淺析BIM技術在裝配式建筑中的應用

寇耀文　廖若寒　周良崢

【摘 要】在我國持續推進可持續發展、經濟建設逐步加深的大背景下，發展裝配式建筑是實現建筑產業化的必然要求，而信息化則是建筑產業現代化一大基本特征。在裝配建筑產業化中引進建筑信息化模型（BIM）技術，對裝配式建筑與BIM技術的特點進行詳細介紹，并與具體案例相結合展開分析，分析結果證明在裝配式建筑的整個生命周期中貫穿BIM技術，應用遠景廣袤。

【關鍵詞】BIM技術；裝配式建筑；建筑產業化；應用案例

1 裝配式建筑與BIM概述

1.1 裝配式建筑

在生產車間中預制好建筑的部品、構建、原料后，向施工現場運送加以安裝，最后采用后澆筑砼或漿錨法相連而產生建筑產品稱之為裝配式建筑[1]。板材、砌塊、盒式、升層升板、骨架板材等五種建筑類型均為裝配式建筑。因為該類建筑有很多在車間加工完畢的建筑補品，因此導致原始現澆作業大大低于裝配作業。采取建筑、裝修相融合的設計，使功能現代化、設計多元化、生產車間化、施工裝配化的模式形成，推動建筑行業轉變成節省、集成、科技、環保等現代化形式，與綠色建筑的訴求相契合。

1.2 BIM技術

Building Information Modeling即建筑信息模型簡稱為BIM，其是通過數字技術對某一建筑項目的功能、物理信息進行表述，可以將BIM技術在項目各個階段和參與方式各異的情況下完成錄入、修正、輸出項目信息等操作，擁有仿真性、可視性、改良性、協調化、可輸出圖等特征。作為項目信息協同、共享的載體-BIM技術，能夠提供給項目從策劃概念到維護拆掉整個生命周期決策根據[2]。

2 應用案例

2.1 工程概況

南京萬科上坊北面地塊6-05棟經濟適用房項目是整體型鋼筋砼架構加鋼支撐結構體系為全預制型的裝配，地上和地下分別為45層和1層，有10380m2的建筑面，建筑有45m高，是國內第一棟全預制式高層建筑。裝配式預制構件涵蓋區間為：使用預制砼框架柱作為豎直的結構主體構件；使用預制砼疊合梁作為梁；用框架結構加鋼支撐體系作為抗側向力剪力構件；預應力砼疊合板預制來作樓板；砼梯板預制完成后在標準層樓梯上使用，砼疊合陽臺板預制完安裝在陽臺上，預制K板后用作陽臺上的隔板；使用NALC板；預制好的樓板運用在下沉式或者整個廁所中。

2.2 工程實施難點

整棟樓全部預制的高層建筑項目，需要在較短的時間內完成設計、制造、施工，且保持良好的質量。即使用該種裝配式技術，應在短期內把設計到施工整個流程的所有工作高質量的實現，這時傳送和協調建筑信息的工作十分關鍵。有以下問題需要攻克：1）在設計環節。進行歸納深化，需要將預制構件彼此間的碰撞檢測精細到鋼筋層級，在短期內憑借老員工的經驗，很難完成二維圖紙辨別工作；2）制造構件環節。生產商要吃透一萬多張構件圖紙，完成計劃、制造、供應工作根本不可能實現。3）施工環節對構件進行精準迅捷的定位，高品質安裝沒有新技術扶持難以實現。以項目的特征為據，工程將BIM模擬研究中心建成，利用該技術達到項目管理的信息化。

2.3 BIM在設計階段的應用

本工程使用Autodesk Revit系列三維建模平臺建立BIM模型，對本項目的建筑、給排水、結構這些三維信息化模型構建時使用了各專業得力的設計員，并在Autodesk協同環境中實現，高效精準。在2D環境中，一張圖紙則是獨立的“小項目”，應從繪制平面展開，接著繪制剖面、立畫，然后根據項目的進程對全部圖紙進行修正。而建筑師之所以工作時間長、繁重最大的因素就是需要反復、永不停歇的更改圖紙所致，珍貴的精力和時間白白的浪費在了這一工作上[3]。而BIM技術改變了這種工作方式。即把設計搬至仿真建筑中，設計的核心并非圖紙而是在模型上，全部圖紙均在模型中直接產生，而圖紙則淪為設計的附屬品。所有視圖都有與之相應的數據庫，在其中的數據庫中完美展現視圖的各個角度，建筑師只需以自身所需隨時將視圖生成即可。從建筑模型中可生成立體、平面、3D、剖面、大樣圖等視圖。

