BIM技術在裝配式建筑中的應用分析

劉立超 （安徽晶宮綠建集團有限公司，安徽 阜陽 236000）

1 引言

裝配式建筑指建筑結構系統、外圍護系統、設備與管線系統、內裝系統的主要部分采用預制部品部件集成的建筑，因其具有標準化設計、工廠化生產、模塊化安裝、信息化管理等特點，可大量減少現場勞動力，改善工人作業環境，提高質量和效率，符合綠色環保等要求，目前被廣泛應用[1]。

BIM技術是“Building Information Modeling”的簡稱，即建筑信息模型，是指基于BIM所產生的數字化建筑模型。包括對建設工程項目的設計、建造、運營全過程進行管理和優化的過程、方法和技術。BIM模型的信息由幾何屬性信息和非幾何屬性信息兩部分組成，包含建模方法及模型的利用等[2]。

2 項目概況

項目名稱為康居苑，如圖1所示，位于安徽省阜陽市阜陽翠竹路南側、勝春路西側，規劃用地約16.57hm2（248.58畝），總建筑面積約332179.95㎡，其中地上計容面積約265072.21㎡，住宅面積約225606.57㎡，容積率1.60，裝配率約為56%。本項目為鋼結構裝配式建筑，其中鋼結構裝配式住宅樓共61棟，采用裝配式構件為PK板，預制混凝土外掛墻板（預埋窗框、空調板一體化），預制混凝土女兒墻，預制混凝土樓梯、陽臺連廊掛板（太陽能板一體化）。

圖1 項目鳥瞰圖

3 BIM技術運用

3.1 方案設計階段

BIM技術在該階段的應用主要是空間規劃、場地分析兩個方面。

3.1.1 空間規劃

空間特征主要可分為建筑造型、周邊景觀、交通流線等幾個方面，對建筑造型的設計不僅需要考慮建筑美觀、實用、經濟的效果，還要考慮建筑所在地的文化傳統，針對本項目而言，一些復雜構造及建筑外立面，單純的平面設計軟件繪制困難，施工人員也難以形象直觀的理解。

3.1.2 場地分析

當定子控制繞組按照一定順序不斷輪流通電時，步進電機就能連續不斷的旋轉。假設電脈沖的頻率為f,則步進電機轉速為：

在規劃階段，BIM技術可對裝配式建筑項目自身及周邊地形地貌、植被、氣候條件等因素進行分析，為后續設計建立一個整體直觀的模型，在后續設計方案中，便于確定建筑的空間方位及建筑構造。

3.2 設計優化

BIM技術與傳統建筑軟件相比，可以整合項目周期內的所有信息，通過可視化、管線綜合等多個手段，優化項目的設計，減少設計的錯誤，利用模型增強設計師對項目的整體把控，做到各專業協同，圖紙質量可追溯。

3.3 深化設計

深化設計階段是裝配式建筑獨有的一個階段，主要起到承上啟下的作用，通過深化階段的實施，將建筑拆分為多種不同類型構件，結合工廠生產與現場安裝要求，進行鋼筋、線盒和設備等預埋件的添加。因本項目裝配率較高，在深化階段需針對成本、生產、安裝等多個環節進行綜合把握，包括構件尺寸、拆分、深化、配筋、碰撞檢測等，如圖2所示，通過BIM技術進行可視化、參數化分析，輔助項目完成[3]。

圖2 構件拆分

3.3.1 構件拆分

本項目拆分構件主要有PK板，預制混凝土外掛墻板，預制混凝土女兒墻，預制混凝土樓梯、陽臺連廊掛板等，通過企業項目的積累，逐漸形成企業族庫，做到構件的標準化設計，針對構件尺寸的變更，可直接對族庫構件進行修改與管理，再將族進行預拼裝，達到項目的拆分預覽效果，檢查相應構件的避讓效果。

