BIM技术在装配式建筑中的应用

林沙珊

(闽南理工学院土木工程学院 福建省 363700)

BIM技术在装配式建筑中的应用

林沙珊

(闽南理工学院土木工程学院 福建省 363700)

发展装配式建筑推进建筑产业化是发展绿色建筑最快捷的方式，而建筑产业现代化的主要特征之一则是信息化，BIM（建筑信息化模型）技术广泛的应用必将极大的促进建筑产业化的发展。本文以南通政务中心北侧停车综合楼为案例阐述了BIM技术在装配式建筑中的运用价值，为BIM技术在装配式建筑中的应用提供借鉴。

绿色建筑； BIM技术； 装配式建筑；建筑信息模型

引言

建筑信息模型 BIM(Building Information Modeling)是以建筑工程项目各项相关信息数据作为模型的基础进行建筑模型的建立,为设计和施工提供相协调的、内部保持一致的、并可进行运算分析的信息。建筑信息模型是BI M的载体。BIM不是软件,是一个概念(或理念)、是一个可以提升工程建设行业从策划、设计、施工、运营全产业链各个环节质量和效率的系统工程[1]。BIM通过利用数字建模软件，把真实的建筑信息参数化、数字化以后形成一个模型。以此为平台，从设计师、工程师直到施工单位和物业管理方，都可以在整个建筑项目的全生命周期进行信息的共享和改进。

装配式建筑可以改善结构精度、渗透、开裂等质量通病，提高隔声、保温、防火等性能便于系统维护、更新，有着巨大的节能减排作用，还能大大提高了施工效率和缩短了施工工期[2]， 《加强城市规划建设管理工作的若干意见》提出，我国要力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%[3]。按照推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的要求，大力发展钢结构、混凝土等装配式建筑，具有发展节能环保新产业、提高建筑安全水平、推动化解过剩产能等一举多得之效。而BIM在实现绿色设计、可持续设计方面具有优势，可以提高生产效率，降低建设行业的碳排放量。如何更好的运用BIM技术为装配式建筑服务，推动建筑产业化的发展，为建筑设计的“绿色探索”注入高科技力量是当前的研究热点之一。本文以南通政务中心北侧停车综合楼工程中BIM技术运用为例，阐述BIM技术在装配式建筑中的运用价值，为BIM技术在装配式建筑中的应用提供借鉴。

1 工程运用实例

1.1 工程概况

南通市政务中心北侧停车综合楼项目位于南通市政务中心北侧地块，洪江路以南，工农路以西交汇处，总建筑面积4.9万平方米。该建筑是一栋总高度为60.3米的停车综合楼：地下两层汽车库，地上一层为大厅、厨房、餐厅，二至七层为汽车库，八层西侧为会议中心，东侧为汽车库，九至十六层为业务用房。

本项目采用预制装配式混凝土结构形式，在充分理解传统结构图的基础上，并考虑PC构件模具经济性、合理性的基础上，对传统图纸进行PC构件拆分。结合本工程的实际情况，在{（6～12）×（A～G）}轴线区间内,设计 2层结构平面以上，15层结构平面以下进行PC构件的拆分与设计；在{（1～5）×（A～G）}轴线区间范围里，设计2层结构平面以上，8层结构平面以下进行PC构件的拆分与设计。

1.2 项目难点

（1）施工工期紧张，因此对各工序的合理搭接要求高。施工工期短阶段时间内资源投入大，对总承包商的管理、协调、组织能力要求较高。

（2）场地狭小，现场平面布置困难大。因工期较紧，作业量比较大，特别是配套工程，对现场的布置要求比较高，应充分考虑施工机械设备、办公、道路、现场出入口、临时堆放场地等的优化合理布置。

（3）预制装配特点，对施工工序要求高。本项目PC构件预制的特点决定了项目必须加强对构件预留预埋及施工工序的控制，这个过程将耗费大量的人力资源来控制构件的生产与安装

2 BIM技术在工程中的运用

2.1 碰撞校核，优化模型，控制成本

在建立土建专业模型、钢筋专业模型、安装专业模型时工程设置、构件命名、构件绘制、颜色设置以及坐标体系等几个方面对建模过程进行约定，保证数据的协同性。将各个专业模型进行碰撞，达到PC构件整体性的检查以及管线综合排布的优化可以有效解决由于各专业独立设计，信息不对称造成的无法按图施工或返工。针对预制混凝土装配式建筑，在优化模型的过程中，BIM技术可以打破传统二维PC构件拆分的单一性，充分考虑构件之间的整体性，并在碰撞的过程中校核预留洞及预埋件位置并即使发现 PC构件之间存在的土建与钢筋搭接问题。如图一、二所示

