基于BIM 技術的多層住宅加裝電梯工程分析

賀利民，鄧 廣

（湖南省特種設備檢驗檢測研究院衡陽分院，湖南衡陽 421001）

0 引言

多層住宅加裝電梯是當前針對老舊住宅實施的一種改造，工程施工具有一定的特殊性，需要考慮周圍的安全、環境、場地、管線及消防等，后期相關的運營維修等問題，老舊小區由于缺少完善的技術標準，需嚴格按照規劃、結構及消防規范要求開展施工。現階段，我國多層住宅加裝電梯工程技術并未實現完善化，采用BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技術既有利于施工的優化設計，有利于加裝電梯施工的精細化管理以及高效率推廣。

1 案例介紹

1.1 工程基本情況

本次工程為居民住宅樓加裝電梯工程，主體為6 層，磚混結構，加裝電梯以錯半層入戶，原建筑樓梯休息平臺與電梯井采用鋼連廊方式進行連接，加裝電梯重量為630 kg，基礎為筏板，連廊屬全封閉狀態，其長度為3.35 m，電梯設有5 站，高度為20 m。加裝電梯為鋼結構，其中鋼結構與幕墻施工圖均屬結構所設計。本工程應用BIM 技術，向建筑方提供相關的咨詢服務，主要服務內容包括設計方案的選擇、深化裝配式構件、展示模型場景、模型出量、VR（Virtual Reality，虛擬現實技術）體驗及施工現場模擬等。

1.2 設計采用原則

多層住宅加裝電梯施工方案的設計符合JGJ/T 390—2016《既有住宅建筑功能改造技術規范》規定要求，并符合以下要求：

（1）加裝電梯設計施工方案過程中，需全面考慮結構安全、現場環境、消防及救援通道、施工條件等，確保安全管控工作的全民性，開展綠色施工。

（2）電梯外觀可使用玻璃進行圍護，外部尺寸需小于4.7 m×2.8 m，禁止加裝額外設施。加裝電梯通過連廊與住宅樓連接，連廊伸長小于2 m，盡量降低及避免對周圍住戶日照、通風、通行及采光的影響。

（3）選擇電梯機型時，適合選擇無機房電梯，注重室外溫度環境對電梯運行的影響，確保電梯可以不受環境影響正常運行。

（4）如果施工現場可以采用車輛吊裝作業，可優先選擇裝配式鋼結構進行加裝工程[1]。

2 BIM 技術下裝配式電梯的設計及應用

2.1 設計方案的選擇

2.1.1 加裝電梯方案的選擇

多層住宅加裝電梯有多種形式，建筑特點如下：

（1）錯半層入戶直平臺設計方案，有利于現場施工，空間布置可以進行合理安排，并且對主體表面造成較小的影響。

（2）錯半層入戶側平臺設計方案，能夠在很大程度上節約空間，但是該設計方案會對主體表面產生很大的改變，會對一側住戶造成采光通風影響，需綜合施工現場選擇。

（3）平層入戶直平臺通常會選擇主體朝南的陽臺位置入戶，需注意采光影響。

（4）平層入戶長連廊設計方案，該形式外觀美麗，但是會占用較大的外部空間，并且對住戶有通風影響及底層采光影響。

根據設計要求，選擇錯半層入戶直平臺設計方案進行多層住宅電梯加裝。

2.1.2 車位設計方案

多層住宅加裝電梯便會對車位的位置及數量產生影響，在項目的設計期間，便應根據電梯加裝的位置，使用Revit 軟件設計車位方案，設計不同的方案由住戶選擇。優化論證設計好的不同方案，然后三維模型進行導入至3Ds MAX，模式行車場景，最后利用動畫動態來表現行車路徑，并能直觀觀察對空間的使用情況。

2.2 建立裝配式電梯模型

（1）依據施工圖的內容及裝配式特點，創建參數構件族庫，然后可對參數的大小進行修改進而改變族的大小，最后按照圖紙拼裝電梯，可以節省大量建模時間，提升工作效率。

（2）創建主要構件BIM 族庫，完成二維線面設計后，使用Revit 族編輯器按照構件不同的三維形體設置參照面，通過旋轉、放樣、融合、拉伸等方法實現三維定格，完成基本的構件族模型。利用拉伸能夠繪制鋁板、墊片等構件，利用拉伸、旋轉及融合能夠繪制焊栓、螺釘等構件。

（3）創建三維信息模型，在幕墻玻璃、結構管件及外部板件等相關構件模型族創建后，將族庫傳輸至Autodesk Revit 項目文件內，然后根據導入的二維圖紙，清楚各結構構件的平面位置與高程，利用建模工具，進行分層繪制，然后進行整合實現整體模型的創建。

2.3 深化設計裝配式構件

主體框架模型完成后，利用TeKla Structures 軟件深化設計鋼結構。該軟件具備600 多個常用節點，具備完善的三維建模功能。建模過程中，能夠隨時查找或調整節點的形式，調整后會對應圖紙更新，也可以設置自定義節點。節點深化完成后，軟件能夠依照模型自主形成零件、構件圖及板材加工圖。