3.3.2 構件深化

本項目的構件深化包括對構件進一步進行尺寸優化、鋼筋配置、預埋件放置等，此階段對圖紙要求為施工圖要求，借助BIM技術可提高深化效率，減少錯誤率。

3.3.3 碰撞檢測

利用BIM模型進行項目構件的碰撞檢測，主要分為兩個階段：

①進行構件間的碰撞檢測，如豎向構件鋼筋與套筒的連接，水平構件的胡子筋碰撞，不同構件的相互連接預留管線孔道是否在同一軸線上，建筑立面防火、防水構造是否搭接可靠；

②構件內部碰撞檢測，如預埋線盒與鋼筋的碰撞、其他預埋件間的碰撞、鋼筋與鋼筋的碰撞等[5]。

3.3.4 構件出圖

本項目體量大，構件種類多、數量大，采用BIM技術，可做到同類構件一鍵出圖，減少重復性勞動，實現圖紙自動化生成[4]。

4 BIM技術現階段存在的瓶頸

4.1 應用方式

目前國內BIM技術的應用多停留在初步階段，多為逆向采用，即對已有的平面設計圖進行翻模，在模型的基礎上，進行后續視頻制作等操作，降低BIM技術的應用效率，增加BIM從業人員工作量。

4.2 應用結果

目前因國家政策及地方政策原因，對采用BIM技術的投標文件會進行加分，對應的裝配率評分標準中，也因采用BIM技術進行加分，導致多數企業為了使用而使用，忽略BIM技術使用應用中存在的問題，與項目本身的融合度，停留在翻模階段。

4.3 數據利用

BIM技術實質作為多款軟件的結合體，其本質為數據的建立與分析，建筑行業因其具有差異性、動態性、層次性、周期長等特點，在整個生命周期中會形成大量的數據，但目前就整個行業而言，缺少數據分析，其主要有以下幾個方面。

①成本大：目前市場上主流BIM軟件價格較高，企業使用成本較大，見效慢。

②軟件接口不通用：BIM相關軟件為多家企業軟件的綜合體，主要包括建模、分析、數據處理、造價、施工模擬等類型軟件，但目前每個軟件格式文本存在差異性，無法做到互通，使得BIM技術的推廣存在一定的阻力。

③應用范圍局限：翻模及視頻動畫為目前主要使用方式，但實用性較低，無法發掘BIM技術的潛在價值。

5 BIM技術的發展探索

5.1 應用方式

從建筑全生命周期入手，依托BIM技術，從建筑各個階段介入，下一個階段在上一個階段的三維模型中進行數據優化和提取，最終依托模型形成某個項目的整體數據體，設計、施工、生產、合約、采購等部門通過對數據的篩選，獲得本部門需要的參數。

5.2 應用結果

BIM技術作為建筑工業化的重要推手，其最終目的是實現建筑工業化的目標，尤其在裝配式建筑領域，因其構件主要為工廠生產，可借鑒工廠ERP管理模式，實現建筑的精細化、科學化管理，最終做到降本增效。

5.3 數據利用

數據利用是BIM技術最終要求，針對現階段的發展趨勢，尤其是5G技術的突破，企業可建立數據協同平臺，基于BIM模型對項目生產信息進行集成管理，為不同業務部門、各層級管理提供實時的生產管理信息，從而實現生產的協同管理，提高生產效率和產品質量。同時，生產完的信息以數字化的方式傳送至運輸、施工、運維等各個階段，實現項目全生命周期的管理。另一方面，設計、施工、生產、政府、監理等單位，根據其參與程度及其扮演的角色，設定不同權限的賬號，對項目進行實時監控，做到手機云端查閱、審批、修改等。

6 總結

隨著建筑工業化腳步的不斷推進，BIM技術與裝配式建筑的融合愈發重要，裝配式建筑的核心是拆分與集成，BIM技術則是拆分與集成的手段，以及信息處理的工具，基于BIM技術的裝配式集成應貫穿設計、深化、生產、施工、運維等多個環節，整合建筑全產業鏈，做到跨專業協同，未來的研究方向可進一步聚焦全產業鏈各個環節的人才培養及組織管理模式的協作。