BIM 技術(shù)在某高層公寓裝配式設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

黃振邦，李 欽，胡晟銘

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東廣州 510010）

0 引言

伴隨著城市化的進(jìn)程，建筑行業(yè)得到了蓬勃地發(fā)展，最近幾年裝配式建筑也呈現(xiàn)出了良好的發(fā)展趨勢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019 年全國新開工裝配式建筑面積較2018 年增長45%，近4 年年均增長率為55%[1]。由此可見，裝配式建筑得到了國家的認(rèn)可和大力推廣。

BIM（建筑信息模型）是在建設(shè)工程及設(shè)施全生命期內(nèi)，對其物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，并依此設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營的過程和結(jié)果的總稱，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性等特點(diǎn)[2，3]。裝配式建筑是指由預(yù)制部品部件在工地裝配而成的建筑，其最大的特點(diǎn)是建筑部品由車間加工完成，進(jìn)行現(xiàn)場大量裝配作業(yè)，具有很高的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化和管理信息化[4，5]。BIM 技術(shù)給裝配式建筑實(shí)施提供了一個優(yōu)質(zhì)的協(xié)同工作平臺，可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理和工業(yè)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。隨著裝配式建筑的大力推廣，BIM 技術(shù)的日漸成熟，兩者的結(jié)合必然受到各專業(yè)工程師、施工單位、構(gòu)件廠及業(yè)主等的關(guān)注和認(rèn)可。本文以某高層公寓項(xiàng)目為例，探索BIM 技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，希望BIM 技術(shù)成為裝配式設(shè)計(jì)中先進(jìn)的工具和技術(shù)手段，從而推動裝配式產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于深圳市龍華新區(qū)街道，地塊南側(cè)緊鄰龍峰一路，東側(cè)緊鄰泊松路，建設(shè)用地7503.9m2，總建筑面積48957.11m2，設(shè)2 層地下室，地上有3 層商業(yè)裙樓及3 棟塔樓（1 棟A、B、C 座）組成，其中1 棟A、B 座為住宅，1 棟C 座為公寓，本文以1 棟C 座公寓為案例進(jìn)行分析研究。1 棟C 座塔樓為剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑高度71.450m，共21 層，標(biāo)準(zhǔn)層層高3.050m，其中4～21 層實(shí)施裝配式建筑，采用的預(yù)制構(gòu)件種類有：預(yù)制外墻、疊合板、預(yù)制樓梯、輕質(zhì)條板。

2 BIM 技術(shù)的綜合應(yīng)用

本項(xiàng)目根據(jù)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)認(rèn)定實(shí)施方案的要求，綜合考慮裝配式建筑特點(diǎn)，將BIM 應(yīng)用貫穿于項(xiàng)目建設(shè)全過程，在項(xiàng)目建造過程中結(jié)合實(shí)際情況綜合應(yīng)用BIM 信息化技術(shù)，輔助項(xiàng)目順利進(jìn)行。

在設(shè)計(jì)階段的主要工作內(nèi)容分為兩方面：①全專業(yè)（建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣）設(shè)計(jì)BIM 模型的建立；②BIM 技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，包括戶型分析、構(gòu)件拆分、工程量統(tǒng)計(jì)、管線碰撞

檢測、預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)等等。通過BIM 技術(shù)應(yīng)用解決了如下問題：通過BIM 三維模型的建立，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件三維拆分設(shè)計(jì)和尺寸推敲，并對外立面分縫合理性進(jìn)行驗(yàn)證。通過對戶型的細(xì)化建模，輔助設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)戶型內(nèi)部家具、開關(guān)插座等點(diǎn)位布置合理性的判斷。通過BIM 機(jī)電模型的建立，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管線碰撞檢測，對管線相對集中的部位，減少平面交叉，對管線影響凈高的部位，反饋設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，有效避免凈高不足。通過BIM 模型進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)，極大地提高了工作效率，提高了圖紙質(zhì)量。

2.1 全專業(yè)BIM 模型建立

設(shè)計(jì)階段BIM 模型包含建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣五個專業(yè)，如圖1 所示。通過BIM 土建模型的建立，實(shí)現(xiàn)了預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆構(gòu)件的精確模擬、預(yù)制構(gòu)件的精細(xì)拆分及各類構(gòu)件數(shù)據(jù)的快速準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)；同時通過BIM 機(jī)電模型建立和對戶型的細(xì)化，實(shí)現(xiàn)管線碰撞檢測和戶型內(nèi)部點(diǎn)位的核查。

