淺析BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用

寇耀文　廖若寒　周良崢

【摘 要】在我國(guó)持續(xù)推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)建設(shè)逐步加深的大背景下，發(fā)展裝配式建筑是實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)化的必然要求，而信息化則是建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化一大基本特征。在裝配建筑產(chǎn)業(yè)化中引進(jìn)建筑信息化模型（BIM）技術(shù)，對(duì)裝配式建筑與BIM技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)介紹，并與具體案例相結(jié)合展開(kāi)分析，分析結(jié)果證明在裝配式建筑的整個(gè)生命周期中貫穿BIM技術(shù)，應(yīng)用遠(yuǎn)景廣袤。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；裝配式建筑；建筑產(chǎn)業(yè)化；應(yīng)用案例

1 裝配式建筑與BIM概述

1.1 裝配式建筑

在生產(chǎn)車(chē)間中預(yù)制好建筑的部品、構(gòu)建、原料后，向施工現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)送加以安裝，最后采用后澆筑砼或漿錨法相連而產(chǎn)生建筑產(chǎn)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(lèi)型均為裝配式建筑。因?yàn)樵擃?lèi)建筑有很多在車(chē)間加工完畢的建筑補(bǔ)品，因此導(dǎo)致原始現(xiàn)澆作業(yè)大大低于裝配作業(yè)。采取建筑、裝修相融合的設(shè)計(jì)，使功能現(xiàn)代化、設(shè)計(jì)多元化、生產(chǎn)車(chē)間化、施工裝配化的模式形成，推動(dòng)建筑行業(yè)轉(zhuǎn)變成節(jié)省、集成、科技、環(huán)保等現(xiàn)代化形式，與綠色建筑的訴求相契合。

1.2 BIM技術(shù)

Building Information Modeling即建筑信息模型簡(jiǎn)稱為BIM，其是通過(guò)數(shù)字技術(shù)對(duì)某一建筑項(xiàng)目的功能、物理信息進(jìn)行表述，可以將BIM技術(shù)在項(xiàng)目各個(gè)階段和參與方式各異的情況下完成錄入、修正、輸出項(xiàng)目信息等操作，擁有仿真性、可視性、改良性、協(xié)調(diào)化、可輸出圖等特征。作為項(xiàng)目信息協(xié)同、共享的載體-BIM技術(shù)，能夠提供給項(xiàng)目從策劃概念到維護(hù)拆掉整個(gè)生命周期決策根據(jù)[2]。

2 應(yīng)用案例

2.1 工程概況

南京萬(wàn)科上坊北面地塊6-05棟經(jīng)濟(jì)適用房項(xiàng)目是整體型鋼筋砼架構(gòu)加鋼支撐結(jié)構(gòu)體系為全預(yù)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(guó)內(nèi)第一棟全預(yù)制式高層建筑。裝配式預(yù)制構(gòu)件涵蓋區(qū)間為：使用預(yù)制砼框架柱作為豎直的結(jié)構(gòu)主體構(gòu)件；使用預(yù)制砼疊合梁作為梁；用框架結(jié)構(gòu)加鋼支撐體系作為抗側(cè)向力剪力構(gòu)件；預(yù)應(yīng)力砼疊合板預(yù)制來(lái)作樓板；砼梯板預(yù)制完成后在標(biāo)準(zhǔn)層樓梯上使用，砼疊合陽(yáng)臺(tái)板預(yù)制完安裝在陽(yáng)臺(tái)上，預(yù)制K板后用作陽(yáng)臺(tái)上的隔板；使用NALC板；預(yù)制好的樓板運(yùn)用在下沉式或者整個(gè)廁所中。

2.2 工程實(shí)施難點(diǎn)

