BIM信息技術(shù)在裝配式條板建筑中的應(yīng)用研究

喻 虎 陸松倫

（北京凱盛建材工程有限公司 北京 100024 中國建筑材料科學(xué)研究總院有限公司 北京 100024）

1 概述

1.1 裝配式條板建筑的現(xiàn)狀

裝配式建筑是一種旨在工廠預(yù)制建筑構(gòu)件，然后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場拼裝成型的建筑。以其裝配化程度而言，從低到高可分為框架輕板建筑、PC大板建筑、盒子建筑[1]。裝配式條板建筑屬于框架輕板類，其采用型鋼框架作為裝配式房屋的受力體系，將新型水泥基保溫復(fù)合條板通過自攻釘固定在框架結(jié)構(gòu)上，將整個鋼框架包裹而成。

由于采用水泥基的墻體做填充，增加了房屋整體的剛度，很好的解決了市場常見的“薄壁型鋼蒙皮式”輕鋼密助房屋在受強(qiáng)風(fēng)和沖擊荷載時發(fā)生震顫，以及石膏板墻皮居住中容易被“捅”破的問題。同時，模具可重復(fù)利用。所以相對于其他建筑，鋼框架條板建筑減少了模具成本分?jǐn)俒2]；條板運(yùn)輸時空間利用也更充分；布置靈活，在有多樣化、定制化、小批次、構(gòu)造復(fù)雜要求的市場上更為適用。

然而，由于該體系非標(biāo)準(zhǔn)板種類過多，常規(guī)設(shè)計中，人工工作量巨大，在工期要求緊張的情況下，采購人員會以經(jīng)驗(yàn)值估算采購，所有標(biāo)板運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場，再根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況裁出非標(biāo)準(zhǔn)板安裝。而大量裁板同時也導(dǎo)致了大量的工料浪費(fèi)、產(chǎn)生固廢粉塵及噪聲的污染。所以現(xiàn)階段的裝配式條板建筑也存在不足之處，急需改進(jìn)。

1.2 BIM信息技術(shù)及項(xiàng)目概況

BIM技術(shù)利用計算機(jī)的高運(yùn)算能力，提前排除項(xiàng)目可能會遇到的計算問題，從而實(shí)現(xiàn)控制設(shè)計及施工成本、模擬施工步驟、指導(dǎo)施工進(jìn)程等作用[3-4]。

本文以中國建筑材料科學(xué)研究總院有限公司采用BIM設(shè)計完成的3 個面積分別為 230、2141、6170m2的宿舍 A、B、C 為例。

2 BIM在裝配式墻面排板中的應(yīng)用

2.1 裝配式墻面排板BIM設(shè)計步驟

對于宿舍B，BIM在裝配式墻面排板中做了以下設(shè)計，首先計人員對BIM模型進(jìn)行種類分類，再逐層編號，對每片墻體進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)板設(shè)計，最后對每塊板賦予編號，統(tǒng)計工程量，發(fā)給預(yù)制構(gòu)件工廠安排生產(chǎn)，如圖1所示。墻面排版的BIM設(shè)計，實(shí)質(zhì)是利用計算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算能力替代了人工計算，省時省力，同時減少了錯誤。

2.2 BIM設(shè)計前后墻板技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較

現(xiàn)分別對宿舍三個項(xiàng)目在BIM設(shè)計前后墻板技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，其對比結(jié)果參見表1。

在常規(guī)情況下，采購人員會以設(shè)計的墻板總面積乘以設(shè)計損耗經(jīng)驗(yàn)系數(shù)10%采購，對比分析三個項(xiàng)目設(shè)計損耗面積和實(shí)際損耗面積可知，采用BIM設(shè)計后板材實(shí)際損耗率由10%下降到0.5%左右，平均減少損耗率94.9%。

2.3 裝配式條板建筑的墻地比分析

采用BIM設(shè)計后可以對裝配式條板建筑的墻地比做更精準(zhǔn)的分析，現(xiàn)分別對宿舍三個項(xiàng)目在BIM設(shè)計后各墻板墻地比情況進(jìn)行分析，其對比結(jié)果參見表2。可以看出，隨著建筑面積增加，隔墻面積與建筑面積的墻地比增加，外墻面積與建筑面積的墻地比減小，總的墻體面積與建筑面積的墻地比減小。由此可知，裝配式條板建筑的建筑面積越大，需要的隔墻面積越大，外墻和總墻面積越小。做非線性擬合，得到裝配式條板建筑總墻地比的經(jīng)驗(yàn)函數(shù)關(guān)系：y=4.15x-0.072，擬合度R2因子為0.996。

圖1 宿舍B全部隔墻板、一層隔墻板BIM模型及某片隔墻板

表1 墻板技術(shù)經(jīng)濟(jì)性對比

表2 宿舍墻地比對比

3 節(jié)省墻板安裝成本

對比三個項(xiàng)目條板安裝情況看，采用BIM設(shè)計后，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場的板無需放樣測量、裁切和二次搬運(yùn)，兩種方案對應(yīng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比結(jié)果參見表3。采用BIM設(shè)計的裝配式條板建筑墻面安裝相對于常規(guī)設(shè)計的，人均增效了372%。

4 結(jié)論

本文以實(shí)際完成的三個宿舍項(xiàng)目為例，對比常規(guī)和采用BIM技術(shù)設(shè)計對裝配式條板建筑的各方面影響研究，得出如下結(jié)論：

表3 兩種方案對應(yīng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性對比

（1）BIM技術(shù)使條板材料損耗率平均降低了94.9%；

（2）通過BIM設(shè)計，更精確的驗(yàn)證了裝配式條板建筑的建筑面積越大，需要的隔墻面積越大，外墻和總墻面積越小的結(jié)論，并給出了裝配式條板建筑總墻地比的經(jīng)驗(yàn)函數(shù)關(guān)系公式，為項(xiàng)目策劃階段的投資估算提供了重要依據(jù)；

（3）BIM技術(shù)提高了人均條板安裝效率372%。