徐强，王璐 （吉林建筑大学，吉林 长春 130000）

1 木结构建筑发展现状

环境可持续发展问题在如今社会变得越来越受人关注。在建筑建设方面，尤为明显。在建设工程领域，木结构由于具有节能环保、环境协调性且具有良好的隔热蓄热性能，得到了建筑师们的“赏识”，越来越广泛地应用于各类建筑和寒地地区的建筑建设中。随即出现的装配式木结构建筑也逐渐在大众视野中出现，装配式建筑有组装工艺简单、施工周期较短等优点，但随着建筑的多样化趋势，由于地区气候等问题而选择不同的形式以及种类现象出现时，装配式组件会出现节点、尺寸等对应不上的问题，直接影响了建筑建造的进度。如何提高现代木结构以及因为寒地地区气候原因而需要选择多种多样的构件形式的建造效率变得尤为重要。

2 BIM技术与寒地装配式木结构建筑结合

BIM理念不断被人们熟知并很好地与装配式现代木结构建筑建造过程相结合，BIM参与建造的初期设计到后期维护等整个过程。BIM运用其数字化的属性，将建设期间所涉及的步骤以及配件等全部电脑数字化，电脑三维仿现实性装配，信息共享，且可以实现节点的数字化连接等。若处于寒地地区做建筑，可通过利用基于BIM技术的revit软件以及自带的系列能耗模拟组件对不同的结构进行数字化能耗模拟分析，优选出在相同建筑参数下的最优形态模式。所以针对寒地地区木结构建筑建造，在其过程中引入BIM技术，对于设计建造师来说，建造效率会有很大的提高；而对于更大的环境层面来说，也实现了绿色建筑的设计。

3 BIM技术参与寒地装配式木结构建筑部分运作过程分析

3.1 基于BIM的运营前置设计思维

3.1.1 运营前置概念

运营前置是指在项目计划中运用逆向思维将与项目建成后有关的要素推进到实施前的分析和考虑中。目的是提高项目建设后的运营效率以及减少项目落地后由于初期设计时候遗漏的问题等。

3.1.2 基于BIM的运营前置运作过程及优点

在项目初期，本着运营前置的理念，相关人员需要进行和建筑相关的调研以及数据收集，而BIM是一个很好的信息整合平台。通过BIM，将依据收录的信息库对具体项目进行信息输出，具有运营前置思维的BIM能够综合项目设计各方面限定条件与使用需求，得出之后项目设计决策的依据。运营前置的逆向思维在项目开始的时候，即从后期运营入手，将项目的运营现状以及问题进行解剖，从项目的整体价值链出发，考虑项目的持续发展与后续运营状况，考虑项目实质出现的规模、消费人群、技术成本、业态配置等等。这期间可通过BIM的可展示整个建筑生命周期的强大功能作为依据进行参考，例如城市规划、造型能耗设计、建筑造价等多个方面，从而提出系统的有效可行的解决方案。

3.2 基于BIM的多专业协同设计

3.2.1 多专业协同设计含义

建筑、结构等不同专业设计人员在同一个平台下共享信息模型。将各自专业的BIM模型设计完成之后，汇集到同一个建筑模型中，在通过碰撞检查，有相撞冲突的部分再重新修改，最终生成施工图（图1）。

图1 基于BIM的协同设计工作流程示意

3.2.2 基于BIM的多专业协同设计运作流程框架及意义

前期准备：寒地地区项目审批之后，通过BIM技术建立各个专业相关模型文件，运用同一个平台，实现共同设计建模。

协同实施：首先由建筑专业的设计人员按照户主的需求进行方案设计，同时结构、机电等其他专业设计人员及时参与其中，建筑专业建立建筑模型、结构专业设计结构模型、机电专业建立机电模型，各专业协同设计。

