BIM技术在装配式建筑中的应用价值研究

■季 楠 Ji Nan

(枣庄科技职业学院，山东滕州 277500）

装配型结构作为居民住宅产业化的推进模式已经成为当今建筑行业发展的主导趋势，是圆满解决建筑领域劳动力严重缺乏及环境损害问题的根本性处置路径。近几年来，我们国家中有多个省区已经颁布了相应的推进策略，着力驱动装配型建筑在我国的普及和运用。我们所言的建筑讯息模型（BIM）具备直观化、数字化、统一化等特点，它的结构效能现在已受到建筑领域的广泛认可，被建筑行业管理系统视为“建筑走向讯息化的最有效实施路径”，在我国各大城市的诸多建筑项目中都不同程度地采取了装配型建筑结构，其中此类工程建设中的深化设计环节是属于一个关键性控制阶段，它起到了调配设计与生产施工之间的相互关联性讯息，推进实现前后有效衔接的重要作用。因为工程设计图纸并未全面的覆盖了工程施工中的全过程，而是仅仅涉及了方案规划中的多种施工技术，并未将施工可能使用的构件及其详细的制作过程、基层操作信息等纳入其中，因此，其应用于装配型建筑项目的施工过程中，并不能提供全面而贴切的指导，由此来说还需要对施工图纸进行更加全面和深入的设计，从而更系统的达到建筑工程施工要求。为在最大程度上解决当前我国装配型建筑施工设计阶段所发生的协议双方协调困难、设计水平偏低、图纸出错返工费用很大的一些问题。以我国南方某城市新区装配型建筑工程项目为实证研究对象，把BIM这一现代化的高新技术深入应用在我国装配型建筑工程结构体的设计以及建设之中，全面搜集施工技术信息，并将其及时录入BIM数据模型之内，增进协作双方的紧密沟通与合作，从而达到优化工程设计质量与施工效率的良好效果。

1 研究工程对象

1.1 项目综述

本文所研究的是我国南方某城市新区保障房建设项目，其建筑总面积为53万m2，是由4个地块25幢住宅楼所构成，其中包含A户型22栋B户型3栋，重建筑高度维81～97m，它是属于该市所建造的第一个装配型高层建筑工程。

1.2 工程装配式结构设计方案

对于此建筑工程来说，其架构主要设置的是装配总体型剪力墙。这一结构类型决定了其施工过程所需要的多种构件，尤其是预制式的三明治墙面板、墙体外表层边角处的模板、墙体外表层的悬挂壁板以及折叠板等等。根据上述案例介绍可知，该建筑项目主要包含两大结构，即地下室和楼房，后者主要是指整个建筑的第一层到第六层。根据建筑等级与质量需求，二者的施工方式均选定了水泥现浇法。上述分析构成了该建筑工程的装配总体式剪力墙施工结构，其预制率已经超过了整个结构的一半。

1.3 建筑项目的BIM技术应用方案

建筑施工项目在正式使用BIM技术前，找准此装配型建筑在应用BIM技术进行深化施工设计中的操作难点并给出对应的处置方法，这是实现成功运用的前提条件。在实施深化设计的操作环节中，把施工方案与实际的BIM技术操作点进行紧密的结合，达到快捷、协调、严细的BIM设计质量。