模型的优化程度直接决定了工程量计算的精准性。建立在BIM技术上的工程量计算大大提高了其准确性和灵活性，通过BIM模型可进行专业分段分区提取所需工程量，并与实际工程量进行资源对比分析，为施工备料、劳动力分配等提供有效支撑，提高管理效率，控制成本。

图一 地下一层碰撞检查及优化排布

图二 PC构件预留预埋校核

图三 PC柱吊装方案模拟

图四 施工场地布置

2.2 吊装施工模拟，调整进度与计划

通过对PC预制构件的拆分提取相关信息为PC构件生产提供准确的信息。在BIM模型中可将构件从生产、运输到吊装等过程与相对应的时间尺度相关联，对PC构件吊装方案进行三维动态模拟。再将BIM模型与项目Project进度计划相关联，可实现项目5D层面的应用。也可将计划与实际进度进行对比分析，实现对项目进度的控制与优化。

BIM技术可以解决预制装配式建筑对构件吊装的高要求(图三)，模拟施工现场环境提前规划起重机位置及路径，有助于提高工人的生产准确度，并能直接影响施工安装的精确度，最终达到验证、优化、调整、优选施工方案的目的。

2.3 质量、安全可视化，信息及时共享

安全管控一直是现场重要的管理内容之一，但是传统管理方式存在执行力不够、信息传递效率等问题，造成了管理效率低的问题。本项目制定了基于BIM技术的安全管理流程，用以控制项目的安全问题。 南通市政务中心北侧停车综合楼项目场地狭小，为防止可能出现的安全问题，对临边防护措施进行可视化模拟，充分考虑施工机械设备、办公、道路、现场出入口、临时堆放场地等因素对施工现场进行了优化合理布置。

根据现场情况制定基于BIM技术的质量控制流程，通过BIM系统的协同共享机制将现场质量情况进行反馈，通过iBan客户端上传到鲁班BIM系统，并生成质量问题分析报告。实现了管理人员与现场人员高效率的信息流通，及时对质量进行控制。

2.4 无纸化运维

项目利用BIM平台将运维阶段所需要的信息与模型进行了衔接，颠覆了利用图纸保存信息的低效方式，信息进行有效的标注与分类，例如将质量标签分为质量通病、样板工程和技术复核三类便于检索，利用Luban BE平台内置功能设置设备指定更换、维修时间自动提醒，确保数据信息在今后几十年通用有效。

3 BIM技术的运用总结

在南通政务中心北侧停车综合楼这个项目通过BIM技术在方案决策、协同管理、提高工作效率、成本控制、以及进度、质量、安全等方面的有显著成效。BIM技术功能强大有极大的运用价值，从设计、招标、施工到后期的运维每个阶段的各项目参与方均有其更高的使用价值。比如（1）设计阶段，BIM可进行地图定位将拟建建筑物置于实际环境，对拟建建筑物的热环境、采光、遮阳、雨水设计流量、运营能耗和碳排放等进行分析更好的做到居住舒适、节能减排。（2）建模阶段，PC构件拆分的同时应该注重材料构件信息的导入包含构件的材料性质、强度、尺寸、颜色等），为工厂预制、施工吊装、项目后期运维做好基础工作。（3）施工阶段，在PC构件制作的过程当中可将模型中的构件信息通过RFID芯片植入每个构件，编码唯一，构件的生产进度情况以及每个构件的具体信息(重量、安装位置等)，将返回记录在中心数据库中实现远程动态监控。[4]（4）运维阶段。由于施工单位与运维单位一般不同，在交付使用过称中应做好BIM竣工模型交付。构建综合BIM运营维护管理平台，实现建筑物业、设备运行和排放的实时监测、分析和控制支持设备设施运行的动态信息查询和异常情况快速定位实现精细化和可视化管理，并为工程健康监测提供信息支持。

综上所述，BIM技术在装配式建筑中的运用价值有着传统二维建筑无可比拟的优势，信息化还有巨大的发展空间，加强对装配式建筑的力学性能研究，制定适应装配式建筑的BIM是大势所需，本文仅为同类工程项目应用BIM技术提供参考借鉴。

[1]宫文军,曹杨,巩俊松.基于BIM技术的装配式构件系统设计与优化[J].技术推广安装,2014(01):55-57

[2]仇保兴.发展装配式住宅普及绿色建筑[J].城市住宅,2014(05):6-8

[3]辛眉.国务院决定大力发展装配式建筑[N].中国建设报

[4]张家昌,马从权,刘文山.BIM和RFID技术在装配式建筑全寿命周期管理中的应用探讨[J].辽宁工业大学学报(社会科学版).2015,17(4)

K928

B

1007-6344（2016）10-0091-02