BIM在住宅產(chǎn)業(yè)化中的應(yīng)用研究

潘 賽

（住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心，北京 100044）

1 BIM技術(shù)的內(nèi)涵

在BIM（建筑信息模型）技術(shù)使用過程中，技術(shù)人員需要將建筑工程項(xiàng)目的各種數(shù)據(jù)作為建立模型的基礎(chǔ)，通過運(yùn)用數(shù)字信息仿真模擬手段，為項(xiàng)目建設(shè)提供真實(shí)信息。BIM技術(shù)具有較強(qiáng)的模擬性、協(xié)調(diào)性、可視性等特征，所提供的建筑信息具有真實(shí)性、關(guān)聯(lián)性，能夠以圖示的方式展現(xiàn)出來，實(shí)現(xiàn)信息傳遞與共享。BIM技術(shù)相較于傳統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)具有明顯優(yōu)勢，通過其參數(shù)化建模，設(shè)計(jì)師可以調(diào)整和改善建筑構(gòu)件的尺寸和位置信息，對約束條件及協(xié)調(diào)規(guī)則進(jìn)行定義，這種建模方法能夠有效減少設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的工作量，避免反復(fù)修改。使用BIM技術(shù)能夠充分體現(xiàn)構(gòu)件與構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)，標(biāo)準(zhǔn)層的BIM包含梁、門、窗、柱、墻、板等，還包含房間與房間之間的相鄰和拓?fù)潢P(guān)系，使住宅建筑規(guī)劃方案更加深入，信息數(shù)據(jù)支持更加可靠。

2 BIM技術(shù)在住宅產(chǎn)業(yè)化中的應(yīng)用價(jià)值

2.1 加強(qiáng)企業(yè)之間的溝通

對于住宅建筑項(xiàng)目而言，建設(shè)企業(yè)是投資主體，需要與其他企業(yè)加強(qiáng)交流和溝通，信息共享，為后期項(xiàng)目施工奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。運(yùn)用BIM技術(shù)，建設(shè)企業(yè)與其他企業(yè)之間的溝通更加方便、快捷，避免出現(xiàn)信息交流故障等問題，讓其他企業(yè)充分了解住宅項(xiàng)目的具體情況，嚴(yán)格控制施工成本。

2.2 全面優(yōu)化住宅設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)可應(yīng)用于住宅項(xiàng)目建設(shè)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)企業(yè)可以融合該技術(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案中存在的問題，對方案內(nèi)容進(jìn)行修改和完善，不斷提升設(shè)計(jì)效率。在產(chǎn)業(yè)化住宅的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)企業(yè)可將標(biāo)準(zhǔn)戶型作為基本單元，加強(qiáng)對戶型拼裝、樓層拉伸、樓棟布置的研究，采用參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行小區(qū)、樓棟、樓層、戶型的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)信息集成，提高信息的使用價(jià)值。設(shè)計(jì)企業(yè)通過運(yùn)用BIM技術(shù)，可減少設(shè)計(jì)失誤，有效減少住宅建設(shè)項(xiàng)目因返工而造成的損失。

2.3 提高住宅建筑構(gòu)件質(zhì)量

在住宅產(chǎn)業(yè)化過程中，建筑構(gòu)件需要標(biāo)準(zhǔn)化、批量化生產(chǎn)，將BIM技術(shù)應(yīng)用于構(gòu)件生產(chǎn)，可以提高構(gòu)件生產(chǎn)的精確度，避免出現(xiàn)理解失誤的情況?？傊?，BIM技術(shù)可應(yīng)用于住宅產(chǎn)業(yè)化的各個(gè)環(huán)節(jié)，提高管理效率、生產(chǎn)效率、建設(shè)效率、信息交流效率。

2.4 優(yōu)化施工管理

裝配式建筑需要大量的建筑構(gòu)件，對其進(jìn)行科學(xué)分配才能提高施工效率。通過運(yùn)用BIM技術(shù)，施工企業(yè)可對建筑構(gòu)件進(jìn)行合理分配，全面模擬施工現(xiàn)場操作，進(jìn)一步優(yōu)化施工方案，提高工程施工質(zhì)量。在BIM技術(shù)使用過程中，技術(shù)人員可以運(yùn)用4D技術(shù)、5D技術(shù)，讓整個(gè)施工過程更加順利。

