基于BIM技術的裝配式建筑研究應用

李令令

(吉林建筑科技學院，長春 130000)

1 基于BIM技術的裝配式建筑

裝配式建筑全稱為預制裝配式建筑(Prefabricated Concrete，PC)，俗稱“拼裝房”，它是基于工業化生產方式的住宅建造技術，通過裝配、結合與連接來現澆建筑結構，然后通過構件的組合拼裝來完成住宅房屋的建造。目前，裝配式建筑為進一步提高設計施工的品質，融入了先進的BIM技術。BIM(Building Information Modeling)建筑信息模型基于三維數字技術基礎，為建筑全生命周期搭建主線，實現了建筑產業鏈各個環節的有效關聯和數據資源共享，能夠有效減少設計錯誤和工程成本。在BIM技術中包含了Tekla Structures這樣的重要設計軟件，它涵蓋了3D鋼結構細部設計、3D鋼筋混凝土設計以及項目管理模塊。

裝配式建筑技術比BIM技術更早出現。在20世紀70年代，日本就基于《工業化住宅性能認定標準》提出了可滿足國內建筑建造標準的裝配式建筑技術形式。這種建造標準形式被日本稱之為最適合自身發展的建筑建造模式，甚至在法律條文中明文規定非裝配式建筑不得生產販賣。21世紀，我國也開始研究并實踐應用裝配式建筑技術形式，并逐漸形成產業化發展規模，建立了相應的設計技術、施工與驗收標準體系。

根據BIM技術所固有的可視性、模擬性、協調性，它完全能夠與裝配式建筑技術有機結合起來，進而形成適應于當前建筑生產環境的新建筑生產管理模式。從功能表現層面來看，BIM的可視化技術內容可有效提高設計人員的設計圖紙讀圖能力，能夠快速實現信息設計與生產過程的有效對接，還能在施工項目中的各專業之間進行信息化協調。

例如，某城市經濟保障房項目正在施工，項目整體采用到了剪力墻結構，而且它的戶型具有與城市住宅相似的特征，即擁有首層、標準層和頂層等建筑結構內容，每一個建筑層都由若干個建筑單元所成，屬于典型的裝配式建筑結構。在該建筑的設計過程中，它就采用到了BIM模塊化技術理念。先將建筑整體劃分為若干層，并結合不同層次的功能需求深度分解剖析戶型模塊與附屬模塊內容，然后將兩大模塊再劃分為若干不同類別構件，最后將構件內容按照單元、層級的形式逐級設置出來。這一過程類似于“搭積木”，整體的建筑施工組成如圖1所示。

圖1 基于BIM模塊化技術的裝配式建筑 設計基本原理流程示意圖Fig.1 Basic principle flow diagram of assembly building design based on BIM modular technology

由圖1可知，基于BIM模塊思想的裝配式建筑設計施工流程是相當嚴謹的，它幾乎涉及了施工工程項目中的各個細節。在技術應用優化調整方面注重整體分解與細節把控的目的是為了有效提高BIM模塊化技術的應用水平和裝配式建筑設計與施工管理效率[1-4]。

2 案例分析——以某B預制裝配式建筑施工為例

2.1 B預制裝配式建筑工程項目的基本概述

某B預制裝配式建筑為高層住宅建筑，建筑所采用的就是預制裝配式的框架結構體系，它的總建筑面積達到4 000 m2，建筑高度56 m，擁有地上17層和地下1層。建筑擁有商鋪首層、標準住宅層和頂層。它的梁柱節點采用的是樓板預制現澆板疊合而成，它的所有構件部分全部采用工廠預制模式，預制率在85%以上。該建筑施工設計融入了BIM技術模型，整體項目運作追求智能化建設發展進程。

2.2 B建筑的BIM模型設計

為B建筑設計BIM模型需要運用到建模軟件。現結合工程項目實際情況選擇了Revit和Tekla系列軟件。在模型設計過程中，主要設計了電氣模型、水電模型和結構模型，其中結構模型部分采用到了Tesla Structures軟件，并在建模過程中充分考量建模參數，融入大量參數化構建，建立了一套標準化構件庫。具體來講，在B建筑模型設計過程中，利用Revit軟件為其構建窗臺與欄桿中的“族”結構，再利用Tesla Structures軟件開發參數化節點，為建筑施工提前配筋，如此可有效提高建筑建模的整體效率。在建筑模型轉換過程中，還采用了IFC格式文件成功導入Tesla Structures軟件中的數據內容，為BIM模型的最終構建完成提速。

2.3 B建筑圖紙的自動生成

該建筑擁有400個預制構建，其中包括70塊外墻板、102根柱子、160根主次梁、50塊樓板以及12塊預制樓梯。B建筑工程全程采用了Tesla Structures軟件進行參數化節點優化，實現了獨立配筋，即利用BIM模型參數化設計優化建筑設計過程，保證建筑整體結構的搭建在2 d內就能完成(1人工作量)。這一效率相比于傳統一周10人以上的工作量已大幅縮減，為B建筑施工節省了大量的時間成本[2]。

圖2 基于BIM模型的B建筑整體配筋模型示意圖Fig.2 Overall reinforcement model of building B based on BIM model

2.4 B建筑的碰撞檢測分析

對B建筑進行碰撞檢測分析同樣要采用BIM技術，要利用其中的Tekla Structures 3D模型進行技術性漫游操作，從微觀角度觀察整個建筑模型，深入理解技術應用內容，確保建筑結構中的全部構件節點都符合施工要求。要基于預制構件碰撞檢測試驗來優化結構件節點內容，判斷其鋼筋級別與損壞程度。例如，考慮到B建筑某一現澆鋼筋節點區域中預制梁與預制柱鋼筋的交錯密度過大，所以，在碰撞檢測試驗中還需再次采用Tekla Structures軟件對建筑碰撞進行校核管理，特別是對建筑鋼筋進行最后的檢查。然后，再通過BIM界面管理對話框列舉出全部的碰撞檢查數據，其中就包括B建筑所有的碰撞對象名稱、碰撞類型、碰撞構件以及碰撞結果數據，等等。在結果中發現B建筑項目的碰撞檢測有超過20處“鋼筋打架”的情況。設計技術人員便對建筑鋼筋的位置作出了調整，有效規避了由于BIM模型錯誤可能導致的后期二次返工問題，為B建筑項目施工節約了成本[3]。