施工图碰撞检查：多专业模型组合成一个完整的拥有全部信息的BIM模型，进行碰撞检查，解决管线交叉、结构冲突等相关问题，不断修改，不断完善。之后再进行碰撞监测及优化，生成最终BIM模型以及图纸以及各种保留的数字化数据。

一个建筑项目的完成需要多个专业的共同参与，但每个专业都有各自的特点，若采用BIM的多专业协同设计，各个专业在同一个平台下共享信息模型进行同步设计，通过碰撞检查，快速地发现问题以及矛盾，及时解决，节省时间以及避免资源的浪费。

3.3 基于BIM的模块化设计

3.3.1 模块化的含义

模块化建筑通常由几个模块化单元组成，这些单元是电气等控制单元，将相同或不同功能的模型进行选择和组合，形成不同的建筑产品，此为模块化设计方法。

3.3.2 基于BIM的模块化设计过程及好处

首先，对现有的建筑部品进行模块化构件分类，在BIM软件中形成装配式建筑预制构件，分为了结构体构件、围护体构件等构件模块数据库。

其次，通过BIM平台模块化的选择和合作，用户可以与设备厂家研究从产品模型库中选取最优的平面功能模块和组件产品。产品选择后，各个专业的设计人员开始对建筑进行设计，并将组件信息整合到BIM中，形成完整的信息模型。

最后，设计完成后，进行构件的生产和组装。模块组装完成之后送到现场进行拼装，完成整个项目的落地建成。

由于大部分工厂数字化生产与组装，最后到场地再进行拼装，这提高了构件生产与组装的精确性。同时也可以在短生产周期内大批量生产，降低生产消耗，绿色施工，实现可持续发展。

3.4 BIM针对寒地气候的建筑能耗分析

3.4.1 木结构建筑能耗现状

在我国东北特别是严寒地区，木结构建筑发展情况并不理想。并且，建筑在寒地城市面临的最大挑战是其本身的寒地适应性以及建筑的防寒防风构造，这就迫使建筑的体型系数不能过大，极大地限制了寒地城市建筑形态的多样性。然而，因木结构建筑形态极为灵活，对比其他建筑类型而言，优势较为突出，且有良好的环境适应性，对环境的影响也比较小。是否木结构建筑灵活多变的形态可以在保证其低能耗的前提下改变寒地城市千城一面的呆板建筑形式这一问题得到了广泛关注。如此即需要我们寻求一条在降低木结构建筑能耗的基础上发展建筑形态的道路。所以运用BIM等技术支撑，通过能耗模拟监测，来寻找最适合当地地区最合适的寒地装配式现代木结构建筑。

3.4.2 BIM参与进行结构能耗模拟

木结构建筑主要分为梁结构、桁架结构、网架结构、悬索结构等结构六大类，文章中列举两类（图2、图3），对其分别建立相同能耗参数、相同体态特征的建筑能耗模型，对其进行对比。

图2 梁架结构示意图

图3 木桁架结构示意图

使用BIM的revit建立木结构建筑模型，建立建筑、建立楼层、划分隔墙、房间标注等，输入气象参数、房间热扰、室内设计参数等，设定参数、构建模型等工作完成后，已经基本完成全部工作。对于每种结构形式，从建筑体型、建筑开窗进行优化选择，对其进行相同体型变量建立能耗模拟计算分析，得出不同模型的能耗参数。通过不同的数据，来选择最适合寒地地区的结构建筑造型，实现能源最优化。

4 结语

随着木结构建筑的快速推广，如何提高现代木结构建筑以及因为寒地地区气候原因而需要选择多种多样的构件形式的建造效率变得尤为重要。通过BIM技术参与寒地装配式木结构建筑部分运作过程，多专业协同设计、进行结构能耗检测等，提高行业效率以及减少了设计缺陷和资源的浪费等问题。BIM与装配式建筑是信息与工业相结合的产物，基于BIM的寒地装配式现代木结构建筑，未来会得到更多人的关注，会得到建筑行业以及其他更多行业的推广与使用。