BIM技術在裝配式辦公樓項目中的應用*

程志軍，董惟群，沈 亮

(1.龍信建設集團有限公司，江蘇 南通 226100；2.江蘇省智慧建筑工程研究中心，江蘇 南京 211800)

0 引言

建筑信息模型(building information modeling)是以三維數字技術為基礎，集成建筑項目各種相關信息的工程數據模型，是對工程項目實施實體與功能特性的數字化表達。BIM信息共享和互用性技術可服務于建筑項目全生命期的決策與分析中[1]。目前，我國積極推進BIM技術在建筑領域中的應用廣度與深度，涉及建筑規劃、設計、施工和運維全生命周期，以提高建筑數字化水平，實現信息化管理，促進綠色建筑和建筑工業化的發展。相比傳統現澆式建筑，裝配式建筑是設計、生產、施工、裝修和管理五位一體的體系化和集成化建筑，可通過BIM技術實現信息化協同設計、可視化裝配、工程量信息交互和節點連接模擬及檢驗等應用。

因此，基于BIM技術和裝配式建筑的發展現狀，從模型搭建、碰撞檢查、管線綜合優化、三維可視化技術交底、虛擬漫游和預制構件生產等方面，研究BIM技術在江蘇國聯龍信裝配式辦公樓中的應用，以實現BIM技術和裝配式建筑的深度融合。

1 工程概況

江蘇國聯龍信建設科技有限公司辦公樓位于江蘇省淮安市盱眙縣舊鋪鎮204縣道旁，建筑面積3 367.96m2，采用裝配整體式框架結構，地上5層，為辦公室、展廳和會議室。建筑效果如圖1所示。

2 BIM具體應用

2.1 模型搭建

BIM團隊建立企業標準Q/LX 14—2018《BIM建模標準》，主要對模型搭建、管線綜合管控、BIM軟件、模型族類型命名方法、模型精度和成果交付進行詳細規定，有助于建模標準化、統一化、協同工作及資源有效共享，從而提高建模效率與BIM信息模型的精細度與準確性。

傳統二維圖紙存在無聯動性、沖突不易檢查和注釋信息錯漏等缺點，某一部位的設計變更可能涉及多張二維圖紙的修正，工作量大，且若未全數修正，可能導致返工和誤工現象。Revit軟件具有較完善的結構、建筑和機電模塊，利用Revit軟件將CAD二維圖紙上的圖層、線型、線寬、屬性等抽象信息轉化為三維信息模型，該過程相當于一次全面的圖紙審查[2]。在模型搭建過程中，可將節點詳圖不足、梁尺寸不全和錯漏碰缺等圖紙問題，生成問題分析報告反饋至設計院。同時，BIM模型中的構件具有三維可視化、聯動性、參數化和信息化特點，同一構件的設計變更可實時體現在不同視圖中，提高后期出圖效率。

2.2 碰撞檢查

傳統碰撞檢查通過疊放各專業設計圖紙，使軸網和標高對齊，或選擇公共參照點通過人工輔以相關軟件完成碰撞檢查，工作量大、效率低且難以保證準確性。而BIM技術實現建筑的三維信息建模，在三維模型下進行碰撞檢查，精確度高，尤其是復雜建筑模型中，因高度的三維仿真性質，在碰撞檢查時，更能體現BIM技術的優勢[3]。

將辦公樓建筑、結構、機電模型按設計要求的位置和標高進行集成，如圖2所示，并導入Navisworks軟件中，設定碰撞邊界條件，進行碰撞檢查，實現全面的三維審校，生成碰撞檢查分析報告，包括碰撞點說明、位置和碰撞類型等信息。通過碰撞檢查，對發現的設計問題進行結構優化，實現空間位置的合理設計，避免因位置碰撞出現的返工、誤工現象。

圖2 全專業BIM模型

2.3 管線綜合優化

利用Revit軟件對各專業設備管線進行建模，如圖3，4所示。設備管線根據不同專業設置不同顏色加以區分，基于Navisworks碰撞檢查結果進行管線綜合優化。管線優化參照設計和施工要求，按照大管優先、小管讓大管、有壓管讓無壓管、低壓管讓高壓管、常溫管讓高溫和低溫管、電氣管讓水管與熱管的原則，分系統進行綜合調整[4]。進行管線綜合優化后，可生成施工指導圖，且附有管線間距、標高、尺寸等注釋信息，進一步提高設計變更效率。

