BIM在住宅產業化中的應用研究

潘 賽

（住房和城鄉建設部科技與產業化發展中心，北京 100044）

1 BIM技術的內涵

在BIM（建筑信息模型）技術使用過程中，技術人員需要將建筑工程項目的各種數據作為建立模型的基礎，通過運用數字信息仿真模擬手段，為項目建設提供真實信息。BIM技術具有較強的模擬性、協調性、可視性等特征，所提供的建筑信息具有真實性、關聯性，能夠以圖示的方式展現出來，實現信息傳遞與共享。BIM技術相較于傳統的CAD設計具有明顯優勢，通過其參數化建模，設計師可以調整和改善建筑構件的尺寸和位置信息，對約束條件及協調規則進行定義，這種建模方法能夠有效減少設計環節的工作量，避免反復修改。使用BIM技術能夠充分體現構件與構件之間的關聯，標準層的BIM包含梁、門、窗、柱、墻、板等，還包含房間與房間之間的相鄰和拓撲關系，使住宅建筑規劃方案更加深入，信息數據支持更加可靠。

2 BIM技術在住宅產業化中的應用價值

2.1 加強企業之間的溝通

對于住宅建筑項目而言，建設企業是投資主體，需要與其他企業加強交流和溝通，信息共享，為后期項目施工奠定堅實基礎。運用BIM技術，建設企業與其他企業之間的溝通更加方便、快捷，避免出現信息交流故障等問題，讓其他企業充分了解住宅項目的具體情況，嚴格控制施工成本。

2.2 全面優化住宅設計

BIM技術可應用于住宅項目建設的設計環節，設計企業可以融合該技術，及時發現設計方案中存在的問題，對方案內容進行修改和完善，不斷提升設計效率。在產業化住宅的設計中，設計企業可將標準戶型作為基本單元，加強對戶型拼裝、樓層拉伸、樓棟布置的研究，采用參數化設計技術進行小區、樓棟、樓層、戶型的設計，實現信息集成，提高信息的使用價值。設計企業通過運用BIM技術，可減少設計失誤，有效減少住宅建設項目因返工而造成的損失。

2.3 提高住宅建筑構件質量

在住宅產業化過程中，建筑構件需要標準化、批量化生產，將BIM技術應用于構件生產，可以提高構件生產的精確度，避免出現理解失誤的情況。總之，BIM技術可應用于住宅產業化的各個環節，提高管理效率、生產效率、建設效率、信息交流效率。

2.4 優化施工管理

裝配式建筑需要大量的建筑構件，對其進行科學分配才能提高施工效率。通過運用BIM技術，施工企業可對建筑構件進行合理分配，全面模擬施工現場操作，進一步優化施工方案，提高工程施工質量。在BIM技術使用過程中，技術人員可以運用4D技術、5D技術，讓整個施工過程更加順利。

3 BIM技術在住宅產業化中的應用要點

3.1 在規劃階段的應用

產業化住宅項目的建設周期較長，需要投入大量的資金成本，并且需要多個企業的合作。在前期規劃階段，建設單位需要對產業化住宅的建造可行性進行分析，然后決定項目投資，并加強對建設工期、建設成本的評估。在規劃階段，建設企業可應用BIM技術的三維建模功能，加強對項目建設方案的設計，通過景觀模擬，從不同視角展示小區和建筑物的景觀效果，提高信息的真實性和可靠性。住宅小區需要充分考慮日照效果，建設單位在前期方案設計中會對日照情況進行分析，從多個角度考量住宅的居住品質。在BIM技術中，工作人員可以通過分析工具，對日照、能源消耗、水耗、環境噪聲、陰影反射等進行全面考查，為住宅產業化建設奠定信息基礎，充分發揮數字規劃的價值，呈現三維立體景觀，融合周邊的城市配套、交通設施等，增強規劃的科學性。在項目資金使用方面，BIM技術可以加強對資金使用的控制，全方位統計項目所需構件，提高工程量統計效率，對資金、時間、人力資源、物力資源等成本進行精細化運算。產業化住宅還需要建設單位的各個部門加強溝通，包括客戶中心、物業公司、項目部、設計部、財務部等。BIM技術擁有較強的信息儲備功能，能夠讓各個部門之間形成無障礙溝通，以建筑信息模型為交流溝通平臺，形成完善的信息溝通網絡，全面加強項目規劃階段的工作質量。

3.2 在設計階段的應用

在以往傳統的住宅項目建設中，項目設計一般采用二維圖像，BIM技術則使用三維立體建模技術，更加直觀、生動、形象地體現建筑形態，全方位展現住宅建筑設計中存在的不合理之處，從而實現及時優化、及時修改，有效減少經濟損失。在住宅建筑結構設計方面，設計單位可以應用BIM技術，在Revit中創建完整的住宅建筑結構模型，讓建筑模型更加標準。當前，預制裝配式住宅是住宅建筑的主要形式，可在住宅產業化中充分發揮作用。這種結構形式主要應用鋼結構和混凝土結構，設計單位在軟件中設計出預制梁、預制柱、預制樓板等，將所有的設計元素融合到構件庫當中，最終選出標準構件，創建構件的參數，提高設計效率。無論是建筑設計還是結構設計，BIM技術都能有效提高設計的精準度，使建筑設計過程更加簡潔，為工程量統計和資金預算奠定基礎。BIM技術還能應用于深化設計階段，設計單位可以應用BIM技術完成節點設計、碰撞檢查等（見圖1）。

圖1 BIM技術在深化設計中的應用

住宅建筑的內部結構比較復雜，碰撞檢查就是要全面了解住宅建筑內部的管線與結構主體之間存在的碰撞，從而及時進行修改。在BIM技術應用中，工作人員可以一目了然，一旦管線和結構主體發生碰撞，系統就會呈現高亮狀態，這樣技術人員就能對支架、主筋等部位進行結構檢查，提升設計效果。

