了国家的高度重视。将BIM技术应用于预制装配式建筑住宅设计和施工中，有助于设计质量和效率的提升，同时还能为绿色施工目标的达成提供技术支持。阐述预制装配式建筑设计的关键环节，然后分析BIM在预制装配式建筑住宅设计中绿色节能的具体应用，最后得出相应的结论，希望为相关行业提供借鉴。

［关键词］建筑信息模型；预制装配式建筑；绿色节能

［中图分类号］TU17；TU208   ［文献标志码］B   ［文章编号］1001–523X（2021）06–0147–03

自工业革命以来，世界经济发展对能源十分依赖，世界经济高速发展是依靠高耗能、高污染达到的。在查阅数据资料后得知，1980年全球能源消耗量约为65.5亿油当量，而这个数字到了2010年，则变成了143.8亿油当量。中国作为世界上人口最多的国家，能源消费量十分巨大，目前仅次于美国，是全球排名第二的能源消费国家，能源消耗所带来的能源危机和环境危机，已经对我国经济发展造成了不利影响。因此，对于我国而言，保持经济发展和环境间的平衡至关重要。而绿色施工则有助于资源能源损耗的节约，从而减少对环境的污染，尤其是BIM技术的应用，可充分发挥绿色施工的优势。因此，对此项课题进行研究，其意义十分重大。

1  预制装配式建筑设计的关键环节

现代建筑工程的建造方式有2种，分别是混凝土浇筑施工和预制装配式施工，二者相比较而言，预制装配式施工更具优势。混凝土建筑施工容易对环境造成严重污染，且能源消耗量大，工期较长，因此，这种建造方式正在被预制装配式施工所取代。尤其是BIM技术的应用，推动了预制装配式建造方式的发展，使其在绿色节能中的作用得到了体现。具体表现在以下两个方面。

1.1  确定预制装配式建筑的基本模数

在预制装配式建筑中，模数化是重要的举措，其原则为利用尽量少的构件模数，组合出与需求相符的差异空间。模数网格属于多个模数构成的空间坐标网系统，这些模数包括控制门窗尺寸的模数、控制构配件断面尺寸的模数和建筑物层高的模数。而模数网的类型，分别是结构模数网和建筑模数网^[1]。

在查阅资料后得知，预制装配式建筑属于一个多种PC构件组成的集合，这些构件包括预制楼梯、隔墙与填充墙构件、预制空调板、预制叠合梁、外墙结构件等，且不同构件存在多个种类，模数网格可对这些PC构件进行协调和组织，最终使模数协调的结果成功达成。

1.2  PC构件的深化设计

建筑、结构、水暖电等专业集成设计，是PC构件深化设计的主要内容，在进行构件深化设计前，需对不同专业意见进行全面考虑，在汇总信息后，由设计人员进行设计即可。PC深化设计的流程如下所述：（1）设计院需将业主需求在遵循专业技术规程的前提条件下介入PC构件进行深入设计；（2）在设计完成后，需向设计单位转交设计图纸，同时要求设计单位对生产和安装需求进行深化。这种深化设计需业主单位全程参与，有助于设计质量的提升^[2]。

2  BIM技术在预制装配式建筑绿色设计施工中的应用

绿色化发展是我国建筑行业发展整体方向，故绿色设计施工在近些年受到了国家和相关行业的高度关注。我国住建部于2007年颁布了《绿色施工导则》，其目的在于促进我国建筑行业绿色施工的发展。各地方政府部门积极响应国家政策，分别出台了地方绿色施工导则，这些导则要求建筑企业在施工建设过程中，对“四节一环保”的绿色施工原则进行把握。在绿色施工中应用BIM技术，可提前计算建筑住宅施工所需的资源量，从而为施工单位制定资源消耗标准，提供数据方面的支持；在施工方案模拟过程中，应用BIM技术可及时找出建筑住宅施工中存在的问题，有利于保证施工质量；在预制装配式建筑过程中运用BIM技术，可帮助施工单位把控施工进度和施工质量。总而言之，BIM技术预制装配式建筑绿色设计施工中的应用，与《绿色施工导则》的“四节一环保”施工原则相符。