3 BIM技術(shù)在住宅產(chǎn)業(yè)化中的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 在規(guī)劃階段的應(yīng)用

產(chǎn)業(yè)化住宅項(xiàng)目的建設(shè)周期較長，需要投入大量的資金成本，并且需要多個(gè)企業(yè)的合作。在前期規(guī)劃階段，建設(shè)單位需要對產(chǎn)業(yè)化住宅的建造可行性進(jìn)行分析，然后決定項(xiàng)目投資，并加強(qiáng)對建設(shè)工期、建設(shè)成本的評估。在規(guī)劃階段，建設(shè)企業(yè)可應(yīng)用BIM技術(shù)的三維建模功能，加強(qiáng)對項(xiàng)目建設(shè)方案的設(shè)計(jì)，通過景觀模擬，從不同視角展示小區(qū)和建筑物的景觀效果，提高信息的真實(shí)性和可靠性。住宅小區(qū)需要充分考慮日照效果，建設(shè)單位在前期方案設(shè)計(jì)中會(huì)對日照情況進(jìn)行分析，從多個(gè)角度考量住宅的居住品質(zhì)。在BIM技術(shù)中，工作人員可以通過分析工具，對日照、能源消耗、水耗、環(huán)境噪聲、陰影反射等進(jìn)行全面考查，為住宅產(chǎn)業(yè)化建設(shè)奠定信息基礎(chǔ)，充分發(fā)揮數(shù)字規(guī)劃的價(jià)值，呈現(xiàn)三維立體景觀，融合周邊的城市配套、交通設(shè)施等，增強(qiáng)規(guī)劃的科學(xué)性。在項(xiàng)目資金使用方面，BIM技術(shù)可以加強(qiáng)對資金使用的控制，全方位統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目所需構(gòu)件，提高工程量統(tǒng)計(jì)效率，對資金、時(shí)間、人力資源、物力資源等成本進(jìn)行精細(xì)化運(yùn)算。產(chǎn)業(yè)化住宅還需要建設(shè)單位的各個(gè)部門加強(qiáng)溝通，包括客戶中心、物業(yè)公司、項(xiàng)目部、設(shè)計(jì)部、財(cái)務(wù)部等。BIM技術(shù)擁有較強(qiáng)的信息儲備功能，能夠讓各個(gè)部門之間形成無障礙溝通，以建筑信息模型為交流溝通平臺，形成完善的信息溝通網(wǎng)絡(luò)，全面加強(qiáng)項(xiàng)目規(guī)劃階段的工作質(zhì)量。

3.2 在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

在以往傳統(tǒng)的住宅項(xiàng)目建設(shè)中，項(xiàng)目設(shè)計(jì)一般采用二維圖像，BIM技術(shù)則使用三維立體建模技術(shù)，更加直觀、生動(dòng)、形象地體現(xiàn)建筑形態(tài)，全方位展現(xiàn)住宅建筑設(shè)計(jì)中存在的不合理之處，從而實(shí)現(xiàn)及時(shí)優(yōu)化、及時(shí)修改，有效減少經(jīng)濟(jì)損失。在住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)單位可以應(yīng)用BIM技術(shù)，在Revit中創(chuàng)建完整的住宅建筑結(jié)構(gòu)模型，讓建筑模型更加標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，預(yù)制裝配式住宅是住宅建筑的主要形式，可在住宅產(chǎn)業(yè)化中充分發(fā)揮作用。這種結(jié)構(gòu)形式主要應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)單位在軟件中設(shè)計(jì)出預(yù)制梁、預(yù)制柱、預(yù)制樓板等，將所有的設(shè)計(jì)元素融合到構(gòu)件庫當(dāng)中，最終選出標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，創(chuàng)建構(gòu)件的參數(shù)，提高設(shè)計(jì)效率。無論是建筑設(shè)計(jì)還是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，BIM技術(shù)都能有效提高設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度，使建筑設(shè)計(jì)過程更加簡潔，為工程量統(tǒng)計(jì)和資金預(yù)算奠定基礎(chǔ)。BIM技術(shù)還能應(yīng)用于深化設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)單位可以應(yīng)用BIM技術(shù)完成節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、碰撞檢查等（見圖1）。

