基于BIM技術(shù)的某建筑現(xiàn)代工業(yè)園區(qū)項目綜合應用研究

□ 梁承龍 彭 來 劉 芳

1 引言

隨著社會的發(fā)展，科技的進步，現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的日益革新促進裝配式建筑如火如荼的發(fā)展，建造房屋如同制造產(chǎn)品一樣，在工廠里生產(chǎn)房屋構(gòu)件，然后運到施工現(xiàn)場進行裝配，減少傳統(tǒng)大量的濕作業(yè)，大大縮短建造工期，機器化作業(yè)可釋放重復、繁重的勞動力，并且綠色環(huán)保，促進可持續(xù)發(fā)展，受到行業(yè)各界人士特別關(guān)注。2016年國務院頒布《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導意見》，提出要因地制宜發(fā)展裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)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(fā)展已上升到國家戰(zhàn)略層面[1-2]。某集團公司積極貫徹并落實新發(fā)展理念，推進科技創(chuàng)新，主動肩負裝配式建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展使命，致力于建筑工業(yè)化產(chǎn)業(yè)園投資建設(shè)、裝配式建筑及配套建材的設(shè)計、生產(chǎn)、研發(fā)、銷售，力爭成為一流的建筑工業(yè)化開拓先鋒。

BIM技術(shù) (Building Information Modeling 建筑信息模型，簡稱“BIM技術(shù)”）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(xiàn)信息數(shù)據(jù)流的傳遞和各種性能的模擬與優(yōu)化，得到眾多工程師和學者的青睞[3-6]。BIM技術(shù)是建筑產(chǎn)業(yè)信息化新的產(chǎn)業(yè)革命，是區(qū)別于傳統(tǒng)二維CAD時代下的應用模式，其核心內(nèi)容也不僅僅只限于三維可視化的表達，更為關(guān)鍵的是賦予其有效建筑信息是BIM技術(shù)發(fā)展的核心動力和生命源泉，而信息化與工業(yè)化的融合是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢[7]。BIM技術(shù)應用于裝配式建筑可實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計、提升效率、提高施工質(zhì)量、減少施工工期，最終實現(xiàn)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(qū)項目的建設(shè)單位，又是裝配式建筑構(gòu)件的生產(chǎn)供應單位，因此某集團公司積極組建BIM技術(shù)團隊、編制《園區(qū)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(shù)據(jù)在項目建設(shè)、設(shè)計、生產(chǎn)、管理過程中得到充分應用，提升工作效率，促進各方協(xié)調(diào)溝通，為裝配式建筑發(fā)展和BIM技術(shù)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(qū)項目初步規(guī)劃地址位于南寧市某經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，占地面積約20hm2，由生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)、辦公區(qū)三部分組成，其中主要建筑物有2棟單層綠色建材生產(chǎn)線；1棟單層裝配式建筑構(gòu)件智能生產(chǎn)車間，包括1棟綠色建材實驗室、1棟院士工作站在內(nèi)的相關(guān)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(xiàn)代工業(yè)園區(qū)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(jīng)理責任制，任命集團旗下信息分公司總經(jīng)理牽頭負責統(tǒng)籌項目的BIM技術(shù)實施，并安排BIM團隊參加為期15天的技能培訓，夯實基礎(chǔ)，提升信息化水平，為后續(xù)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(qū)項目BIM實施標準》，并根據(jù)裝配式建筑構(gòu)件（如墻、板、樓梯）標準圖集，通過Revit軟件創(chuàng)建標準參數(shù)庫族庫，數(shù)量累計達1288個，并聯(lián)合研發(fā)部門基于Revit軟件開發(fā)裝配式建筑構(gòu)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(tǒng)工作存在的信息不通、協(xié)調(diào)效率低下等痛點，以“園區(qū)信息決策、構(gòu)件智能生產(chǎn)、建筑健康追蹤”作為BIM應用實施重點，創(chuàng)建模型之后開展場地分析、總平優(yōu)化、深化設(shè)計、CAM（計算機輔助制造）、構(gòu)件追蹤和數(shù)字運維等多種應用，有效提升工作效率，促進各方協(xié)調(diào)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(qū)信息決策

3.1.1 場地分析

應用Civil 3D作為場地平整技術(shù)BIM解決方案，快速創(chuàng)建原始地形地貌，結(jié)合無人機正射影像，導入Autodesk同源平臺方案設(shè)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(chǔ)信息；采用三角網(wǎng)體積曲面計算原始地形與設(shè)計地形之間土方挖填方量、分析數(shù)據(jù)，優(yōu)化土方調(diào)配方案，通過不同顏色顯示挖填深度，便于業(yè)主決策、成本控制和現(xiàn)場施工作業(yè)。

