裝配式建筑中的BIM技術研究及應用——以中建彩虹灣項目為例

吳　偉　王　承　梁　銘　王海龍　彭　杰

(1.上海中建東孚投資發展有限公司，上海　200122；2.華東建筑設計研究院有限公司，上海　200041)

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裝配式建筑中的BIM技術研究及應用
——以中建彩虹灣項目為例

吳偉1王承2梁銘1王海龍1彭杰1

(1.上海中建東孚投資發展有限公司，上海200122；2.華東建筑設計研究院有限公司，上海200041)

建筑工業化是以現代工業的生產方式設計及建造房屋。BIM技術作為新興的建筑技術能夠實現工程項目的信息化建設，通過可視化及虛擬模擬的手段使得項目全過程透明化，增加項目各參與方對項目的把控能力，控制風險。本文通過對裝配式建筑應用特點分析，以中建彩虹灣項目為依托，研究了BIM技術基于裝配式建筑設計、構件加工、構件組裝、信息集成等應用。

工業化;裝配式;BIM技術;信息集成

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.04.06

1　前言

建筑工業化，指通過現代化的制造、運輸、安裝和科學管理的大工業的生產方式，來代替傳統建筑業中分散的、低水平的、低效率的手工業生產方式。它的主要標志是模塊標準化、部品集成化，設計裝配化和施工機械化[1]。傳統建筑建造方式中設計與施工階段的相對分離，導致在傳統建造過程中會出現各種各樣的問題，而在項目全過程中利用BIM技術將能有效的改善由于信息傳遞過程脫節導致的工程問題。在本項目中將BIM技術和PC技術進行結合，利用自開發平臺將PC構件的設計、加工、施工、安裝等過程信息進行集成并同時提供給各參與方進行使用，提高了項目所有參與方對項目的理解及項目活動實施效率。同時，BIM也可以為預制構件的加工施工帶來很大方便，它能夠生成精準深動的三維圖形和動畫，讓工人對施工順序有直觀的認識，從而加快施工進程，減少因不必要返工而導致的金錢、時間浪費，提高施工整體的質量與精準程度，促進預制構件在施工過程中的順利組建[2]。

2　工程概況

彩虹灣項目(圖1)地塊位于上海市虹口區江揚南路與安汾路十字東南角，是寶山、閘北、虹口三區的交匯點，東至涼城路口(雙向四車道)，南至虹灣路口(雙向二車道)，西至江揚南路路(雙向六車道)，北至安汾路口(雙向四車道)。周邊配套較為齊全，一公里內有五個大型超市，十五個教育機構，七個醫療機構，項目距人民廣場及陸家嘴金融中心有20 分鐘車程。

圖1　彩虹灣項目周邊示意

圖2　彩虹灣項目效果圖

項目總用地面積80 507.2m2，容積率不大于3.1。用地性質為居住用地，產品主要是住宅。項目要求做50%的裝配式住宅，其中3#， 4#， 5#， 6#， 11#， 12#， 13#做整體裝配式設計。項目地塊內地勢平坦，內部有少量現狀建筑物。本項目屬于上海中心城區，周邊開發成熟，配套設施齊全(圖2)。

3　BIM應用

建筑工業化顛覆傳統建筑生產方式，利用BIM信息技術為載體，將設計施工環節一體化，使得設計環節成為關鍵，并將BIM技術融入制造環節以及信息集成環節，加深BIM對構件全過程的管理理念[3]。基于BIM技術可視化優勢，將設計構配件標準、建造階段的配套技術、建造等規范及施工方案前置進設計方案中，從而設計方案作為構配件生產標準及施工裝配的指導文件。

3.1模塊化設計

裝配式建筑設計的關鍵在于模塊化設計(圖3)，設計中的單個標準產品越多，在工廠進行預制加工過程中，其需要預制的模具越少，單個模具可重復性越高。本項目利用BIM技術預先建立BIM模型，由設計師直接從BIM模型抽取標準模塊，利用BIM技術快速進行統計(圖4)，這樣模塊化設計將既能保證入住的需求，又能滿足預制構件標準化，減少預制模具的數量。在滿足整體布局不變的情況下，使得相同梁板柱的重復使用率最高，從而降低前期開模成本，僅此一項，整個項目減少1 500萬左右的模板制作費用(圖5)。

圖3　模塊化設計理念

圖4　模塊化墻體統計

圖5　項目PC構件庫

3.2節點設計

本項目節點(圖6)設計上采用inventor軟件，將2D圖紙轉換成3D模型，并通過ADSK格式傳遞給Revit，既能滿足BIM模型的延續，也可以將鋼筋導入到數控機床中，通過疊合板式混凝土結構體系，俗稱“三明治方式”，將預制和現澆有機的整合。一方面減輕了運輸壓力，又能保證房間的隔音，防漏水等求。通過BIM的應用，進行戶型與業主需求的最大化滿足。

3.3性能化分析

為保證項目設計的合理性及綠色性，利用BIM軟件輔助進行了項目的性能化分析(圖7)，主要為風氣候分布，日照輻射，全年日平均溫度，全年日最高溫度，全年日最低溫度，全年直射太陽輻射，全年散射太陽輻射，全年日相對濕度，全年平均風速，全年平均云量，氣候簡況，建筑物的能耗定性分析。全角度多方位的分析為單體建筑朝向、舒適度等供了詳實的數據支撐[4]。

