BIM技術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，將是我國建筑業未來的發展方向。模塊化建筑指的是從內部將一個建筑物“肢解”，在結構上將其分解成不同的模塊，將這些模塊在工廠進行制作，預制的內容包括結構、水、暖、電等部分，預制完成的模塊將被運到施工現場組裝成一個完整的建筑物。該種建筑形式具有現場裝配方便，施工速度快，節省工期，減少建筑垃圾以及適應建筑工業化發展需求等優點。

BIM英文全稱是Building Information Modeling，從Modeling這個單詞就可以看出，用BIM技術建模是一個動態的過程，這一點與傳統的靜態建模過程大相徑庭。具體而言，BIM技術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的各方建設主體提供協同工作的基礎，在提高生產效率、節約成本和縮短工期方面發揮重要作用，從而促進項目管理水平的提升。

1 BIM技術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構要大得多，主要體現在建筑、結構、設備各專業之間的協調配合。而基于BIM技術的模塊化設計的關鍵是建筑整體的協同設計，既有各個專業內部的深化設計，又有各個專業之間的協調設計。專業內部的深化設計主要是指，本專業的設計在滿足設計規范的前提下，考慮設計的人性化和業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之間在設計相互矛盾、沖突的地方，及其之后的設計調整，依據設計規范、施工的可行性來滿足業主的功能需求?；贐IM技術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，避免不當的設計，提升設計效率和設計質量。

2 BIM技術在模塊化建筑生產中的應用

2.1 基于BIM技術的加工自動化技術

模塊化建筑的絕大部分構件是在工廠生產的，并在工廠拼裝成標準化模塊。傳統的構件加工需要工作人員從二維圖紙上獲取構件信息，然后對這些信息進行分類匯總，再由數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技術的構件加工可直接由BIM模型輸出所需加工構件的各類數據文件，然后通過計算機軟件將獲得信息根據構件所需鋼板的厚度、材質進行分類、下料，利用焊接機器人對同一種構件進行統一的焊接工作，完成整個構件的自動加工工作。該技術相對于傳統構件加工技術省略了前期數據的讀取和輸入等不必要的繁瑣環節，并保證了數據的準確性，智能化的下料和焊接，提高了零件加工的效率和質量，減少材料的損耗。

2.2 基于BIM技術的生產質量管理平臺

模塊化建筑中90%的部件都是在工廠預制生產的，其建筑質量要大大優于傳統的鋼筋混凝土建筑。基于BIM技術的模塊生產質量的管理，不僅能夠在加工過程前，對加工材料的質量進行管控，在加工過程中對模塊的各個構件的質量進行管理，而且也能夠對工藝流程中的加工技術進行質量管理。

對于模塊的質量管理，在工廠中每當一個模塊組裝完畢，就有專門的質檢員根據BIM平臺中提供的相關的模塊信息進行驗收，驗收的內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，室內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，為模塊的制作質量提供了保障。

對于技術的質量管理，我們通過BIM提供的軟件平臺將生產模塊的工藝流程模擬出來，專業工作人員對加工過程中的關鍵工藝建立質量合格標準，通過對關鍵工藝的質量控制來確保整個工藝流程的技術質量能夠達標。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件與設計的構件契合，不可預見的情況也會盡可能的不發生。

3 BIM技術在模塊化建筑施工中的應用

3.1 將BIM技術應用于模塊化建筑的施工方案中

由于模塊化建筑的現場施工與傳統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情況下對于施工方案的理解是不夠的，往往在實際執行過程中會加入自身經驗進行改變。利用BIM技術模擬施工方案是在BIM軟件平臺上，對施工方案的整個過程進行模擬、分析和優化，提前發現可能存在的問題，協調設計方和施工方，從而解決問題，進行事前控制，以優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技術應用于模塊化建筑的拼裝

由于模塊化建筑是完全在現場拼裝搭建而成的，因此現場拼裝技術至關重要?；贐IM的模塊化建筑拼裝技術的思路是：首先在BIM模型中建立整體坐標系，選取關鍵的測量點，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，并利用測量的數據建立實測的BIM模型，將實測數據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，則需要對施工現場的相應模塊進行調整，以保證最終現場拼裝完全符合要求。

4 結語

模塊化建筑是人們對高質量建筑的需求以及國家節能減排、發展綠色建筑政策共同作用的結果，也是未來我國建筑業的發展趨勢。本文將BIM技術應用于模塊化建筑的設計、生產、施工中，可增加項目各專業之間的協調性，對建筑各項性能進行優化，進而為優化設計、工廠預制生產、現場施工管理等提供有效的解決方案。同時，BIM技術在模塊化建筑中的應用將隨著計算機仿真技術和BIM軟件的發展，而得到進一步的充實，從而推動模塊化建筑的可持續發展。