BIM技術在裝配式建筑中的應用

林沙珊

(閩南理工學院土木工程學院 福建省 363700)

BIM技術在裝配式建筑中的應用

林沙珊

(閩南理工學院土木工程學院 福建省 363700)

發展裝配式建筑推進建筑產業化是發展綠色建筑最快捷的方式，而建筑產業現代化的主要特征之一則是信息化，BIM（建筑信息化模型）技術廣泛的應用必將極大的促進建筑產業化的發展。本文以南通政務中心北側停車綜合樓為案例闡述了BIM技術在裝配式建筑中的運用價值，為BIM技術在裝配式建筑中的應用提供借鑒。

綠色建筑； BIM技術； 裝配式建筑；建筑信息模型

引言

建筑信息模型 BIM(Building Information Modeling)是以建筑工程項目各項相關信息數據作為模型的基礎進行建筑模型的建立,為設計和施工提供相協調的、內部保持一致的、并可進行運算分析的信息。建筑信息模型是BI M的載體。BIM不是軟件,是一個概念(或理念)、是一個可以提升工程建設行業從策劃、設計、施工、運營全產業鏈各個環節質量和效率的系統工程[1]。BIM通過利用數字建模軟件，把真實的建筑信息參數化、數字化以后形成一個模型。以此為平臺，從設計師、工程師直到施工單位和物業管理方，都可以在整個建筑項目的全生命周期進行信息的共享和改進。

裝配式建筑可以改善結構精度、滲透、開裂等質量通病，提高隔聲、保溫、防火等性能便于系統維護、更新，有著巨大的節能減排作用，還能大大提高了施工效率和縮短了施工工期[2]， 《加強城市規劃建設管理工作的若干意見》提出，我國要力爭用10年左右時間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%[3]。按照推進供給側結構性改革和新型城鎮化發展的要求，大力發展鋼結構、混凝土等裝配式建筑，具有發展節能環保新產業、提高建筑安全水平、推動化解過剩產能等一舉多得之效。而BIM在實現綠色設計、可持續設計方面具有優勢，可以提高生產效率，降低建設行業的碳排放量。如何更好的運用BIM技術為裝配式建筑服務，推動建筑產業化的發展，為建筑設計的“綠色探索”注入高科技力量是當前的研究熱點之一。本文以南通政務中心北側停車綜合樓工程中BIM技術運用為例，闡述BIM技術在裝配式建筑中的運用價值，為BIM技術在裝配式建筑中的應用提供借鑒。

1 工程運用實例

1.1 工程概況

南通市政務中心北側停車綜合樓項目位于南通市政務中心北側地塊，洪江路以南，工農路以西交匯處，總建筑面積4.9萬平方米。該建筑是一棟總高度為60.3米的停車綜合樓：地下兩層汽車庫，地上一層為大廳、廚房、餐廳，二至七層為汽車庫，八層西側為會議中心，東側為汽車庫，九至十六層為業務用房。

本項目采用預制裝配式混凝土結構形式，在充分理解傳統結構圖的基礎上，并考慮PC構件模具經濟性、合理性的基礎上，對傳統圖紙進行PC構件拆分。結合本工程的實際情況，在{（6～12）×（A～G）}軸線區間內,設計 2層結構平面以上，15層結構平面以下進行PC構件的拆分與設計；在{（1～5）×（A～G）}軸線區間范圍里，設計2層結構平面以上，8層結構平面以下進行PC構件的拆分與設計。

1.2 項目難點

（1）施工工期緊張，因此對各工序的合理搭接要求高。施工工期短階段時間內資源投入大，對總承包商的管理、協調、組織能力要求較高。

（2）場地狹小，現場平面布置困難大。因工期較緊，作業量比較大，特別是配套工程，對現場的布置要求比較高，應充分考慮施工機械設備、辦公、道路、現場出入口、臨時堆放場地等的優化合理布置。

（3）預制裝配特點，對施工工序要求高。本項目PC構件預制的特點決定了項目必須加強對構件預留預埋及施工工序的控制，這個過程將耗費大量的人力資源來控制構件的生產與安裝

2 BIM技術在工程中的運用

2.1 碰撞校核，優化模型，控制成本

在建立土建專業模型、鋼筋專業模型、安裝專業模型時工程設置、構件命名、構件繪制、顏色設置以及坐標體系等幾個方面對建模過程進行約定，保證數據的協同性。將各個專業模型進行碰撞，達到PC構件整體性的檢查以及管線綜合排布的優化可以有效解決由于各專業獨立設計，信息不對稱造成的無法按圖施工或返工。針對預制混凝土裝配式建筑，在優化模型的過程中，BIM技術可以打破傳統二維PC構件拆分的單一性，充分考慮構件之間的整體性，并在碰撞的過程中校核預留洞及預埋件位置并即使發現 PC構件之間存在的土建與鋼筋搭接問題。如圖一、二所示