整棟樓全部預(yù)制的高層建筑項(xiàng)目，需要在較短的時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)、制造、施工，且保持良好的質(zhì)量。即使用該種裝配式技術(shù)，應(yīng)在短期內(nèi)把設(shè)計(jì)到施工整個(gè)流程的所有工作高質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)，這時(shí)傳送和協(xié)調(diào)建筑信息的工作十分關(guān)鍵。有以下問(wèn)題需要攻克：1）在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。進(jìn)行歸納深化，需要將預(yù)制構(gòu)件彼此間的碰撞檢測(cè)精細(xì)到鋼筋層級(jí)，在短期內(nèi)憑借老員工的經(jīng)驗(yàn)，很難完成二維圖紙辨別工作；2）制造構(gòu)件環(huán)節(jié)。生產(chǎn)商要吃透一萬(wàn)多張構(gòu)件圖紙，完成計(jì)劃、制造、供應(yīng)工作根本不可能實(shí)現(xiàn)。3）施工環(huán)節(jié)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行精準(zhǔn)迅捷的定位，高品質(zhì)安裝沒(méi)有新技術(shù)扶持難以實(shí)現(xiàn)。以項(xiàng)目的特征為據(jù)，工程將BIM模擬研究中心建成，利用該技術(shù)達(dá)到項(xiàng)目管理的信息化。

2.3 BIM在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

本工程使用Autodesk Revit系列三維建模平臺(tái)建立BIM模型，對(duì)本項(xiàng)目的建筑、給排水、結(jié)構(gòu)這些三維信息化模型構(gòu)建時(shí)使用了各專(zhuān)業(yè)得力的設(shè)計(jì)員，并在Autodesk協(xié)同環(huán)境中實(shí)現(xiàn)，高效精準(zhǔn)。在2D環(huán)境中，一張圖紙則是獨(dú)立的“小項(xiàng)目”，應(yīng)從繪制平面展開(kāi)，接著繪制剖面、立畫(huà)，然后根據(jù)項(xiàng)目的進(jìn)程對(duì)全部圖紙進(jìn)行修正。而建筑師之所以工作時(shí)間長(zhǎng)、繁重最大的因素就是需要反復(fù)、永不停歇的更改圖紙所致，珍貴的精力和時(shí)間白白的浪費(fèi)在了這一工作上[3]。而B(niǎo)IM技術(shù)改變了這種工作方式。即把設(shè)計(jì)搬至仿真建筑中，設(shè)計(jì)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(chǎn)生，而圖紙則淪為設(shè)計(jì)的附屬品。所有視圖都有與之相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，在其中的數(shù)據(jù)庫(kù)中完美展現(xiàn)視圖的各個(gè)角度，建筑師只需以自身所需隨時(shí)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?yàn)樵谘b配中應(yīng)當(dāng)精細(xì)化預(yù)制構(gòu)件彼此間的撞擊檢測(cè)到鋼筋層級(jí)，精細(xì)化設(shè)計(jì)員可采用TeklaStructures內(nèi)部的校核撞擊管理器對(duì)鋼筋進(jìn)行精細(xì)化檢查，點(diǎn)開(kāi)后只需對(duì)要校驗(yàn)的模型或構(gòu)件選定之后，直接對(duì)校核這個(gè)菜單單擊方可。實(shí)現(xiàn)撞擊檢查，像撞擊對(duì)象的類(lèi)型、名稱、對(duì)象ID、構(gòu)件等全部撞擊位置會(huì)在管理器對(duì)話框中羅列出來(lái)，對(duì)表中的一個(gè)撞擊位置選中時(shí)，在模型中會(huì)用高亮的方式顯示出碰撞實(shí)體，從而方便修正和檢測(cè)。

