基于BIM技術的某建筑現代工業園區項目綜合應用研究

□ 梁承龍 彭 來 劉 芳

1 引言

隨著社會的發展，科技的進步，現代工業技術的日益革新促進裝配式建筑如火如荼的發展，建造房屋如同制造產品一樣，在工廠里生產房屋構件，然后運到施工現場進行裝配，減少傳統大量的濕作業，大大縮短建造工期，機器化作業可釋放重復、繁重的勞動力，并且綠色環保，促進可持續發展，受到行業各界人士特別關注。2016年國務院頒布《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》，提出要因地制宜發展裝配式混凝土結構、鋼結構和現代木結構等裝配式建筑，力爭用10年左右的時間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%。裝配式建筑的發展已上升到國家戰略層面[1-2]。某集團公司積極貫徹并落實新發展理念，推進科技創新，主動肩負裝配式建筑產業發展使命，致力于建筑工業化產業園投資建設、裝配式建筑及配套建材的設計、生產、研發、銷售，力爭成為一流的建筑工業化開拓先鋒。

BIM技術 (Building Information Modeling 建筑信息模型，簡稱“BIM技術”）通過多種計算機三維軟件模擬建筑物所具有的真實信息，并實現信息數據流的傳遞和各種性能的模擬與優化，得到眾多工程師和學者的青睞[3-6]。BIM技術是建筑產業信息化新的產業革命，是區別于傳統二維CAD時代下的應用模式，其核心內容也不僅僅只限于三維可視化的表達，更為關鍵的是賦予其有效建筑信息是BIM技術發展的核心動力和生命源泉，而信息化與工業化的融合是建筑業發展的必然趨勢[7]。BIM技術應用于裝配式建筑可實現優化設計、提升效率、提高施工質量、減少施工工期，最終實現資源的有效配置和建造成本的管控和降低[8-9]。

由于某集團公司既是該裝配式園區項目的建設單位，又是裝配式建筑構件的生產供應單位，因此某集團公司積極組建BIM技術團隊、編制《園區項目BIM實施標準》，綜合運用Revit、Infraworks、Civil3D等一系列BIM軟件，使建筑信息數據在項目建設、設計、生產、管理過程中得到充分應用，提升工作效率，促進各方協調溝通，為裝配式建筑發展和BIM技術應用實施提供項目借鑒。

2 項目概況

2.1 工程項目概況

園區項目初步規劃地址位于南寧市某經濟開發區，占地面積約20hm2，由生產區、生活區、辦公區三部分組成，其中主要建筑物有2棟單層綠色建材生產線；1棟單層裝配式建筑構件智能生產車間，包括1棟綠色建材實驗室、1棟院士工作站在內的相關輔助用房；2棟宿舍樓，食堂及其他輔助用房，具體如效果圖1 所示。

圖1 某建筑現代工業園區項目效果圖

2.2 應用流程圖

項目實施過程中，某集團公司率先在公司遴選一批年輕骨干職工，組建BIM應用團隊，采取項目經理責任制，任命集團旗下信息分公司總經理牽頭負責統籌項目的BIM技術實施，并安排BIM團隊參加為期15天的技能培訓，夯實基礎，提升信息化水平，為后續把握BIM應用實施方向提供人才支撐。團隊建立后立即編制《園區項目BIM實施標準》，并根據裝配式建筑構件（如墻、板、樓梯）標準圖集，通過Revit軟件創建標準參數庫族庫，數量累計達1288個，并聯合研發部門基于Revit軟件開發裝配式建筑構件管理插件，提升建模效率，為后期健康追蹤管理提供軟件支持。

項目圍繞傳統工作存在的信息不通、協調效率低下等痛點，以“園區信息決策、構件智能生產、建筑健康追蹤”作為BIM應用實施重點，創建模型之后開展場地分析、總平優化、深化設計、CAM（計算機輔助制造）、構件追蹤和數字運維等多種應用，有效提升工作效率，促進各方協調溝通，具體應用流程如圖2所示。

圖2 應用流程圖

3 實施過程

3.1 園區信息決策

3.1.1 場地分析

應用Civil 3D作為場地平整技術BIM解決方案，快速創建原始地形地貌，結合無人機正射影像，導入Autodesk同源平臺方案設計軟件Infraworks，形象直觀地掌握項目及周邊道路、電線、河流等基礎信息；采用三角網體積曲面計算原始地形與設計地形之間土方挖填方量、分析數據，優化土方調配方案，通過不同顏色顯示挖填深度，便于業主決策、成本控制和現場施工作業。