2.1  BIM技术在预制装配式建筑前期规划中的应用

在预制装配式建筑前期规划设计阶段，设计院可依托BIM软件构建三维数字模型，并在此基础上，分析环境对预制装配式建筑造成的影响，以达成绿色设计的目的。

（1）在BIM模型建立完成后，将其输入环境分析软件中，利用软件自带的分析功能，获得风速风向云图，在经过综合分析后，对模型进行调整，值得注意的是，调整模型需结合建筑工程所在地的气候水文条件，确保设计的合理性。以某小区为例，环境分析结果表明，该小区不同位置的冬季风速存在差距，其中，小区中部至南部平均风速不超过2m/s，中部至北部平均风速为4m/s；小区外围最大风速为4.5m/s。由此可推测出，建筑工程项目及其周边的冬季风速不超过5m/s，能够满足行人的舒适度要求。小区冬季风速模拟如图1所示。
在小区冬季风速云图分析完成后，接下来对小区夏季风速云图进行分析，在分析后得知小区中部至南部平均风速不超过1.22m/s，中部至北部平均风速为2.2m/s；小区外围最大风速为2.32m/s。由此可推测出，建筑工程项目及其周边的冬季风速不超过5m/s，能够满足行人的舒适度要求。小区夏季风速模拟如图2所示。
（2）利用软件分析场地模型的日照情况，设计人员所选择的软件为生态建筑大师。以场地环境数据模型为基础，运用日照软件分析后得知，工程项目所在地的太阳辐射量具有梯度性的分布特点，这种情况在冬季表现得尤为明显，究其原因，主要是阳光受到周围建筑物的遮挡^[3]。

设计院在获得冬季和夏季风速数据后，需结合工程所在地的气候水文条件，优化和调整建筑形式和结构，并制订与之相匹配的规划设计框架。

2.2  预制装配式建筑方案设计中BIM技术的应用

与CAD技术相比，BIM技术的应用有利于预制装配式建筑绿色节能优势的发挥。究其原因，主要是BIM技术具有模拟分析功能，这是CAD技术无法比拟的优势，通常情况下，BIM技术的运用，可使设计出错率大幅度降低，同时还能规避传统设计中经常出现的问题。BIM技术在预制装配式建筑住宅设计中绿色节能的应用，主要体现在以下2方面。（1）BIM技术的应用，有利于控制户型面积，这对于建筑住宅设计而言十分关键，设计人员可通过标准化和模块化设计的方式，实现对建筑户型和面积的有效优化，在满足居住者要求的同时，契合绿色环保的理念。（2）BIM建模软件与环境分析软件之间，应保持密切的联系，但对于环境模拟要求不宜过高，仅需为建筑前期设计提供指导即可。以建筑生态大师软件为例，作为一款绿色建筑软件，将其应用到建筑设计中，有利于设计师了解建筑平面和具体户型的日照情况。在获取这些信息后，设计师即可通过优化设计的方式，发挥出预制装配式建筑方式的绿色节能作用。

2.3  基于BIM技术的预制装配式建筑绿色节能的作用

节约资源，保护环境是预制装配式建筑须遵循的原则，施工承包方需在建筑设计过程中基于绿色节能要求，把握建筑施工所需的各项资源，减少资源浪费。而BIM技术的应用，则有助于这个目的的达成。具体表现为，施工承包方可运用BIM技术生成工程量清单，为资源控制提供依据。（1）生成预制装配式建筑工程量清单。在运用BIM技术后，建筑承包方可获得工程量清单，究其原因，主要是BIM技术可通过建立建筑工程项目三维数字模型的方式，确定工程量清单，在项目变更后，工程量清单也会发生相应的变化，具有非常高的可行性。在设计施工阶段，设计人员可利用BIM软件对工程材料用量进行计算。BIM模型构建时，需将各个构件以参数化和数字化形式输入模型中。如果建筑工程项目所设计的内容，包括非系统族，此时BIM软件所生成的工程量清单具有参数共享的特点，设计施工人员可凭借统计材料明细表，对建筑住宅项目所需材料信息加以明确^[4]。（2）统计施工现场分区的材料用量。在BIM技术应用之前，材料管理主要以人工管理为主，但这种管理方式存在诸多方面的不足，工作人员稍有疏忽，就会导致统计偏差问题的出现，如果材料采购信息和预算准确性无法得到保证，材料领用人员在领取材料过程中就不会遵循领取原则，从而造成材料的大量浪费。并且，施工材料管理不精细，无法满足项目人员对材料数据的需求，其所作出的判断和决策有待商榷。而BIM三维可视化手段的运用，可让设计施工人员通过肉眼观察的方式，对施工情况和材料使用情况进行明确，从而为建筑工程材料用量管理和控制，创造有利的条件。

