淺析預制裝配式住宅項目全過程BIM技術應用

王英

安徽省建筑設計研究總院股份有限公司 安徽 合肥 230002

引言

當前大量數字化技術在裝配式建筑設計建造得到了充分運用，預制裝配式建筑形式也漸漸充當我國建筑行業中不可或缺的角色之一。在BIM技術廣泛應用之下，如今的裝配式建筑也可以靈活地與BIM技術相互結合。而BIM技術憑借其集成化和數字化的優勢，大大提升了建筑空間及品質，有利地節約了工程項目造價及投資，推進了項目質量、安全、進度管理水平，加快了現場施工速度，實現項目多階段、多參與方協同工作能力，從各方面為整體項目帶來了較大的收益。

1 預制裝配式住宅設計階段BIM技術應用

設計階段使用BIM技術進行施工圖BIM模型搭建、圖模核查、凈空優化、管線綜合、預制構件拆分設計、可視化展示等。本階段主要目的是應用BIM技術對各專業的設計進行分析，驗證，確保各專業設計的合理性，提高圖紙質量，提升項目品質，并交付完整的模型及相關BIM設計成果。

1.1 施工圖BIM模型

依據設計條件及資料，建立項目全專業BIM模型，給接下來的各BIM設計階段的工作開展建立基礎。施工圖設計階段建立建筑、結構、機電、精裝全專業BIM模型。建立預制構件拆分設計模型，優化拆分和節點構造方案，為后續預制構件的深化及加工提供模型基礎[1]。

1.2 圖模核查

基于BIM模型針對施工圖錯漏碰缺問題進行核查，提交問題報告并協調各專業進行修改，提高圖紙質量，提升項目品質。其中，建筑專業重點核查防火卷簾高度以及防火卷簾與結構梁碰撞問題、卷簾側裝軌道影響車位使用問題等；結構專業重點核查人防部分凈高、人防預留預埋、人防門開啟碰梁問題、結構降板范圍梁板頂標高一致性、建筑結構墻體布置合理性、結構墻梁板上預留預埋洞口一致性、高低差區域（主樓與地庫交界面）梁板尺寸及搭接關系、外墻大樣做法與建筑提資一致性、屋頂構架層土建搭接關系、屋面排水溝的位置與結構梁之間關系、預留預埋（預制構件上預留預埋的合理性，戶內套管預留是否有錯漏、重疊，特別是新風口對建筑外立面效果或門窗安裝的影響）等；機電專業重點核查管道預留預埋完整性及合理性、首層及地庫給排水管道出戶位置關系、首層架空層空間復核（轉換水管下凈高是否滿足要求）、管道與采光井以及下掛坑還有防火卷簾等空間關系、水管井布置合理性、各類設備平臺空間布置等。

1.3 凈空優化

通過BIM技術應用有效提升公共空間及戶內品質，以使用率最高的歸家動線為核心，以便捷、舒適、美觀為目標，以成本控制為基礎，有效提升建筑品質，提高歸屬感和歸家儀式感。歸家動線優化主要包含機動車坡道、車行道、入戶前導區、門廳等位置，同時也針對消火栓，排水溝、集水坑，設備平臺，管井、搬家通道等位置進行專項品質提升優化。

1.4 管線綜合

管線綜合主要是應用BIM協同技術對全專業模型完成重點區域管線綜合方案以及項目整體凈高分析，提升建筑空間品質，以及凈高需求。預制裝配式住宅項目管線集中部位主要位于地下室車道、機房、管井等位置，通過管線綜合深化設計，檢查施工圖管線排布是否合理、凈空是否滿足項目要求，同時做好套管的預留預埋工作。

1.5 預制構件拆分設計

以施工圖BIM模型作為基礎，將各類預制構件在BIM軟件中的三維實體模型建立出來，從預制構件盡量規格統一、類型少，連接方式盡量常見簡單，施工難度盡量降低等角度考量，經過一系列構件脫模、工廠及現場吊裝、貨運運輸等多工況驗算后，并進行目標裝配率計算，初步形成可生產、可施工、滿足要求的預制構件拆分方案。同時，由于BIM三維技術的加持，能有效挖掘二維設計圖紙中的錯漏碰缺等設計不合理處，根據形成的BIM三維檢查報告知道二維設計人員進行調改優化，形成合理的裝配式建筑的拆分模型。

1.6 可視化展示

BIM建筑設計軟件可以建筑物的三維空間關系和場景進行有效模擬，主要的模擬形式有動畫、漫游及VR等，能讓工程設計人員有較為直觀的感受。利用虛擬仿真漫游可以有助于表達主體和設計效果，可以將建筑物整體空間布局完整地展示出來。對場地建筑、歸家動線、設備機房等區域進行漫游模擬，展示項目整體概況，地庫管線排布，機房設備排布方案，通過三維可視化形式有助于業主、專家更直觀地了解項目情況。