2.4 BIM在構(gòu)件生產(chǎn)階段的應(yīng)用

建筑的設(shè)計(jì)到生產(chǎn)整個(gè)信息傳輸都可以在BIM模型中完成，生產(chǎn)環(huán)節(jié)可以提煉和更新設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中生成的BIM模型。在制造構(gòu)件環(huán)節(jié)使用BIM的明顯優(yōu)勢(shì)是信息傳送的高時(shí)效性和精準(zhǔn)性，這從很大層面上能夠達(dá)到制造構(gòu)件技術(shù)的精益。在保證精益建造的理論引導(dǎo)下，將BIM信息化平臺(tái)運(yùn)用其中，將其集中化儲(chǔ)存優(yōu)勢(shì)和技術(shù)功能支持的作用充分施展出來(lái)，確保實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)、有效的呈現(xiàn)整個(gè)項(xiàng)目全生命周期內(nèi)的信息流，進(jìn)而使精益生產(chǎn)的目的達(dá)成。

2.5 BIM在施工階段的應(yīng)用

在吊裝施工構(gòu)件環(huán)節(jié)。以3D-BIM模型數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)完成為前提，采用施工進(jìn)展信息關(guān)聯(lián)模型對(duì)象的方式，將有時(shí)間屬性的4D模型設(shè)計(jì)出來(lái)。進(jìn)行Autodesk Navisworks中的API的運(yùn)用，采取BIM前沿性的管理模式和質(zhì)量技術(shù)辦法，能夠使傳送信息流程中的衰減率下降，確保施工質(zhì)量更加優(yōu)良，施工中的安全管理得到強(qiáng)化。使用手持便攜式電腦，進(jìn)行施工管理系統(tǒng)研發(fā)，可對(duì)施工員確定吊裝位置給予指導(dǎo)，查詢構(gòu)建參數(shù)特性，提示施工質(zhì)量指數(shù)等，達(dá)到可追蹤整體施工質(zhì)量數(shù)據(jù)的目的。

在安裝水電管線環(huán)節(jié)。在綜合標(biāo)準(zhǔn)層中，秉承綜合性原則，借助BIM的可視化成效，對(duì)各種專(zhuān)業(yè)管線進(jìn)行妥當(dāng)?shù)牟贾?，設(shè)立綜合性的支吊架，集約化部署各類(lèi)管線，接下來(lái)透過(guò)BIM對(duì)感官成效進(jìn)行檢驗(yàn)，同設(shè)計(jì)交流，展開(kāi)校核核算，妥當(dāng)設(shè)定固定支架、膨脹節(jié)等。在地下室，對(duì)無(wú)壓力管道朝向進(jìn)行改良，避免有壓力管道對(duì)無(wú)壓管道的擠壓，使用BIM模型對(duì)支吊架進(jìn)行妥當(dāng)設(shè)定，將同其余管線的撞擊難題處理好。在管井層，利用BIM設(shè)計(jì)創(chuàng)建模型，對(duì)安裝設(shè)備的方位進(jìn)行改良，定位好施工序列，并且在BIM中進(jìn)行管道支架的設(shè)置，對(duì)妥當(dāng)性進(jìn)行驗(yàn)證，并采用三維建模檢驗(yàn)管井維修空間的合理性。

3 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)在裝配式建筑中使用，能夠使工程質(zhì)量和生產(chǎn)率卓效提升，能夠保證構(gòu)建規(guī)整化、戶型規(guī)范化的裝配式建筑出爐，降低了設(shè)計(jì)失誤率，出圖率提升，特別是能夠緊密連接生產(chǎn)中的上下游公司，信息化推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展模式切實(shí)完成[4]。不過(guò)在裝配式建筑中還需要化解BIM技術(shù)還存在軟件太過(guò)封閉、軟件同我國(guó)制圖標(biāo)準(zhǔn)有一定分歧、信管智能化程度低下等問(wèn)題[5]，進(jìn)而能保證建筑產(chǎn)業(yè)化得到穩(wěn)健發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)改變舊的發(fā)展模式。

【參考文獻(xiàn)】

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[4]李新偉，李文，樊則森.北京市裝配式公租房實(shí)驗(yàn)樓設(shè)計(jì)中的BIM應(yīng)用研究[J].建筑技藝，2014（2）：94-98.

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[責(zé)任編輯：田吉捷]