BIM 技術在某高層公寓裝配式設計中的應用

黃振邦，李 欽，胡晟銘

（廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東廣州 510010）

0 引言

伴隨著城市化的進程，建筑行業(yè)得到了蓬勃地發(fā)展，最近幾年裝配式建筑也呈現(xiàn)出了良好的發(fā)展趨勢。據(jù)統(tǒng)計，2019 年全國新開工裝配式建筑面積較2018 年增長45%，近4 年年均增長率為55%[1]。由此可見，裝配式建筑得到了國家的認可和大力推廣。

BIM（建筑信息模型）是在建設工程及設施全生命期內(nèi)，對其物理和功能特性進行數(shù)字化表達，并依此設計、施工、運營的過程和結果的總稱，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性等特點[2，3]。裝配式建筑是指由預制部品部件在工地裝配而成的建筑，其最大的特點是建筑部品由車間加工完成，進行現(xiàn)場大量裝配作業(yè)，具有很高的設計標準化和管理信息化[4，5]。BIM 技術給裝配式建筑實施提供了一個優(yōu)質的協(xié)同工作平臺，可以實現(xiàn)精細化管理和工業(yè)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。隨著裝配式建筑的大力推廣，BIM 技術的日漸成熟，兩者的結合必然受到各專業(yè)工程師、施工單位、構件廠及業(yè)主等的關注和認可。本文以某高層公寓項目為例，探索BIM 技術在裝配式建筑設計中的應用，希望BIM 技術成為裝配式設計中先進的工具和技術手段，從而推動裝配式產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 項目概況

本項目位于深圳市龍華新區(qū)街道，地塊南側緊鄰龍峰一路，東側緊鄰泊松路，建設用地7503.9m2，總建筑面積48957.11m2，設2 層地下室，地上有3 層商業(yè)裙樓及3 棟塔樓（1 棟A、B、C 座）組成，其中1 棟A、B 座為住宅，1 棟C 座為公寓，本文以1 棟C 座公寓為案例進行分析研究。1 棟C 座塔樓為剪力墻結構，建筑高度71.450m，共21 層，標準層層高3.050m，其中4～21 層實施裝配式建筑，采用的預制構件種類有：預制外墻、疊合板、預制樓梯、輕質條板。

2 BIM 技術的綜合應用

本項目根據(jù)產(chǎn)業(yè)化技術認定實施方案的要求，綜合考慮裝配式建筑特點，將BIM 應用貫穿于項目建設全過程，在項目建造過程中結合實際情況綜合應用BIM 信息化技術，輔助項目順利進行。

在設計階段的主要工作內(nèi)容分為兩方面：①全專業(yè)（建筑、結構、給排水、暖通、電氣）設計BIM 模型的建立；②BIM 技術的實際應用，包括戶型分析、構件拆分、工程量統(tǒng)計、管線碰撞

檢測、預制構件深化設計等等。通過BIM 技術應用解決了如下問題：通過BIM 三維模型的建立，實現(xiàn)預制構件三維拆分設計和尺寸推敲，并對外立面分縫合理性進行驗證。通過對戶型的細化建模，輔助設計實現(xiàn)戶型內(nèi)部家具、開關插座等點位布置合理性的判斷。通過BIM 機電模型的建立，實現(xiàn)設備管線碰撞檢測，對管線相對集中的部位，減少平面交叉，對管線影響凈高的部位，反饋設計進行調(diào)整，有效避免凈高不足。通過BIM 模型進行預制構件的深化設計，極大地提高了工作效率，提高了圖紙質量。

2.1 全專業(yè)BIM 模型建立

設計階段BIM 模型包含建筑、結構、給排水、暖通、電氣五個專業(yè)，如圖1 所示。通過BIM 土建模型的建立，實現(xiàn)了預制構件與現(xiàn)澆構件的精確模擬、預制構件的精細拆分及各類構件數(shù)據(jù)的快速準確統(tǒng)計；同時通過BIM 機電模型建立和對戶型的細化，實現(xiàn)管線碰撞檢測和戶型內(nèi)部點位的核查。