2 預制裝配式住宅施工階段BIM技術應用

項目施工階段的全過程施工模擬，通常也可以通過建立BIM三維模型來實現，該部分工作通常可稱為施工BIM。利用施工BIM技術，可以在施工前對項目的施工過程、施工成果預先有一個較為清晰的了解和掌握，通過對各類預制構件吊裝及安裝過程模擬檢查，發現可能出現的問題并及時給出具體處理方案，以便在實際操作過程中提前規避該類問題，提高施工生產效率。

2.1 施工場地布置模擬與優化

運用BIM技術還可以對現場設備設施進行初步模擬排列設置，并通過多方案必選進行優化,最終實現合理性布置方案。基于項目場址地形、施工區域、臨時道路、加工區域、材料堆場、臨水臨電、 施工機械、安全文明施工設施等常用的施工設備及施工現場臨時設施，利用BIM施工技術可以建立場地模型，通過模擬優化包括塔吊、道路轉彎半徑等場地模型。

2.2 施工進度模擬與優化

BIM技術可在施工前就預先模擬不同施工方案的過程，進而獲取不同施工方案的施工進度及控制過程，并從中查找缺陷并優化，實現施工前對施工方案提前干預和優化，得到最優施工方案[2]。

2.3 預制構件施工模擬

在預制構件深化設計模型基礎上，對項目總體進度及局部裝配工藝進行動態虛擬仿真模擬，包含在項目整體表達時對預制構件、部品部件安裝工序進行展示，以及針對預制構件的現澆連接節點、吊運、安裝等施工工藝工序的表達分析，合理優化，實現可視化交底，如圖1，圖2所示。

圖1 疊合板吊裝模擬

圖2 預制樓梯吊裝模擬

2.4 重點施工方案模擬

運用 BIM 技術模擬施工方案，能提前挖掘實際施工過程中可能存在的問題。結合預制裝配式建筑施工工藝流程和BIM模型將方案中重難點部分制作成施工模擬動畫，如對預制構件吊運與安裝、現澆段連接、機電安裝等拆解施工步驟，讓班組工人更直觀地了解施工工藝，從而實現施工質量的提升，如圖3、圖4所示。

圖3 地下室防水做法

圖4 大體積混凝土施工方案

3 預制裝配式住宅運維階段BIM技術應用

BIM技術同樣可以在運維階段發揮巨大作用，如開展建筑物空間管理、物業設備設施管理、建筑安保安防管理等一系列建筑物的運維管理任務，BIM建筑技術可以在此階段提前識別并發現可能的問題，提出有效的解決處理方案并實施，確保業主得到安全可控、健康環保、方便舒暢的建筑物環境。

4 預制裝配式住宅項目全過程BIM技術應用的重要性（優勢）

在預制裝配式住宅項目全過程中，基于集成化、數字化等優點，BIM技術大大改善了設計效率低下、協同設計能力不足的狀況，減少了大量設計誤差及失誤，對各類預制構件生產流程實現了整合優化，對預制構件倉儲管理及運輸管理實現了改善，模擬并優化了預制裝配式住宅施工流程，在設計、生產、施工、運維等多階段大大提高了工作效率。其優勢具體表現在:

4.1 提升項目品質

通過BIM技術進行圖模核查、凈空優化、管線綜合、預制構件拆分設計等及時發現設計不合理問題，提高設計質量，以歸家動線為核心優化室內凈高和觀感，從而提升項目工程品質。

4.2 提高施工效率

通過BIM模擬功能，提前發現施工圖紙和施組中隱藏的工藝缺陷，施工單位提前消化并解決相關問題，使后續的施工準備和施工布置更加合理，提前避免拼裝錯誤、過度吊裝以及施工組織設計有誤導致的返工、施工節點延誤及施工成本增加，最終大大提升預制裝配式住宅項目施工效率[3]。

4.3 提高溝通效率

運用BIM技術，基于BIM信息平臺，項目參與各方建立互通有無的溝通渠道，實現項目信息實時、有效、準確傳遞，實現多專業、多參與方協同工作，大大提高生產工作效率。

5 結束語

綜上所述，預制裝配式住宅的發展，得益于BIM技術的助力，BIM在預制裝配式住宅項目全過程中發揮了自身的優勢，為預制裝配式住宅項目創造了更高的價值。筆者在親歷多個預制裝配式住宅項目全過程BIM技術應用后總結的應用點，也期待后續設計同仁能多加思考，提供更好的應用點，以推進預制裝配式住宅項目更好更先前的發展。