裝配式內裝住宅中BIM技術的應用與研究

卜真良

上海建工集團工程研究總院 上海 201114

我國建筑業正處于由傳統粗放式施工向現代 數字化、工業化 施工轉型的時代，綠色節能設計、信息化管理、標準化施工已成為我國建筑業發展的核心要求。

經過多年的摸索，BIM信息化技術和裝配式建筑模式在各自的領域中已有所發展，但對行業轉型的助力仍很有限。要進一步推進行業轉型，需以建筑裝配式為核心、BIM數字化為推手，將新興技術與建筑模式相互結合、集成，合理化應用資源，從而尋求BIM技術發展的契機[1-6]。

1 裝配式建筑應用現狀

1.1 發展建筑裝配化的作用和意義

裝配式建筑是一種將部品構件在系統之間集成設計、構件在工廠內標準化預制生產和現場低人工快速組裝的建筑模式。目前，勞動力銳減、節能環保要求增高，裝配式建筑以其場外制造、現場安裝的生產模式促進了綠色、環保的可持續發展，以其標準化設計、工業化生產的制作特性，生產過程中加強了對質量和品質的控制，減少了人、料、機的損耗，以其統一、標準的安裝方式有效地加快了施工進度，確保了施工質量。

1.2 裝配式建筑發展緩慢的因素分析

自中共十八大提出 堅持走中國特色新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化道路，推動信息化和工業化深度融合 的要求以來，我國大力推動裝配式建筑的發展和探索。但目前，大部分建筑仍采用現場澆筑混凝土的建造方式，裝配式建造僅在住宅類建筑中得以推廣，且無法深入應用于具有個性化裝飾風格的 裝配式內裝住宅中 ，其主要因素如下。

1）人為因素。相較于傳統現澆混凝土建筑，裝配式建筑的標準化設計和工業化生產是其最大優勢，但也是其發展緩慢的重要因素。當今時代，各類建筑均因獨特、富含美學的外觀而出彩，這與建筑裝配化的理念格格不入。在建筑設計時，如無裝配式設計，即使強行融入也僅是在極小范圍內采用裝配化，綜合考慮制造時的模具成本、預制構件的運輸成本以及現場安裝的工序耗時成本，是得不償失的。

2）內在因素。裝配式建筑的預制構件生產完成、運輸至現場后，很難再調整，且因其標準化，如有設計錯誤，將面臨大批量預制構件的整改或報廢。因此，在設計階段必須對全專業進行精細化協調，確保建筑功能、結構體系、機電布置、裝修效果相匹配，避免二次返工。這也是經過多年發展后，裝配式建筑仍停滯于裝配式建筑集成系統、裝配式結構系統和裝配式外圍護系統的一體化設計，且裝配式內裝系統和裝配式設備管線系統僅能在各自系統中實現單項系統裝配化、無法融入整體設計中的原因。

3）環境因素。在裝配式建筑應用中，預制構件廠的設置十分關鍵。對于待開發地區可采用多個工程合力在項目附近建立構件廠，既能降低預制構件的運輸成本，也能解決構件廠長期的生存問題。對于在既有城區位置的裝配式工程，如果構件廠距離項目地較遠，則高額的運輸費用和運輸過程中的交通限制往往會造成工期的延誤和造價成本的上漲。

4）管理因素。建筑裝配化的推動也是對工程精細化管理的推動，在預制構配件生產、運輸和安裝的各個環節中，需要制定嚴格的管控制度。從模具加工計劃、材料采購計劃、構件排產計劃、質量管控、運輸調度，到現場堆放、吊裝設備進場、吊裝順序、損壞件返廠等均需進行系統、精密的管理。然而，工廠、物流和現場的管理割裂、管理人員對于預制裝配式施工的經驗不足和責任心的缺失都將對裝配化建筑的質量和進度造成影響。

2 基于BIM技術的項目實例

2.1 BIM技術的優勢

BIM技術本質是信息化的數字載體，其可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性可服務于裝配式建筑的各個階段。

1）設計階段。BIM技術的三維可視化能夠在傳統平面設計時，改善設計人員因空間想象不足而造成的設計盲區，從而實現建筑全專業一體化、精細化協調。

2）生產階段。運用 BIM＋物聯網 技術對預制構件的生產、運輸、堆放等信息進行采集、監控和定位，形成全過程追蹤。

3）施工階段。在施工安裝前，運用BIM技術對施工方案、工序進行模擬驗證，選擇最合理的施工方案對工序進行優化，提高安裝效率和施工質量。

但是，在項目應用中，受限于BIM從業人員的專業技術水平、BIM技術發展的深度和項目對BIM成果的重視程度，BIM技術僅能在裝配式內裝住宅的設計階段充分發揮作用，利用其可視化模型對需在預制構件上進行預留、預埋的孔洞和預埋件進行合理化布置，避免因預埋件過大或預留洞不合理而影響預制結構件的安全性。