3.3 在構件生產階段的應用

在住宅產業化過程中，裝配式建筑需要采取工業化的大規模生產方式，實現全面的機械化生產，減少施工故障，提高構件質量，使住宅品質得到根本優化。在工廠加工過程中，混凝土能夠得到良好的養護，鋼筋位置也能更加精準，所有的構件都可以保持一致，操作的準確度得到有效提高。通過運用BIM技術，生產企業可以存儲每一個訂單的信息，嚴格按照訂單中的材料要求、產品參數準備物料，提高原材料質量，保證按時交工，實現高效管理。應用BIM技術，所有的設計圖紙和建筑構件都能在信息平臺上體現出來，工人的工作量大大減少，管理人員也能及時對構件生產進行指導，構件的模具設計、檢測、加工等都可以實現標準化操作。工作人員可以將芯片植入構件中，然后把信息提交到BIM信息平臺上，這樣就可以查詢每個構件的信息。總而言之，BIM技術可以在構件生產環節充分發揮價值，負責生產的單位可以將BIM技術應用在訂單管理、產品研發、生產流程管理、數據信息采集等多個方面，大大提高生產效率。

3.4 在施工階段的應用

施工階段是住宅項目建設的關鍵階段，施工企業需要應用工廠生產出來的建筑構件，對構件進行裝配，完成住宅項目的建造。首先在住宅項目場地的布置中，施工企業需要明確裝配式建筑的建造過程，在施工現場完成部分組裝，科學管理組裝順序，充分應用施工場地，保證施工過程的安全性。在這一階段，管理人員可以應用BIM技術對批量化的構件進行分配和調度，明確不同類型構件的堆放方式，充分應用信息技術平臺中的構件信息，提取芯片的內容。在住宅項目的施工準備階段，施工單位需要完成現場吊裝，可以應用BIM技術對吊裝過程進行模擬，明確起重機的型號和位置，確定好起重機的工作幅度，保證施工安全，制訂出完善的施工方案。除此之外，BIM技術還可以對住宅項目的工程量和工作量進行科學分析，對整個施工過程進行模擬，全面協調施工進度，盡可能縮短工期。水泥、鋼材是住宅項目建設的主要材料，BIM技術可以運用5D模擬技術，提高施工模擬的仿真性，對不同環節的工程用料進行精細化管理，科學控制造價成本，避免出現額外費用。

4 基于BIM的住宅性能分析

4.1 住宅項目的綠色性能要求

GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》提出了對住宅性能的要求，主要包括節水與水資源利用、節地與室外環境等，提出了對建筑材料以及其他能源資源的節約利用，高度重視室內環境質量，提出要加強施工管理和運營創新。在住宅產業化進程中，建設企業需要高度重視住宅的綠色性能，加強對住宅綠色性能的評價，制定出有效的評價工具，融合相關專家意見，全面提高住宅質量。BIM技術能夠應用在住宅項目的綠色性能評估方面，采用更多智能化、數字化手段，增強對住宅性能的評估，提高住宅性能的優化效率。隨著我國社會經濟的快速發展，人們對住宅質量的要求越來越高，住宅項目的建設過程需要做到節能、環保、安全，材料質量必須符合國家標準。在后期的使用過程中，用戶希望住宅項目能夠達到安靜、舒適、采光良好、設計合理。隨著住宅項目的產業化發展，建筑項目的標準化程度越來越高，綠色住宅受到社會的廣泛歡迎，有關部門需要加強對建筑企業的監督和管理，將BIM技術充分引入項目設計和建造過程中，不斷提高綠色住宅的性能。

4.2 住宅性能的主要分析方法

住宅的綠色性能是一個十分廣泛的概念，不同國家的評價指標也有所差距。在我國住宅產業化過程中，有關單位需要構建出綠色住宅性能的分析措施，明確綠色住宅所需達到的標準，確定綠色性能的指標區間，采用評分的方法評價住宅性能。BIM技術可在綠色住宅的性能分析方面發揮作用。

性能分析軟件（見表1）能夠對住宅項目的各項指標進行檢驗，在設計階段全面了解住宅項目的性能，掌握住宅項目的環境、居住適宜性，優化設計效率。針對住宅建筑的日照分析，技術人員可以采用棒影法，全面分析日照時長，在BIM中提取出分析模型，科學計算樓棟陰影，統計某一時刻的陰影，進而統計全天日照時長，提高日照分析的精確度，滿足建筑項目的規劃要求。住宅項目對日照、溫度的要求較高，這關系到用戶居住的舒適程度，需要加強評估和測試。除此之外，BIM技術還能夠幫助住宅小區開展室內采光分析、能耗預估、風環境模擬等，對住宅建筑的綠色性能進行全方位測評。

表1 綠色住宅性能分析軟件

5 結語

住宅產業化是一種住宅項目標準化建設手段，在住宅產業化過程中，BIM技術可發揮重要作用。它是一種現代化的信息建模技術，能夠應用于項目的準備階段、設計階段、構件生產階段、項目施工階段，加強企業之間的信息交流，全面保障施工進度，減少施工成本的投放。BIM技術可以全面優化住宅建筑物的質量，幫助企業實現標準化生產，提高施工企業的施工精確度，創造出理想的經濟效益和社會效益，推動建筑行業的健康發展。未來住宅建筑的發展必然需要充分運用BIM技術，建設單位需要加強對該技術的學習和應用，運用該技術評估住宅質量，全面提高住宅的綠色性能，提升住宅居住品質，延長住宅建筑的使用壽命。