2.4 統計模型量與控制成本

應用BIM 技術算量時，工程施工方與設計可根據BIM 模型進行計價：首先在設置中需應用所在地區的清單定額；其次進行模型映射，使Revit 模型映射稱施工模型；然后是清楚工程量計算公式，計算工程量；最后輸出報表。應用BIM 技術的可以快速、精確進行模型量的計算，工作方式簡單、快捷，有效提升工作效率[2]。

3 BIM 技術在施工管理中的運用

3.1 施工現場管理的應用

對于老舊住宅加裝電梯，會有較多的建筑構件，裝配工程瑣碎，必須具備完善的機械化、專業化施工能力，并且也要注重施工現場的安保問題。在工程施工前，應用BIM 技術可以進行模擬與仿真操作，模擬現場施工機械的相關操作，科學合理地確定吊裝機械的位置，也能模擬現場的主要材料布置，降低二次搬運事件，進而提高施工進度，減少并能有效解決傳統方式下施工現場出現的各種施工管理問題。應用BIM 技術能夠有效降低施工現場管理工作人員的工作量，在很大程度上提高現場施工的工作質量與效率[3]。

3.2 建筑構件運輸、裝配、調試的應用

為實時掌握預制建筑構件的基本信息及裝配建筑實際質量等情況，建筑構件生產廠家可以在生產過程中對其進行RFID（Radio Frequency IDentification，射頻識別技術）芯片安裝，包括構件的材料、尺寸、材料及外形等基本信息，運輸到施工現場后，運輸人員及驗收人員可以通過掃碼等形式清楚建筑構件的基本信息，也能檢驗建筑構件的安裝位置的合理性。

將RFID 技術與BIM 技術融合應用，能夠實現現實環境硬件與虛擬化信息化管理之間的有效融合，可以有效對相應的預制建筑構件進行物流管理、提升運輸水平以及構件管理效率，還可以對構件的質量進行實時管控。

傳統模式下，老舊住宅加裝電梯會有較繁瑣的施工工序，主要原因則是通套的做法與固定的模式要求在項目施工過程中缺少針對性與專屬性，并且傳統模式下施工工序僅憑施工人員自身的經驗與水平開展，后期極易出現質量、維修費用及安全隱患等問題。應用BIM 技術，開展老舊住宅電梯加裝施工，能夠在很大程度上縮短工期[4]。

3.3 裝配式結構吊裝的應用

在開展施工前，使用Microsoft Project 軟件將制定的施工進度等計劃方案輸送到Navisworks Manage 軟件內，然后將各項施工工序逐一與3D（三維）模型的各構件進行關聯，可以進行施工模擬過程操作，項目各參與方能夠進行有效交流與協作，能夠在施工開展前便能發現問題，做好問題的及時處理。

Navisworks Manage 軟件主要功能為施工模擬、信息交流、工程項目綜合分析，是一款極具智能化的軟件，主要內容包括施工進度的模擬及優化、識別并協調碰撞及沖突，主要作用則是提升施工效率。利用Navisworks 中的5D 模擬動畫，可以對施工現場進行指導，會在很大程度上縮短工期[5]。

4 BIM 數字化的建筑技術運用

4.1 BIM 點云三維激光掃描技術

在老舊住宅中加裝電梯，運用BIM 點云三維激光掃描技術，可以對裝配式的加裝外掛電梯整體的安裝效果進行高精度驗證。然后利用三維掃描中的點云模型，針對施工過程中鋼結構構件的標高、間距及規格等內容。另外，連廊節點位置具有較高的施工難度，可以綜合現場需求，以施工人員的實際需求為主，通過不同角度對模型給予相應的標注與出圖，具有較高的傳達圖紙信息的能力，與傳統模式下的施工圖紙相比較，具有較高的工作效率。

4.2 BIM 云技術

多層住宅加裝電梯后，應用BIM 云技術可以將電梯大數據進行云系統管理，實現24 h 對加裝電梯的整體情況及運行等進行監測，如果發生異常情況主控系統將及時向數據監控中心發出提示，控制系統內安裝有無線監控設備，可以實時掌握現場實際情況，進而將掌握的信息傳達給維修人員及物業管理工作人員。維修人員在接收信息后，會迅速進行相應的處理，準備好現場需要的工具及備件，從而保證高效解決電梯異常情況。監控中心還能夠對電梯運行數據及故障信息進行總結歸納分析，可對電梯實現全壽命管理[6]。

5 結束語

綜上所述，多層住宅加裝電梯中應用BIM 技術的優勢有很多：有利于施工現場高效生產、運輸，避免安全隱患；促進施工技藝的模塊化與標準化，有利于提升施工質量；BIM 技術的協同性，能夠促進施工進度管理與編制，對三維模型進行分析，有利于施工工序的合理安排，優化、完善流程，確保施工人員的高效施工。因此，BIM 技術的運用對多層住宅加裝電梯具有重要意義。