模型的優化程度直接決定了工程量計算的精準性。建立在BIM技術上的工程量計算大大提高了其準確性和靈活性，通過BIM模型可進行專業分段分區提取所需工程量，并與實際工程量進行資源對比分析，為施工備料、勞動力分配等提供有效支撐，提高管理效率，控制成本。

圖一 地下一層碰撞檢查及優化排布

圖二 PC構件預留預埋校核

圖三 PC柱吊裝方案模擬

圖四 施工場地布置

2.2 吊裝施工模擬，調整進度與計劃

通過對PC預制構件的拆分提取相關信息為PC構件生產提供準確的信息。在BIM模型中可將構件從生產、運輸到吊裝等過程與相對應的時間尺度相關聯，對PC構件吊裝方案進行三維動態模擬。再將BIM模型與項目Project進度計劃相關聯，可實現項目5D層面的應用。也可將計劃與實際進度進行對比分析，實現對項目進度的控制與優化。

BIM技術可以解決預制裝配式建筑對構件吊裝的高要求(圖三)，模擬施工現場環境提前規劃起重機位置及路徑，有助于提高工人的生產準確度，并能直接影響施工安裝的精確度，最終達到驗證、優化、調整、優選施工方案的目的。

2.3 質量、安全可視化，信息及時共享

安全管控一直是現場重要的管理內容之一，但是傳統管理方式存在執行力不夠、信息傳遞效率等問題，造成了管理效率低的問題。本項目制定了基于BIM技術的安全管理流程，用以控制項目的安全問題。 南通市政務中心北側停車綜合樓項目場地狹小，為防止可能出現的安全問題，對臨邊防護措施進行可視化模擬，充分考慮施工機械設備、辦公、道路、現場出入口、臨時堆放場地等因素對施工現場進行了優化合理布置。

根據現場情況制定基于BIM技術的質量控制流程，通過BIM系統的協同共享機制將現場質量情況進行反饋，通過iBan客戶端上傳到魯班BIM系統，并生成質量問題分析報告。實現了管理人員與現場人員高效率的信息流通，及時對質量進行控制。

2.4 無紙化運維

項目利用BIM平臺將運維階段所需要的信息與模型進行了銜接，顛覆了利用圖紙保存信息的低效方式，信息進行有效的標注與分類，例如將質量標簽分為質量通病、樣板工程和技術復核三類便于檢索，利用Luban BE平臺內置功能設置設備指定更換、維修時間自動提醒，確保數據信息在今后幾十年通用有效。

3 BIM技術的運用總結

在南通政務中心北側停車綜合樓這個項目通過BIM技術在方案決策、協同管理、提高工作效率、成本控制、以及進度、質量、安全等方面的有顯著成效。BIM技術功能強大有極大的運用價值，從設計、招標、施工到后期的運維每個階段的各項目參與方均有其更高的使用價值。比如（1）設計階段，BIM可進行地圖定位將擬建建筑物置于實際環境，對擬建建筑物的熱環境、采光、遮陽、雨水設計流量、運營能耗和碳排放等進行分析更好的做到居住舒適、節能減排。（2）建模階段，PC構件拆分的同時應該注重材料構件信息的導入包含構件的材料性質、強度、尺寸、顏色等），為工廠預制、施工吊裝、項目后期運維做好基礎工作。（3）施工階段，在PC構件制作的過程當中可將模型中的構件信息通過RFID芯片植入每個構件，編碼唯一，構件的生產進度情況以及每個構件的具體信息(重量、安裝位置等)，將返回記錄在中心數據庫中實現遠程動態監控。[4]（4）運維階段。由于施工單位與運維單位一般不同，在交付使用過稱中應做好BIM竣工模型交付。構建綜合BIM運營維護管理平臺，實現建筑物業、設備運行和排放的實時監測、分析和控制支持設備設施運行的動態信息查詢和異常情況快速定位實現精細化和可視化管理，并為工程健康監測提供信息支持。

綜上所述，BIM技術在裝配式建筑中的運用價值有著傳統二維建筑無可比擬的優勢，信息化還有巨大的發展空間，加強對裝配式建筑的力學性能研究，制定適應裝配式建筑的BIM是大勢所需，本文僅為同類工程項目應用BIM技術提供參考借鑒。

[1]宮文軍,曹楊,鞏俊松.基于BIM技術的裝配式構件系統設計與優化[J].技術推廣安裝,2014(01):55-57

[2]仇保興.發展裝配式住宅普及綠色建筑[J].城市住宅,2014(05):6-8

[3]辛眉.國務院決定大力發展裝配式建筑[N].中國建設報

[4]張家昌,馬從權,劉文山.BIM和RFID技術在裝配式建筑全壽命周期管理中的應用探討[J].遼寧工業大學學報(社會科學版).2015,17(4)

K928

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1007-6344（2016）10-0091-02