3.4VR技術應用

將BIM精裝修模型導入VR展示平臺(圖8)，在項目設計階段即讓小區業主體驗不同戶型不同裝修風格下的居家情況，同時VR技術也更好的讓設計人員了解建筑的用材用料，體驗設計開間的進深關系，改變傳統房地產行業銷售時定制樣板間的費用，本項目中利用VR技術直接減少定制樣板間費用近80萬元。

圖6　節點圖(二維節點、Inventor節點、Revit節點)

圖7　性能化分析示意

3.5構件信息管理平臺

為更好的管理項目PC構件從設計至加工運輸至現場安裝到維護全過程，本項目就獨立開發了項目PC構件管理平臺，管理平臺很好地集成了各參與方所關注的BIM數據，并實現了構件的信息管理、物流追蹤、質量檢測、進度管理、可視化分析等功能。

構件信息管理(圖9)：利用PC構件管理平臺集成項目所有參與方最為關注的信息(設計、深化、生產、物流、安裝)做到了項目全過程的信息透明，便于甲方實時關注和管理項目進展。

構件質量監測(圖10)：質檢人員手機掃描二維碼，填寫質量監測表，并對問題構件拍照上傳至平臺，BIM模型中自動高亮顯示缺陷構件，并提醒修理人員修復缺陷構件，并對結構進行拍照上傳，完成構件質量監控流程。

物流追蹤(圖11)：平臺采用RFID技術對PC構件批量掃描，在生產、運輸、進場、安裝等各個環節進行掃描，并實時在平臺變更構件狀態，實現對PC構件的物流追蹤管理[5]。

進度管理(圖12)：根據施工計劃編制PC構件進度計劃，包括生產日期、出廠日期、進場日期、安裝日期等。在過程中記錄實際完成日期并和預計的計劃進行對比，通過BIM模型直觀掌控項目施工安裝計劃，直觀反映項目進度計劃。

圖8　VR技術應用

圖9　構件信息集成

圖12　進度管理

圖13　A360溝通平臺　　　　　　　　　　　　　　　　　圖14　無人機拍攝技術

3.6云數據利用

本項目參與方較多，為保證項目的溝通的及時性和有效性，同時保證加工現場、一線安裝工人對項目的理解，保證項目領導小組對現場情況的把控，項目利用A360軟件(圖13)可以查看構件及圖紙信息，并在Glue中將檢查現場情況，同時通過GPS和無人機拍攝技術(圖14)及程序控制定期抽查施工現場場地布置和大型機械運作情況，并在拍攝完成后，將數據通過現場WIFI基站將數據傳遞到遠端控制中心。

4　總結

BIM技術和PC技術的結合將能優化裝配式建筑過程，提前將設計過程中出現的問題集中反應并解決，同時相關BIM技術也能輔助設計方設計的合理性及經濟性，在提高設計效率的同時保證設計質量。BIM技術和工業生產技術的結合能提高一線產業工人對構件的理解，從而降低加工出錯，提高PC構件的加工效率。施工過程的模擬能保證施工過程全程的可視化，對于復雜節點的模擬能保證施工的準確性和高效性，降低周期，提高工程質量。自有開發PC構件管理平臺將集成項目各參與方關注

的PC構件數據，做到PC構件全程信息追蹤，全程管理，輔助提供相關報表數據進行分析。

[1]李榮. 預制裝配式鋼結構助力民用建筑節能和產業化[N].中國建設報， 2011-08-05(2).

[2]齊寶庫. 基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理問題研究.施工技術.

[3]熊誠.BIM技術在PC住宅產業化中的應用[J].住宅產業， 2012(6)： 16-20.

[4]潘毅群. 實用建筑能耗模擬手冊.中國建筑工業出版社.2013.9.ISBN9787-112-15510-1.

[5]游戰清， 劉克勝，張義強，吳谷.無限射頻識別技術(RFID)規劃與實施.北京：電子工業出版社.2005.

Research and Application of BIM Technology in Assembly Building——An Example of Cai Hong Wan Project

Wu Wei1, Wang Cheng2， Liang Ming1， Wang Hailong1,Peng Jie1

(1.CSCDongFuGroup，Shanghai200122，China;2.EastChinaArchitecturalDesign&ResearchInstitution，Shanghai200041，China)

Construction industrialization uses modern industrial production methods to design and construct buildings.As a new construction technology，BIM technology can realize the informatization construction of the project，and by means of visualization and virtual simulation，it realizes the transparency throughout the whole process of the project and increases the controlling ability over the participants so as to prevent risks.Based on the characteristics of the assembly building application and Cai HongWan project，this article studies the application of BIM technology during the whole process of assembly building design，component processing，construction and maintenance.

Industrialization； Prefabricated； BIM Technology； Information Integration

吳偉(1981-)，女，上海中建東孚投資發展有限公司技術研發部BIM組長。主要研究方向：綠色建筑、裝配式建筑、BIM新技術研發及推廣;
王承(1985-)，男，碩士，華東建筑設計研究院有限公司數字化技術研究咨詢部BIM經理。主要研究方向：項目BIM全生命周期應用;
梁銘(1978-)，男，上海中建東孚投資發展有限公司上海區域公司副總經理，注冊建筑師。主要從事上海區域公司項目的建筑規劃評審及BIM技術的應用推廣。

TU17

A

1674-7461(2016)04-0033-07