圖3 機電BIM模型

圖4 管線綜合優化

2.4 三維可視化技術交底

技術交底是在某一單位工程或某一分項工程施工前，由專業技術人員向管理人員或現場班組進行的技術性交代，主要目的是使管理人員及施工班組對即將施工內容的特點、技術與質量要求、施工方法與措施、施工安全及環保內容等進行詳細了解，在保證安全的前提下科學組織施工，避免發生技術質量事故。

圖5 預制構件智能化檢測流程

由于一線施工作業人員受教育程度普遍不高，面對以文字性表述為主的技術交底單，通常較排斥、難以理解和記憶，交底流于形式，相關措施規定不能有效傳至施工現場，嚴重時導致安全事故。BIM技術可將二維圖紙信息轉化為三維立體信息模型或生成施工動畫，對施工重難點進行三維可視化交底，便于施工人員快速領會施工意圖，從而提高技術交底效率和質量，減少返工、誤工，縮短工期，提高施工質量[5]。

2.5 虛擬漫游

在建筑方案設計階段，利用BIM技術將建筑項目模型制成建筑物漫游展示動畫，在動畫指引下查找使用功能不合理之處及碰撞點，并修改設計方案。利用Navisworks軟件中的漫游功能，通過設置漫游路徑查找碰撞點，以便修改設計方案。同時，虛擬漫游也可用于建筑設計方案中的展示階段，方便各參與方，尤其是業主的審查。

2.6 預制構件生產

基于BIM技術可實現與預制構件廠的信息共享，預制構件廠可直接獲取構件尺寸、材料、鋼筋等級等參數信息。所有設計數據及參數可通過二維碼形式直接轉為加工參數，實現BIM模型中預制構件設計信息與裝配式建筑預制構件生產系統的直接對接，提高裝配式建筑預制構件生產的自動化程度和生產效率[6]。同時，利用BIM技術的可視化特性生成預制構件生產工藝視頻，用于指導預制構件廠工人生產。

2.7 質量管理

在工程實踐中，預制構件的外觀質量、尺寸偏差、結合面粗糙度和裝配時的垂直度是裝配式混凝土結構施工質量的控制要點。若不符合設計、施工和驗收等相關標準要求，將影響結構性能，形成安全隱患。

為提高預制構件質量檢測效率和準確度，避免人工觀察、尺量等檢測方式的主觀性，開展智能化檢測試點應用。預制構件通過RFID標簽進行識別，實現與BIM數據庫的關聯。利用智能化檢測設備檢測預制構件的外觀質量、尺寸偏差、結合面粗糙度和裝配時的垂直度，檢測數據通過無線網絡傳輸至智能化檢測系統進行分析計算。智能化檢測系統內嵌相應的標準規范要求，通過數據端口與BIM數據庫中的預制構件設計要求相關聯，實現預制構件、智能化檢測設備、智能化檢測系統和BIM的實時互聯。智能化檢測系統比較分析檢測值與允許值后判斷構件是否合格，同時將檢測結果顯示、存儲在系統平臺數據庫中，并實時反饋至智能檢測設備，供檢測人員查看，流程如圖5所示。

基于BIM技術研發的裝配式混凝土結構安裝質量自動化檢測與預警系統，完成BIM數據庫、手機端和計算機端系統的試用，初步梳理系統錄入文件及數據對接格式，為基于BIM技術的智能化監測研究提供基礎數據。

3 結語

在江蘇國聯龍信建設科技有限公司辦公樓項目中，借助Revit和Navisworks軟件平臺，從模型搭建、碰撞檢查、管線綜合和可視化等方面，研究BIM技術在裝配式建筑設計、預制構件生產、施工和質量管理中的應用，實踐結果如下。

1)利用BIM技術的模型搭建、碰撞檢查可有效發現二維設計圖紙標注錯漏、結構碰撞、機電管線碰撞等設計問題，并進行方案優化。

2)可視化技術有利于方案展示，提高技術交底效率和質量。

3)基于BIM技術的智能化檢測系統可實現預制構件和裝配式結構施工質量管理的信息化。

BIM技術在裝配式建筑中的應用有利于實現結構、機電、裝修一體化，設計、生產、裝配一體化，技術、市場、管理一體化的目標，是促進我國裝配式建筑發展、加快建筑工業化進程的重要技術手段。