2.4  BIM技术在预制装配式建筑设计中绿色节能的应用实例

某建筑住宅工程位于南方某城市，其中包括6幢小高层和21幢洋房，其中小高层的高度为50.1m，总层数为17层。建筑结构为框架剪力墙，工程基础为钻孔灌注桩基础和预应力管桩基础。本文以其中的某个高层作为研究对象。在查阅相关资料后得知，小高层属于预制装配式住宅建筑，与普通建筑工程相比，在施工方式上存在显著的差别。这一点在项目初期并未体现，但在进入设计阶段后，预制装配式建筑的特点逐渐显现，具体表现为基于设计图纸，拆分实际生产构件，并由工厂按照设计图纸生产，最后运往施工现场安装即可。虽然这种施工方式具有占地面积小、噪声小和无污染的优势，但传统二维图纸设计很难确保构件生产和安装质量。如果设计图纸出现错误，就会导致生产构件与工程需求不符，最终导致资源严重浪费。

为解决上述问题，施工承包方对BIM技术进行运营，并将其应用到建筑工程设计施工的全过程，具体应用步骤如下。首先，设计人员通过构建三维数字模型的方式，对工程施工全过程进行模拟，在发现各专业之间的对接错误后，根据显示调整和优化施工方案，解决设计图纸的问题，通过这种方式，规避因设计图纸缺陷所造成的资源浪费；其次，设计人员在设计过程中，对vasari软件进行应用，对项目实际使用阶段的室内外温度进行分析，为设计优化和调整，提供数据方面的支持；最后，通过vasari软件，分析建筑性能，这里所说的建筑性能是指建筑物耗能方向，在此基础上调整开窗尺寸，在对比分析后，掌握开窗大小与建筑节能之间的关系，在综合对比结果后，确定17%的开窗面积符合建筑节能的要求。

3  结束语

综上所述，在科学技术高速发展的背景下，众多先进的技术被应用于建筑工程领域，BIM技术就是其中的一种，其应用有助于促进预制装配式建筑工程的发展，同时还能为绿色节能目标的达成创造有利条件，建议施工单位予以重视，并积极运用，使其应用优势得到实现。

参考文献

[1]徐创新.BIM技术在预制装配式建筑设计中的应用[J].建材与装饰，2020（20）：81，84.

[2]高世超.基于预制装配式建筑的BIM技术应用探析[J].建筑技术开发，2020，47（13）：43–44.

[3]葛广洲.BIM技术在预制装配式建筑施工中的应用[J].住宅与房地产，2020（18）：194.

[4]贺红伟.BIM技术在预制装配式建筑施工安全管理中的应用分析[J].智能城市，2020，6（11）：102–103.

收稿日期：2020–09–27

作者简介：袁园（1991—），男，湖南邵阳人，助理工程师，主要研究方向为建筑技术。
［Abstract］In the context of the rapid development of social economy and urbanization，a large number of buildings are added every year in my country，but in fact，most of the buildings in my country are still designed and constructed in traditional methods. Prefabricated buildings are highly valued by the country due to their advantages of green energy saving and environmental protection.The application of BIM technology to the design and construction of prefabricated residential buildings can help improve design quality and effciency，and at the same time provide technical support for achieving the goal of green construction. This article first elaborates the key links of prefabricated building design，and then analyzes the specific application of BIM in the design of prefabricated building housing for green and energy saving，and finally draws corresponding conclusions，hoping to provide reference for related industries.

［Keywords］BIM ；prefabricated building ；green energy saving