圖1 BIM技術(shù)在深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

住宅建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，碰撞檢查就是要全面了解住宅建筑內(nèi)部的管線與結(jié)構(gòu)主體之間存在的碰撞，從而及時(shí)進(jìn)行修改。在BIM技術(shù)應(yīng)用中，工作人員可以一目了然，一旦管線和結(jié)構(gòu)主體發(fā)生碰撞，系統(tǒng)就會(huì)呈現(xiàn)高亮狀態(tài)，這樣技術(shù)人員就能對支架、主筋等部位進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢查，提升設(shè)計(jì)效果。

3.3 在構(gòu)件生產(chǎn)階段的應(yīng)用

在住宅產(chǎn)業(yè)化過程中，裝配式建筑需要采取工業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)全面的機(jī)械化生產(chǎn)，減少施工故障，提高構(gòu)件質(zhì)量，使住宅品質(zhì)得到根本優(yōu)化。在工廠加工過程中，混凝土能夠得到良好的養(yǎng)護(hù)，鋼筋位置也能更加精準(zhǔn)，所有的構(gòu)件都可以保持一致，操作的準(zhǔn)確度得到有效提高。通過運(yùn)用BIM技術(shù)，生產(chǎn)企業(yè)可以存儲每一個(gè)訂單的信息，嚴(yán)格按照訂單中的材料要求、產(chǎn)品參數(shù)準(zhǔn)備物料，提高原材料質(zhì)量，保證按時(shí)交工，實(shí)現(xiàn)高效管理。應(yīng)用BIM技術(shù)，所有的設(shè)計(jì)圖紙和建筑構(gòu)件都能在信息平臺上體現(xiàn)出來，工人的工作量大大減少，管理人員也能及時(shí)對構(gòu)件生產(chǎn)進(jìn)行指導(dǎo)，構(gòu)件的模具設(shè)計(jì)、檢測、加工等都可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化操作。工作人員可以將芯片植入構(gòu)件中，然后把信息提交到BIM信息平臺上，這樣就可以查詢每個(gè)構(gòu)件的信息?？偠灾?，BIM技術(shù)可以在構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)充分發(fā)揮價(jià)值，負(fù)責(zé)生產(chǎn)的單位可以將BIM技術(shù)應(yīng)用在訂單管理、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)流程管理、數(shù)據(jù)信息采集等多個(gè)方面，大大提高生產(chǎn)效率。

3.4 在施工階段的應(yīng)用

施工階段是住宅項(xiàng)目建設(shè)的關(guān)鍵階段，施工企業(yè)需要應(yīng)用工廠生產(chǎn)出來的建筑構(gòu)件，對構(gòu)件進(jìn)行裝配，完成住宅項(xiàng)目的建造。首先在住宅項(xiàng)目場地的布置中，施工企業(yè)需要明確裝配式建筑的建造過程，在施工現(xiàn)場完成部分組裝，科學(xué)管理組裝順序，充分應(yīng)用施工場地，保證施工過程的安全性。在這一階段，管理人員可以應(yīng)用BIM技術(shù)對批量化的構(gòu)件進(jìn)行分配和調(diào)度，明確不同類型構(gòu)件的堆放方式，充分應(yīng)用信息技術(shù)平臺中的構(gòu)件信息，提取芯片的內(nèi)容。在住宅項(xiàng)目的施工準(zhǔn)備階段，施工單位需要完成現(xiàn)場吊裝，可以應(yīng)用BIM技術(shù)對吊裝過程進(jìn)行模擬，明確起重機(jī)的型號和位置，確定好起重機(jī)的工作幅度，保證施工安全，制訂出完善的施工方案。除此之外，BIM技術(shù)還可以對住宅項(xiàng)目的工程量和工作量進(jìn)行科學(xué)分析，對整個(gè)施工過程進(jìn)行模擬，全面協(xié)調(diào)施工進(jìn)度，盡可能縮短工期。水泥、鋼材是住宅項(xiàng)目建設(shè)的主要材料，BIM技術(shù)可以運(yùn)用5D模擬技術(shù)，提高施工模擬的仿真性，對不同環(huán)節(jié)的工程用料進(jìn)行精細(xì)化管理，科學(xué)控制造價(jià)成本，避免出現(xiàn)額外費(fèi)用。