因為在裝配中應當精細化預制構件彼此間的撞擊檢測到鋼筋層級，精細化設計員可采用TeklaStructures內部的校核撞擊管理器對鋼筋進行精細化檢查，點開后只需對要校驗的模型或構件選定之后，直接對校核這個菜單單擊方可。實現撞擊檢查，像撞擊對象的類型、名稱、對象ID、構件等全部撞擊位置會在管理器對話框中羅列出來，對表中的一個撞擊位置選中時，在模型中會用高亮的方式顯示出碰撞實體，從而方便修正和檢測。

2.4 BIM在構件生產階段的應用

建筑的設計到生產整個信息傳輸都可以在BIM模型中完成，生產環節可以提煉和更新設計環節中生成的BIM模型。在制造構件環節使用BIM的明顯優勢是信息傳送的高時效性和精準性，這從很大層面上能夠達到制造構件技術的精益。在保證精益建造的理論引導下，將BIM信息化平臺運用其中，將其集中化儲存優勢和技術功能支持的作用充分施展出來，確保實時、精準、有效的呈現整個項目全生命周期內的信息流，進而使精益生產的目的達成。

2.5 BIM在施工階段的應用

在吊裝施工構件環節。以3D-BIM模型數據庫設計完成為前提，采用施工進展信息關聯模型對象的方式，將有時間屬性的4D模型設計出來。進行Autodesk Navisworks中的API的運用，采取BIM前沿性的管理模式和質量技術辦法，能夠使傳送信息流程中的衰減率下降，確保施工質量更加優良，施工中的安全管理得到強化。使用手持便攜式電腦，進行施工管理系統研發，可對施工員確定吊裝位置給予指導，查詢構建參數特性，提示施工質量指數等，達到可追蹤整體施工質量數據的目的。

在安裝水電管線環節。在綜合標準層中，秉承綜合性原則，借助BIM的可視化成效，對各種專業管線進行妥當的布置，設立綜合性的支吊架，集約化部署各類管線，接下來透過BIM對感官成效進行檢驗，同設計交流，展開校核核算，妥當設定固定支架、膨脹節等。在地下室，對無壓力管道朝向進行改良，避免有壓力管道對無壓管道的擠壓，使用BIM模型對支吊架進行妥當設定，將同其余管線的撞擊難題處理好。在管井層，利用BIM設計創建模型，對安裝設備的方位進行改良，定位好施工序列，并且在BIM中進行管道支架的設置，對妥當性進行驗證，并采用三維建模檢驗管井維修空間的合理性。

3 結語

BIM技術在裝配式建筑中使用，能夠使工程質量和生產率卓效提升，能夠保證構建規整化、戶型規范化的裝配式建筑出爐，降低了設計失誤率，出圖率提升，特別是能夠緊密連接生產中的上下游公司，信息化推動產業化的發展模式切實完成[4]。不過在裝配式建筑中還需要化解BIM技術還存在軟件太過封閉、軟件同我國制圖標準有一定分歧、信管智能化程度低下等問題[5]，進而能保證建筑產業化得到穩健發展，進而推動建筑產業改變舊的發展模式。

【參考文獻】

[1]賈曉英.建筑工業化與工業化建筑[J].科技信息，2012，22（8）：435.

[2]美國國家建筑信息模型標準項目委員會.美國國家建筑信息模型標準（NBIMS-US）[M]2014.

[3]宮文軍，曹楊，鞏俊松.基于BIM技術的裝配式構件系統設計與優化[J].安裝，2014（1）：55-57.

[4]李新偉，李文，樊則森.北京市裝配式公租房實驗樓設計中的BIM應用研究[J].建筑技藝，2014（2）：94-98.

[5]孫鈺欽.BIM技術在我國建筑工業化中的研究與應用——以某PC住宅建筑為例[D].成都：西南交通大學，2016：90-91.

[責任編輯：田吉捷]