2.2 項目概況

某項目總建筑面積41 596.86 m2，其中，地上建筑面積26 429.60 m2，地下建筑面積15 167.26 m2。含3幢16層的高層住宅樓、2幢15層的高層住宅樓和小區配套公建，2層地下室為設備機房及車庫，5幢住宅樓為裝配整體式混凝土結構，裝配式建筑面積23 756.02 m2。預制構件的類型有：預制普通外墻、預制內墻、預制外圍護墻、預制疊合板、預制凸窗、預制陽臺和預制樓梯。

2.3 技術應用

2.3.1 設計驗證、管線綜合滿足凈高

該項目標準層的層高3 050 mm，梁底僅有2 450 mm，為滿足2 400、2 700 mm的高低吊頂凈空要求，傳統的 二維圖紙＋空間想象 模式已無法驗證吊頂內管線排布和系統分配是否合理。

運用BIM技術搭建包含裝飾高低天花板、地暖排管、電氣線管和末端插座、開關的精細化模型，利用梁窩和高、低吊頂槽對機電管線進行綜合排布，對于無法實現凈空的區域以可視化模型進行設計協商和方案確認，最終出具戶型內機電管線綜合圖。

2.3.2 預留、預埋確保結構安全

低吊頂與梁底之間預留石膏板的安裝空間，造成戶內大量的機電管線需在結構梁和剪力墻中進行預留洞處理。同時，該項目預制率為40%，存在預制構件與現澆構件繁復交錯的區域，如何既滿足吊頂凈空又能妥善、安全地完成結構預留、預埋，是BIM技術應用的重要體現。

BIM實施中，在戶型土建模型搭建時建立現澆出頭筋和預制構件的主筋，拼接好結構后，檢驗碰撞和設計合理性。另外，在符合結構預留洞標準的前提下，盡量將管線預留洞設置在現澆結構區域，最大程度降低對預制構件生產工裝的影響。

對需在預制構件和現澆結構上預埋的機電末端線管、線盒、結構開槽等進行位置驗證，避免其處于結構拼接位置。結合施工工序，驗證圖紙無誤后，將預制構件的預留、預埋和現澆混凝土區域的預留、預埋進行分離并出圖，避免發生因預制與現澆預留、預埋界面混淆而造成的點位遺漏和二次返修。

2.3.3 720云展示，方便現場檢驗

BIM技術在裝配式內裝住宅中的應用不僅限于前端設計糾錯和施工前的模擬預演，還需切實將BIM技術落實到項目全過程，BIM成果能夠在施工過程中持續性地發揮作用。

因此，采用 BIM＋VR 線上全景制作工具720云制作戶型點位演示模型。在項目機電安裝和裝飾施工過程中，便于業主、項管和監理單位能夠隨時使用手機通過720云查驗戶型中管線的安裝走向，電氣配電箱、插座、開關、傳感器，空調風口和給排水管預留接頭的詳細定位和用途。

2.3.4 協同管理平臺軟裝展示

BIM技術不只是三維可視化、管線碰撞和施工模擬，還是信息化管理手段，通過管理平臺對項目的進度、質量、安全、成本進行協同管理，實現降本增效。

該項目利用協同管理平臺進行了質量、安全板塊的應用。此外，基于業主對裝飾風格的嚴格要求，在BIM戶型模型中建立軟裝模型并上傳平臺，便于在調整設計后，參建各方能夠快速、直觀地理解設計意圖并作出及時反應，避免因溝通不及時、理解偏差而造成差錯。

3 結語

隨著數字化施工轉型的逐步深入，各項新興技術和建筑模式與信息化技術的結合越來越緊密。但在工程實施過程中，仍需注意以下2點。

1）對于工程而言，有價值的是正確的數據信息，在仍無法實現數據全智能化采集的當下，對信息的真實性、實用性應保持謹慎。

2）信息化技術通過其協調性、可傳遞性、分析性，提高了項目的設計、生產、施工和運維質量。但是，真正能夠保證項目質量的，仍然是參與人員的專業技術能力和職業素養。