BIM技術(shù)在模塊化建筑中的應用

何秀鐸 李佳 范思強

(中建安裝工程有限公司總承包公司，江蘇南京210046)

0 引言

目前，我國正在大力推進裝配式建筑，模塊化建筑作為預制程度最高的裝配式建筑，將是我國建筑業(yè)未來的發(fā)展方向。模塊化建筑指的是從內(nèi)部將一個建筑物“肢解”，在結(jié)構(gòu)上將其分解成不同的模塊，將這些模塊在工廠進行制作，預制的內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)、水、暖、電等部分，預制完成的模塊將被運到施工現(xiàn)場組裝成一個完整的建筑物。該種建筑形式具有現(xiàn)場裝配方便，施工速度快，節(jié)省工期，減少建筑垃圾以及適應建筑工業(yè)化發(fā)展需求等優(yōu)點。

BIM英文全稱是Building Information Modeling，從Modeling這個單詞就可以看出，用BIM技術(shù)建模是一個動態(tài)的過程，這一點與傳統(tǒng)的靜態(tài)建模過程大相徑庭。具體而言，BIM技術(shù)以三維幾何模型為載體，將項目從策劃到運行和維護的全生命周期過程中不斷生成的建筑的物理信息和過程信息進行共享和傳遞，使工程技術(shù)人員對各種建筑信息作出正確理解和高效應對，為設計團隊以及包括建筑運營單位在內(nèi)的各方建設主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用，從而促進項目管理水平的提升。

1 BIM技術(shù)在模塊化設計中的應用

模塊化建筑是以單個房間作為一個模塊在工廠進行預制，并可在工廠對模塊內(nèi)部空間進行布置與裝修，由于其預制程度較高，所以模塊在設計上的難度和復雜程度也比框架結(jié)構(gòu)要大得多，主要體現(xiàn)在建筑、結(jié)構(gòu)、設備各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)配合。而基于BIM技術(shù)的模塊化設計的關(guān)鍵是建筑整體的協(xié)同設計，既有各個專業(yè)內(nèi)部的深化設計，又有各個專業(yè)之間的協(xié)調(diào)設計。專業(yè)內(nèi)部的深化設計主要是指，本專業(yè)的設計在滿足設計規(guī)范的前提下，考慮設計的人性化和業(yè)主對于設計的功能需求，為日后的功能升級留有設計余地。而后者主要是指專業(yè)之間在設計相互矛盾、沖突的地方，及其之后的設計調(diào)整，依據(jù)設計規(guī)范、施工的可行性來滿足業(yè)主的功能需求?；贐IM技術(shù)的模塊化設計是建設單位、設計單位和施工單位在BIM平臺上共享信息，建設單位傳達主要的功能需求，設計單位明確設計意圖，施工單位考慮設計在施工過程中是否可行，從而達到項目的各參與方之間的信息精確傳遞，避免不當?shù)脑O計，提升設計效率和設計質(zhì)量。

2 BIM技術(shù)在模塊化建筑生產(chǎn)中的應用

2.1 基于BIM技術(shù)的加工自動化技術(shù)

模塊化建筑的絕大部分構(gòu)件是在工廠生產(chǎn)的，并在工廠拼裝成標準化模塊。傳統(tǒng)的構(gòu)件加工需要工作人員從二維圖紙上獲取構(gòu)件信息，然后對這些信息進行分類匯總，再由數(shù)控設備進行加工制造。在這過程中不可避免的會存在人為操作失誤，并且工作效率比較低。

基于BIM技術(shù)的構(gòu)件加工可直接由BIM模型輸出所需加工構(gòu)件的各類數(shù)據(jù)文件，然后通過計算機軟件將獲得信息根據(jù)構(gòu)件所需鋼板的厚度、材質(zhì)進行分類、下料，利用焊接機器人對同一種構(gòu)件進行統(tǒng)一的焊接工作，完成整個構(gòu)件的自動加工工作。該技術(shù)相對于傳統(tǒng)構(gòu)件加工技術(shù)省略了前期數(shù)據(jù)的讀取和輸入等不必要的繁瑣環(huán)節(jié)，并保證了數(shù)據(jù)的準確性，智能化的下料和焊接，提高了零件加工的效率和質(zhì)量，減少材料的損耗。