3.1.2 總平分析

根據(jù)規(guī)劃設(shè)計條件，綜合考慮地形及市政路網(wǎng)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)，創(chuàng)建園區(qū)BIM模型，開展數(shù)字化特征分析，實時評估與合理修正，劃分生產(chǎn)、生活、動力、研發(fā)四大功能分區(qū)，合理布局生產(chǎn)車間和堆場，數(shù)字化模擬生產(chǎn)工藝流線，配備能源設(shè)施；模擬產(chǎn)業(yè)園人流、車流，合理確定線路，避免交通相互干擾；選擇合理轉(zhuǎn)彎半徑，滿足貨運要求；利用Ecotect風向模擬，將研發(fā)樓、辦公樓、宿舍樓合理布局在上風向，減少揚塵影響。

3.2 構(gòu)建智能生產(chǎn)

3.2.1 深化設(shè)計

依據(jù)裝配式建筑“通用化、模數(shù)化、標準化、少規(guī)格、多組合”的原則，建立構(gòu)件BIM模型。采用LOD400標準，結(jié)合規(guī)范圖集，創(chuàng)建參數(shù)化構(gòu)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(xiàn)構(gòu)件的系列化、多樣化。同時，基于Revit平臺二次開發(fā)構(gòu)件庫管理插件，便于管理和查詢。

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

3.2.2 CAM（計算機輔助制造）

根據(jù)BIM構(gòu)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(chǎn)管理系統(tǒng)，避免數(shù)據(jù)二次錄入，實現(xiàn)自動化鋼筋分類、翻樣、機械加工、管線開孔、畫線定位、構(gòu)件邊模擺放、布筋、植入RFID芯片、混凝土智能化澆筑。實現(xiàn)管理規(guī)范化，設(shè)計生產(chǎn)一體化、標準化，降低生產(chǎn)成本，優(yōu)化庫存，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

3.3 建筑健康追蹤

3.3.1 構(gòu)件追蹤

依托某集團公司大數(shù)據(jù)中心，打造基于BIM和RFID的“建筑健康大數(shù)據(jù)平臺”，以BIM模型數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，RFID收集到的信息傳遞到數(shù)據(jù)庫中，并通過位置和進度屬性與模型相匹配。根據(jù)RFID反饋的信息，精準預測構(gòu)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(xiàn)窩工或預制構(gòu)件的堆積，以及場地和資金占用等情況。

3.3.2 數(shù)字運維

添加構(gòu)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(shù)據(jù)平臺”，指導裝配式建筑施工和質(zhì)量控制，并自動采集構(gòu)件及建筑物的運營維護大數(shù)據(jù)，深度挖掘建筑健康影響因素，分析其耐久性和可靠性，實現(xiàn)研用一體化。

4 應用價值分析

項目通過BIM技術(shù)的實施，對建筑現(xiàn)代化工業(yè)園區(qū)項目的決策、規(guī)劃、建設(shè)乃至后期的運營生產(chǎn)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(shù)及管理水平。培養(yǎng)技術(shù)骨干，促進和加強公司成本管控，節(jié)省時間，具有一定的社會效益，具體表現(xiàn)如下：

（1）經(jīng)過項目BIM綜合應用，培養(yǎng)了一支優(yōu)秀的BIM團隊，為集團公司BIM發(fā)展奠定人才基礎(chǔ)。

（2）BIM團隊建立1288個裝配式標準構(gòu)件族，形成企業(yè)通用族庫，實現(xiàn)構(gòu)件的系列化、多樣化，參數(shù)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(shù)進行設(shè)計、生產(chǎn)，提高各部門溝通效率、保障工業(yè)園區(qū)投資建設(shè)與運營。

（4）以BIM技術(shù)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(yè)標準值25%，并有效縮短建設(shè)和生產(chǎn)時間；BIM技術(shù)應用于園區(qū)項目，開拓BIM應用領(lǐng)域，提升BIM應用價值，為深化BIM技術(shù)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(gòu)，完善責任分工，團隊成員不僅要有建筑專業(yè)出身的技術(shù)骨干，也要吸納以計算機技術(shù)應用與開發(fā)的程序設(shè)計精英加盟，共同打造建筑信息化團隊，開展BIM技術(shù)應用；二是裝配式建筑構(gòu)件的標準化和參數(shù)化尤為重要，圍繞相關(guān)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(tǒng)作業(yè)痛點和各方實際需求，有效傳遞BIM信息，最終實現(xiàn)BIM應用價值。

基于BIM技術(shù)的建筑現(xiàn)代工業(yè)園區(qū)項目綜合應用是有別于傳統(tǒng)應用模式的一次有效嘗試，其應用階段包含前期的立項、規(guī)劃到建設(shè)，并延伸到后期的運營生產(chǎn)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(shù)為首的信息化手段和某集團公司建筑大數(shù)據(jù)平臺為技術(shù)支持，進一步探究裝配式建筑構(gòu)件健康追蹤，最終實現(xiàn)裝配式建筑全生命周期一體化管理。