3.1.2 總平分析

根據規劃設計條件，綜合考慮地形及市政路網、管網數據，創建園區BIM模型，開展數字化特征分析，實時評估與合理修正，劃分生產、生活、動力、研發四大功能分區，合理布局生產車間和堆場，數字化模擬生產工藝流線，配備能源設施；模擬產業園人流、車流，合理確定線路，避免交通相互干擾；選擇合理轉彎半徑，滿足貨運要求；利用Ecotect風向模擬，將研發樓、辦公樓、宿舍樓合理布局在上風向，減少揚塵影響。

3.2 構建智能生產

3.2.1 深化設計

依據裝配式建筑“通用化、模數化、標準化、少規格、多組合”的原則，建立構件BIM模型。采用LOD400標準，結合規范圖集，創建參數化構件庫，涵蓋墻、柱、梁、板、樓梯、預埋件及模具等通用標準族庫，實現構件的系列化、多樣化。同時，基于Revit平臺二次開發構件庫管理插件，便于管理和查詢。

在進行裝配式項目深化設計時，充分利用參數化構件庫，減少重復工作，高效生成本項目的構件信息；進行模型預處理、預留孔洞設計、構件拆分、構件編號、裝配單元參數化配置、復雜節點鋼筋碰撞檢查、精細化模具設計、BIM出圖。

3.2.2 CAM（計算機輔助制造）

根據BIM構件模型自動生成“鋼筋下料單”和“材料用量清單”，無縫對接PC生產管理系統，避免數據二次錄入，實現自動化鋼筋分類、翻樣、機械加工、管線開孔、畫線定位、構件邊模擺放、布筋、植入RFID芯片、混凝土智能化澆筑。實現管理規范化，設計生產一體化、標準化，降低生產成本，優化庫存，提高產品質量和生產效率。

3.3 建筑健康追蹤

3.3.1 構件追蹤

依托某集團公司大數據中心，打造基于BIM和RFID的“建筑健康大數據平臺”，以BIM模型數據庫為基礎，RFID收集到的信息傳遞到數據庫中，并通過位置和進度屬性與模型相匹配。根據RFID反饋的信息，精準預測構件是否能按計劃進場，做出實際進度與計劃進度對比分析，避免出現窩工或預制構件的堆積，以及場地和資金占用等情況。

3.3.2 數字運維

添加構件安裝部位、吊裝方式、連接形式、施工工藝等信息到“建筑健康大數據平臺”，指導裝配式建筑施工和質量控制，并自動采集構件及建筑物的運營維護大數據，深度挖掘建筑健康影響因素，分析其耐久性和可靠性，實現研用一體化。

4 應用價值分析

項目通過BIM技術的實施，對建筑現代化工業園區項目的決策、規劃、建設乃至后期的運營生產進行全局的謀劃和全過程信息管理，也進一步提升某集團公司技術及管理水平。培養技術骨干，促進和加強公司成本管控，節省時間，具有一定的社會效益，具體表現如下：

（1）經過項目BIM綜合應用，培養了一支優秀的BIM團隊，為集團公司BIM發展奠定人才基礎。

（2）BIM團隊建立1288個裝配式標準構件族，形成企業通用族庫，實現構件的系列化、多樣化，參數化。

（3）建立以BIM模型為中心的項目管理平臺，充分應用BIM和技術進行設計、生產，提高各部門溝通效率、保障工業園區投資建設與運營。

（4）以BIM技術為首的信息化手段進一步提升某集團公司管理水平，促進材料損耗低于行業標準值25%，并有效縮短建設和生產時間；BIM技術應用于園區項目，開拓BIM應用領域，提升BIM應用價值，為深化BIM技術與裝配式建筑的融合提供范例。

5 實施意見與項目展望

在BIM實施過程中，應做到以下幾點。一是組建團隊，健全組織架構，完善責任分工，團隊成員不僅要有建筑專業出身的技術骨干，也要吸納以計算機技術應用與開發的程序設計精英加盟，共同打造建筑信息化團隊，開展BIM技術應用；二是裝配式建筑構件的標準化和參數化尤為重要，圍繞相關標準和圖集，打造公司標準庫是BIM實施的第一步；三是BIM實施的核心工作是要把握信息的流通，圍繞傳統作業痛點和各方實際需求，有效傳遞BIM信息，最終實現BIM應用價值。

基于BIM技術的建筑現代工業園區項目綜合應用是有別于傳統應用模式的一次有效嘗試，其應用階段包含前期的立項、規劃到建設，并延伸到后期的運營生產階段全過程，初步探索建立“EPC+BIM”裝配式建筑管理模式，以“百年建筑”為目標，通過BIM技術為首的信息化手段和某集團公司建筑大數據平臺為技術支持，進一步探究裝配式建筑構件健康追蹤，最終實現裝配式建筑全生命周期一體化管理。