2.2 基于BIM技術(shù)的生產(chǎn)質(zhì)量管理平臺

模塊化建筑中90%的部件都是在工廠預制生產(chǎn)的，其建筑質(zhì)量要大大優(yōu)于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土建筑?；贐IM技術(shù)的模塊生產(chǎn)質(zhì)量的管理，不僅能夠在加工過程前，對加工材料的質(zhì)量進行管控，在加工過程中對模塊的各個構(gòu)件的質(zhì)量進行管理，而且也能夠?qū)に嚵鞒讨械募庸ぜ夹g(shù)進行質(zhì)量管理。

對于模塊的質(zhì)量管理，在工廠中每當一個模塊組裝完畢，就有專門的質(zhì)檢員根據(jù)BIM平臺中提供的相關(guān)的模塊信息進行驗收，驗收的內(nèi)容包括材料的使用是否和模塊中的標準信息一致，模塊的尺寸是否在誤差內(nèi)，室內(nèi)裝修效果和布置與設計是否一致等等。BIM平臺提供了一個直觀、準確的驗收信息，為模塊的制作質(zhì)量提供了保障。

對于技術(shù)的質(zhì)量管理，我們通過BIM提供的軟件平臺將生產(chǎn)模塊的工藝流程模擬出來，專業(yè)工作人員對加工過程中的關(guān)鍵工藝建立質(zhì)量合格標準，通過對關(guān)鍵工藝的質(zhì)量控制來確保整個工藝流程的技術(shù)質(zhì)量能夠達標。接下來，加工人員在學習了工藝流程之后，就按其來進行工作，這樣也會保證在加工的時候不會出現(xiàn)信息上的傳遞失誤。所以，可以由此來確保實際加工完成的構(gòu)件與設計的構(gòu)件契合，不可預見的情況也會盡可能的不發(fā)生。

3 BIM技術(shù)在模塊化建筑施工中的應用

3.1 將BIM技術(shù)應用于模塊化建筑的施工方案中

由于模塊化建筑的現(xiàn)場施工與傳統(tǒng)建筑的施工過程大相徑庭，所以模塊化建筑施工存在一些難以預見的困難，應用BIM技術(shù)進行施工方案模擬是很有必要的。從過往的實踐來看，施工方案是由有經(jīng)驗的工作人員在了解工程的具體情況下編制的，但在實施過程中存在一個重要問題，那就是施工方案的具體實施人員在大多數(shù)情況下對于施工方案的理解是不夠的，往往在實際執(zhí)行過程中會加入自身經(jīng)驗進行改變。利用BIM技術(shù)模擬施工方案是在BIM軟件平臺上，對施工方案的整個過程進行模擬、分析和優(yōu)化，提前發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，協(xié)調(diào)設計方和施工方，從而解決問題，進行事前控制，以優(yōu)化后的施工方案指導工程項目施工。實際施工人員在觀看了模擬的施工方案后，可以對整個施工工程有個全面的理解。

3.2 將BIM技術(shù)應用于模塊化建筑的拼裝

由于模塊化建筑是完全在現(xiàn)場拼裝搭建而成的，因此現(xiàn)場拼裝技術(shù)至關(guān)重要?；贐IM的模塊化建筑拼裝技術(shù)的思路是：首先在BIM模型中建立整體坐標系，選取關(guān)鍵的測量點，將其稱之為吊裝控制點，獲取這些控制點的坐標。其次，在模塊吊裝就位時，以控制點的理論坐標為參考進行吊裝。最后，在吊裝完成后，對實物進行測量，并利用測量的數(shù)據(jù)建立實測的BIM模型，將實測數(shù)據(jù)建立的模型與設計模型進行對比，檢驗模塊的安裝誤差是否滿足設計要求，如果不滿足，則需要對施工現(xiàn)場的相應模塊進行調(diào)整，以保證最終現(xiàn)場拼裝完全符合要求。

4 結(jié)語

模塊化建筑是人們對高質(zhì)量建筑的需求以及國家節(jié)能減排、發(fā)展綠色建筑政策共同作用的結(jié)果，也是未來我國建筑業(yè)的發(fā)展趨勢。本文將BIM技術(shù)應用于模塊化建筑的設計、生產(chǎn)、施工中，可增加項目各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)性，對建筑各項性能進行優(yōu)化，進而為優(yōu)化設計、工廠預制生產(chǎn)、現(xiàn)場施工管理等提供有效的解決方案。同時，BIM技術(shù)在模塊化建筑中的應用將隨著計算機仿真技術(shù)和BIM軟件的發(fā)展，而得到進一步的充實，從而推動模塊化建筑的可持續(xù)發(fā)展。