本項目土建模型包括現(xiàn)澆梁、板、剪力墻以及預制外墻、疊合板、預制樓梯、輕質條板、普通隔墻等。此外，土建模型中還整合了精裝模型，包含各戶型內(nèi)的家具、設備等等。給排水模型包括給水系統(tǒng)，污廢水、雨水等排水系統(tǒng)以及消防系統(tǒng)。暖通模型包括加壓送風、空調(diào)系統(tǒng)。電氣模型包括公共走道的強電橋架、插座、開關及燈具。

圖1 標準層全專業(yè)BIM 模型

2.2 標準戶型設計

公寓標準層主要由四種戶型構成，分別為A、B1、B1’、C1 戶型。其中A 戶型90 套，B1 戶型36 套，B1’戶型18 套，C1 戶型54套。通過BIM 模型可以快速統(tǒng)計戶型數(shù)量，并計算標準化戶型比例。標準戶型中包含土建機電全專業(yè)構件，同時放置住戶需求的家具及生活設備，可以很好地三維展示戶型，從而進行相關戶型分析。此外，通過標準戶型拼裝標準層，標準層快速生成標準層立面圖，從而輔助建筑立面設計。

2.3 三維預制構件拆分設計

通過設計提供拆分平面圖，利用BIM 模型進行三維構件拆分設計，對預制構件進行尺寸推敲及外立面分縫合理性驗證，并生成以下直觀的三維拆分圖，如圖2 所示。在BIM 模型中對各類構件賦予不同顏色實現(xiàn)區(qū)分，使不同類型構件在三維展示中一目了然。通過模型快速統(tǒng)計出各類預制構件的數(shù)量，其中預制外墻90 個，預制樓梯68 個，疊合板416 塊，從而計算出標準構件的比例。

圖2 標準層預制構件拆分圖

2.4 工程量統(tǒng)計

通過BIM 手段，直接匯總標準層原始數(shù)據(jù)，得到所有標準層構件真實、詳細、直觀的尺寸、面積、重量、數(shù)量等工程數(shù)據(jù)，為項目工程量概算與成本預算帶來有理有據(jù)的支持。此外，通過BIM明細表功能提取各類預制及現(xiàn)澆構件的長度、面積、體積等信息，最終計算出裝配式評分計算書所需的各項指標，極大地提高了工作效率。

2.5 管線碰撞檢測

通過給排水、暖通、電氣專業(yè)BIM 模型的建立，對設備管線碰撞進行檢測，重點檢查了走道、管井出管處、衛(wèi)生間等位置，把設備與土建碰撞情況、設備間碰撞情況反饋給設計，優(yōu)化設計方案。標準層機電BIM 模型如圖3 所示。

圖3 標準層機電BIM 模型

2.6 預制構件深化設計

本項目預制構件中疊合板的出圖量是最大的，疊合板構件也是最簡單最標準化的，結合Revit 二次開發(fā)的插件，實現(xiàn)了疊合板構件詳圖智能化出圖，極大地提高了出圖效率，減輕了工程師的出圖壓力，可以把更多的時間投入到設計優(yōu)化中去。通過插件拆分疊合板、布置鋼筋、吊點、線盒以及其他預埋件，同時生成相應明細表，完全可以達到構件加工圖的要求，滿足生產(chǎn)廠家的各項需求。

3 結語

綜上所述，通過BIM 技術在高層公寓裝配式設計中的應用實踐證明，BIM 技術的優(yōu)勢得到了淋漓盡致地展現(xiàn)，極大地提高了工作效率，保證了圖紙質量，同時也為BIM 技術和裝配式設計的融合提供了參考和借鑒。隨著BIM 技術和裝配式建筑的深入發(fā)展，二者的結合必定成為未來的發(fā)展方向，助力建筑行業(yè)的發(fā)展，最終實現(xiàn)建筑的工業(yè)化和信息化。