本項(xiàng)目土建模型包括現(xiàn)澆梁、板、剪力墻以及預(yù)制外墻、疊合板、預(yù)制樓梯、輕質(zhì)條板、普通隔墻等。此外，土建模型中還整合了精裝模型，包含各戶型內(nèi)的家具、設(shè)備等等。給排水模型包括給水系統(tǒng)，污廢水、雨水等排水系統(tǒng)以及消防系統(tǒng)。暖通模型包括加壓送風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)。電氣模型包括公共走道的強(qiáng)電橋架、插座、開關(guān)及燈具。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層全專業(yè)BIM 模型

2.2 標(biāo)準(zhǔn)戶型設(shè)計(jì)

公寓標(biāo)準(zhǔn)層主要由四種戶型構(gòu)成，分別為A、B1、B1’、C1 戶型。其中A 戶型90 套，B1 戶型36 套，B1’戶型18 套，C1 戶型54套。通過BIM 模型可以快速統(tǒng)計(jì)戶型數(shù)量，并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化戶型比例。標(biāo)準(zhǔn)戶型中包含土建機(jī)電全專業(yè)構(gòu)件，同時放置住戶需求的家具及生活設(shè)備，可以很好地三維展示戶型，從而進(jìn)行相關(guān)戶型分析。此外，通過標(biāo)準(zhǔn)戶型拼裝標(biāo)準(zhǔn)層，標(biāo)準(zhǔn)層快速生成標(biāo)準(zhǔn)層立面圖，從而輔助建筑立面設(shè)計(jì)。

2.3 三維預(yù)制構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)

通過設(shè)計(jì)提供拆分平面圖，利用BIM 模型進(jìn)行三維構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)，對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行尺寸推敲及外立面分縫合理性驗(yàn)證，并生成以下直觀的三維拆分圖，如圖2 所示。在BIM 模型中對各類構(gòu)件賦予不同顏色實(shí)現(xiàn)區(qū)分，使不同類型構(gòu)件在三維展示中一目了然。通過模型快速統(tǒng)計(jì)出各類預(yù)制構(gòu)件的數(shù)量，其中預(yù)制外墻90 個，預(yù)制樓梯68 個，疊合板416 塊，從而計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件的比例。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)層預(yù)制構(gòu)件拆分圖

2.4 工程量統(tǒng)計(jì)

通過BIM 手段，直接匯總標(biāo)準(zhǔn)層原始數(shù)據(jù)，得到所有標(biāo)準(zhǔn)層構(gòu)件真實(shí)、詳細(xì)、直觀的尺寸、面積、重量、數(shù)量等工程數(shù)據(jù)，為項(xiàng)目工程量概算與成本預(yù)算帶來有理有據(jù)的支持。此外，通過BIM明細(xì)表功能提取各類預(yù)制及現(xiàn)澆構(gòu)件的長度、面積、體積等信息，最終計(jì)算出裝配式評分計(jì)算書所需的各項(xiàng)指標(biāo)，極大地提高了工作效率。

2.5 管線碰撞檢測

通過給排水、暖通、電氣專業(yè)BIM 模型的建立，對設(shè)備管線碰撞進(jìn)行檢測，重點(diǎn)檢查了走道、管井出管處、衛(wèi)生間等位置，把設(shè)備與土建碰撞情況、設(shè)備間碰撞情況反饋給設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。標(biāo)準(zhǔn)層機(jī)電BIM 模型如圖3 所示。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)層機(jī)電BIM 模型

2.6 預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目預(yù)制構(gòu)件中疊合板的出圖量是最大的，疊合板構(gòu)件也是最簡單最標(biāo)準(zhǔn)化的，結(jié)合Revit 二次開發(fā)的插件，實(shí)現(xiàn)了疊合板構(gòu)件詳圖智能化出圖，極大地提高了出圖效率，減輕了工程師的出圖壓力，可以把更多的時間投入到設(shè)計(jì)優(yōu)化中去。通過插件拆分疊合板、布置鋼筋、吊點(diǎn)、線盒以及其他預(yù)埋件，同時生成相應(yīng)明細(xì)表，完全可以達(dá)到構(gòu)件加工圖的要求，滿足生產(chǎn)廠家的各項(xiàng)需求。

3 結(jié)語

綜上所述，通過BIM 技術(shù)在高層公寓裝配式設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐證明，BIM 技術(shù)的優(yōu)勢得到了淋漓盡致地展現(xiàn)，極大地提高了工作效率，保證了圖紙質(zhì)量，同時也為BIM 技術(shù)和裝配式設(shè)計(jì)的融合提供了參考和借鑒。隨著BIM 技術(shù)和裝配式建筑的深入發(fā)展，二者的結(jié)合必定成為未來的發(fā)展方向，助力建筑行業(yè)的發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)建筑的工業(yè)化和信息化。