BIM技术在模块化建筑中的应用

何秀铎 李佳 范思强

(中建安装工程有限公司总承包公司，江苏南京210046)

0 引言

目前，我国正在大力推进装配式建筑，模块化建筑作为预制程度最高的装配式建筑，将是我国建筑业未来的发展方向。模块化建筑指的是从内部将一个建筑物“肢解”，在结构上将其分解成不同的模块，将这些模块在工厂进行制作，预制的内容包括结构、水、暖、电等部分，预制完成的模块将被运到施工现场组装成一个完整的建筑物。该种建筑形式具有现场装配方便，施工速度快，节省工期，减少建筑垃圾以及适应建筑工业化发展需求等优点。

BIM英文全称是Building Information Modeling，从Modeling这个单词就可以看出，用BIM技术建模是一个动态的过程，这一点与传统的静态建模过程大相径庭。具体而言，BIM技术以三维几何模型为载体，将项目从策划到运行和维护的全生命周期过程中不断生成的建筑的物理信息和过程信息进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用，从而促进项目管理水平的提升。

1 BIM技术在模块化设计中的应用

模块化建筑是以单个房间作为一个模块在工厂进行预制，并可在工厂对模块内部空间进行布置与装修，由于其预制程度较高，所以模块在设计上的难度和复杂程度也比框架结构要大得多，主要体现在建筑、结构、设备各专业之间的协调配合。而基于BIM技术的模块化设计的关键是建筑整体的协同设计，既有各个专业内部的深化设计，又有各个专业之间的协调设计。专业内部的深化设计主要是指，本专业的设计在满足设计规范的前提下，考虑设计的人性化和业主对于设计的功能需求，为日后的功能升级留有设计余地。而后者主要是指专业之间在设计相互矛盾、冲突的地方，及其之后的设计调整，依据设计规范、施工的可行性来满足业主的功能需求。基于BIM技术的模块化设计是建设单位、设计单位和施工单位在BIM平台上共享信息，建设单位传达主要的功能需求，设计单位明确设计意图，施工单位考虑设计在施工过程中是否可行，从而达到项目的各参与方之间的信息精确传递，避免不当的设计，提升设计效率和设计质量。

2 BIM技术在模块化建筑生产中的应用

2.1 基于BIM技术的加工自动化技术

模块化建筑的绝大部分构件是在工厂生产的，并在工厂拼装成标准化模块。传统的构件加工需要工作人员从二维图纸上获取构件信息，然后对这些信息进行分类汇总，再由数控设备进行加工制造。在这过程中不可避免的会存在人为操作失误，并且工作效率比较低。

基于BIM技术的构件加工可直接由BIM模型输出所需加工构件的各类数据文件，然后通过计算机软件将获得信息根据构件所需钢板的厚度、材质进行分类、下料，利用焊接机器人对同一种构件进行统一的焊接工作，完成整个构件的自动加工工作。该技术相对于传统构件加工技术省略了前期数据的读取和输入等不必要的繁琐环节，并保证了数据的准确性，智能化的下料和焊接，提高了零件加工的效率和质量，减少材料的损耗。

2.2 基于BIM技术的生产质量管理平台

模块化建筑中90%的部件都是在工厂预制生产的，其建筑质量要大大优于传统的钢筋混凝土建筑。基于BIM技术的模块生产质量的管理，不仅能够在加工过程前，对加工材料的质量进行管控，在加工过程中对模块的各个构件的质量进行管理，而且也能够对工艺流程中的加工技术进行质量管理。

对于模块的质量管理，在工厂中每当一个模块组装完毕，就有专门的质检员根据BIM平台中提供的相关的模块信息进行验收，验收的内容包括材料的使用是否和模块中的标准信息一致，模块的尺寸是否在误差内，室内装修效果和布置与设计是否一致等等。BIM平台提供了一个直观、准确的验收信息，为模块的制作质量提供了保障。

对于技术的质量管理，我们通过BIM提供的软件平台将生产模块的工艺流程模拟出来，专业工作人员对加工过程中的关键工艺建立质量合格标准，通过对关键工艺的质量控制来确保整个工艺流程的技术质量能够达标。接下来，加工人员在学习了工艺流程之后，就按其来进行工作，这样也会保证在加工的时候不会出现信息上的传递失误。所以，可以由此来确保实际加工完成的构件与设计的构件契合，不可预见的情况也会尽可能的不发生。

3 BIM技术在模块化建筑施工中的应用

3.1 将BIM技术应用于模块化建筑的施工方案中

由于模块化建筑的现场施工与传统建筑的施工过程大相径庭，所以模块化建筑施工存在一些难以预见的困难，应用BIM技术进行施工方案模拟是很有必要的。从过往的实践来看，施工方案是由有经验的工作人员在了解工程的具体情况下编制的，但在实施过程中存在一个重要问题，那就是施工方案的具体实施人员在大多数情况下对于施工方案的理解是不够的，往往在实际执行过程中会加入自身经验进行改变。利用BIM技术模拟施工方案是在BIM软件平台上，对施工方案的整个过程进行模拟、分析和优化，提前发现可能存在的问题，协调设计方和施工方，从而解决问题，进行事前控制，以优化后的施工方案指导工程项目施工。实际施工人员在观看了模拟的施工方案后，可以对整个施工工程有个全面的理解。

3.2 将BIM技术应用于模块化建筑的拼装

由于模块化建筑是完全在现场拼装搭建而成的，因此现场拼装技术至关重要。基于BIM的模块化建筑拼装技术的思路是：首先在BIM模型中建立整体坐标系，选取关键的测量点，将其称之为吊装控制点，获取这些控制点的坐标。其次，在模块吊装就位时，以控制点的理论坐标为参考进行吊装。最后，在吊装完成后，对实物进行测量，并利用测量的数据建立实测的BIM模型，将实测数据建立的模型与设计模型进行对比，检验模块的安装误差是否满足设计要求，如果不满足，则需要对施工现场的相应模块进行调整，以保证最终现场拼装完全符合要求。

4 结语

模块化建筑是人们对高质量建筑的需求以及国家节能减排、发展绿色建筑政策共同作用的结果，也是未来我国建筑业的发展趋势。本文将BIM技术应用于模块化建筑的设计、生产、施工中，可增加项目各专业之间的协调性，对建筑各项性能进行优化，进而为优化设计、工厂预制生产、现场施工管理等提供有效的解决方案。同时，BIM技术在模块化建筑中的应用将随着计算机仿真技术和BIM软件的发展，而得到进一步的充实，从而推动模块化建筑的可持续发展。