4 基于BIM的住宅性能分析

4.1 住宅項(xiàng)目的綠色性能要求

GB/T 50378—2019《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》提出了對住宅性能的要求，主要包括節(jié)水與水資源利用、節(jié)地與室外環(huán)境等，提出了對建筑材料以及其他能源資源的節(jié)約利用，高度重視室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，提出要加強(qiáng)施工管理和運(yùn)營創(chuàng)新。在住宅產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，建設(shè)企業(yè)需要高度重視住宅的綠色性能，加強(qiáng)對住宅綠色性能的評價(jià)，制定出有效的評價(jià)工具，融合相關(guān)專家意見，全面提高住宅質(zhì)量。BIM技術(shù)能夠應(yīng)用在住宅項(xiàng)目的綠色性能評估方面，采用更多智能化、數(shù)字化手段，增強(qiáng)對住宅性能的評估，提高住宅性能的優(yōu)化效率。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對住宅質(zhì)量的要求越來越高，住宅項(xiàng)目的建設(shè)過程需要做到節(jié)能、環(huán)保、安全，材料質(zhì)量必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)。在后期的使用過程中，用戶希望住宅項(xiàng)目能夠達(dá)到安靜、舒適、采光良好、設(shè)計(jì)合理。隨著住宅項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，建筑項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)化程度越來越高，綠色住宅受到社會(huì)的廣泛歡迎，有關(guān)部門需要加強(qiáng)對建筑企業(yè)的監(jiān)督和管理，將BIM技術(shù)充分引入項(xiàng)目設(shè)計(jì)和建造過程中，不斷提高綠色住宅的性能。

4.2 住宅性能的主要分析方法

住宅的綠色性能是一個(gè)十分廣泛的概念，不同國家的評價(jià)指標(biāo)也有所差距。在我國住宅產(chǎn)業(yè)化過程中，有關(guān)單位需要構(gòu)建出綠色住宅性能的分析措施，明確綠色住宅所需達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，確定綠色性能的指標(biāo)區(qū)間，采用評分的方法評價(jià)住宅性能。BIM技術(shù)可在綠色住宅的性能分析方面發(fā)揮作用。

性能分析軟件（見表1）能夠?qū)ψ≌?xiàng)目的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，在設(shè)計(jì)階段全面了解住宅項(xiàng)目的性能，掌握住宅項(xiàng)目的環(huán)境、居住適宜性，優(yōu)化設(shè)計(jì)效率。針對住宅建筑的日照分析，技術(shù)人員可以采用棒影法，全面分析日照時(shí)長，在BIM中提取出分析模型，科學(xué)計(jì)算樓棟陰影，統(tǒng)計(jì)某一時(shí)刻的陰影，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)全天日照時(shí)長，提高日照分析的精確度，滿足建筑項(xiàng)目的規(guī)劃要求。住宅項(xiàng)目對日照、溫度的要求較高，這關(guān)系到用戶居住的舒適程度，需要加強(qiáng)評估和測試。除此之外，BIM技術(shù)還能夠幫助住宅小區(qū)開展室內(nèi)采光分析、能耗預(yù)估、風(fēng)環(huán)境模擬等，對住宅建筑的綠色性能進(jìn)行全方位測評。

表1 綠色住宅性能分析軟件

5 結(jié)語

住宅產(chǎn)業(yè)化是一種住宅項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)手段，在住宅產(chǎn)業(yè)化過程中，BIM技術(shù)可發(fā)揮重要作用。它是一種現(xiàn)代化的信息建模技術(shù)，能夠應(yīng)用于項(xiàng)目的準(zhǔn)備階段、設(shè)計(jì)階段、構(gòu)件生產(chǎn)階段、項(xiàng)目施工階段，加強(qiáng)企業(yè)之間的信息交流，全面保障施工進(jìn)度，減少施工成本的投放。BIM技術(shù)可以全面優(yōu)化住宅建筑物的質(zhì)量，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，提高施工企業(yè)的施工精確度，創(chuàng)造出理想的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，推動(dòng)建筑行業(yè)的健康發(fā)展。未來住宅建筑的發(fā)展必然需要充分運(yùn)用BIM技術(shù)，建設(shè)單位需要加強(qiáng)對該技術(shù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，運(yùn)用該技術(shù)評估住宅質(zhì)量，全面提高住宅的綠色性能，提升住宅居住品質(zhì)，延長住宅建筑的使用壽命。