2 装配型建筑结构BIM深化技术设计中的操作难点和处置方案

2.1 装配型建筑结构BIM深化技术设计中的操作难点分析

①对于建筑工程的具体建设过程而言，BIM设计与传统的建设方案规划、施工企业以及承包单位的联系内容多，讯息极其耦合。BIM型深化技术设计必须全面整合和处置来自多方面的工程讯息，其中涵盖建设方、施工设计、生产企业、施工单位、配件制作单位等的相关讯息，且把此类彼此密切关联甚至还可能是互相抵触的工程讯息统一汇集到后续的深化设计当中。倘若不具备完整的操作流程及讯息优先化准则，必然在讯息持续导入的强化BIM设计环节中造成相关讯息的重合及杂乱。②BIM模型软件制图款式和国家基准不相符。现阶段我们国内比较常用的BIM模型软件是Revit，此软件在构建讯息模型方面较为完善，然而其在制图规格方面和国家内部颁布的制图标准存在着很大的差别性，原因之一是未建立完整的参数库和建筑样板设计的信息系统，之二则归咎于该设计程序内的各项信息数据较为复杂，并不能严格按照国家标准予以调整。对于我国来说，BIM在建筑工程施工中的应用仍存在较大的弱点，即制图。③对于预制型建筑工程构件来说，其需求量高、操作流程十分复杂，甚至存在较大的重复性。与其他工程相比，装配型建筑具有着独特的特点，即组成构件的技术参数的规范化、基准化，在开展工程的深化设计初始阶段应最大限度地把所有预制构件的品类实施汇总，在满足工程需求的基础上尽量减少构建的使用数量。然而，由于机电设计、生产企业及施工团队的整体介入，极易导致在一类预制构件技术指标条件下衍生出多个形态一样然而存在着细微差别的施工构件[1]。倘若借助于人工手段对此类相近却也存在一定区别的工程构件实施BIM建模及制图过程，会发生很多的重复性劳动过程，其对人力资源的利用效率很低。

■图1 装配式建筑深化设计样图

■图2 预制构件深化设计流程

■图3 单幢楼BIM整体模型

2.2 装配式建筑项目BIM技术标准拟定

建筑项目设计与施工的复杂性决定了其过程必需充分调动技术人员并做好职责分工，这也是BIM制图标准得以形成的关键性基础。就重合度高的装配型建筑工程而言其深化技术设计工作具有很大的必要性。严谨求实的BIM技术标准，有助于推进团队合作及优化操作品质。

2.2.1 模型拆分操作基准

为满足建筑项目的设计需求，技术人员可严格根据专业标准对BIM信息模型进行有效的拆分与整合，这有利于实现多方协调和工程讯息的规范化传导，应当依照建筑项目具体施工状况拟定满足专业化分工、电脑操作标准、能够增强多个主体之间的相互配合度的BIM模型拆分与整合计划。选取实践中存在的建筑工程为案例，将装配型剪力墙构件严格根据大楼以及各个楼层的建设工艺的模式展开逐层拆分过程。顾及到电脑工作性能，模型中所收集的讯息，顺着层级越向上越简化，最底部一层的讯息模型则成为涵盖丰富讯息量的Revit模型，整个模型即为只涵盖各子项形态和重点讯息的轻体式模型[2]。

2.2.2 BIM信息模型深度确定

BIM技术的应用效果与实施质量在一定程度上取决于讯息模型所能够达到的深度。需要指出的是，这一深度指标应根据施工阶段的不同而呈现出不同的状态，只有如此，方能切实满足不同施工环节中的具体要求。对于装配型建筑结构设计而言，必须整体顾及建筑特性、结构特征、机电配置、生产加工、施工操作等方面的讯息，故此其模型深度超过平时常遇到的施工结构设计中的模型深度，应当对生产操作讯息做出充分的展示。BIM深化施工技术设计的总体模型深度是在相关的《居民建筑讯息模型技术设计规范》中所要求的工程图模型深度条件下做出的新增内容。

2.2.3 协同检查内容调整

正如上文所述，装配型建筑工程的设计环节是一个包含诸多内容、涉及诸多主体的复杂工作，其需要不同主体的紧密协调，在大量讯息持续涌入的状态下，必然会导致各类碰撞问题的发生，其重点涵盖：①预制性构件的现场组装。在预制性构件的外形结构设计完成之后，在进行组装时极易发生构件体自身的拼接不合或不匹配等相关问题，尤其是在一些拐角处、标高转换部位极易发生。②施工中预制型构件钢筋及其埋件的置入。预制性构件设置时其埋件的安装至关重要，一旦安装不当或不符合要求，就可能对钢筋体本身的设置形成消极作用，影响其设置的精准性与规范性，因此，技术人员应针对性的改变钢筋或埋件设置方位，以严格禁止发生不同物质间的相互碰撞。

2.2.4 BIM深化设计制图基准

依照国家建筑基准设计图册及工程建设需求，针对性的绘制形成BIM技术下的建筑初级图纸（图1）。建筑施工图纸所采用的种类和覆盖的主体内容都给出了具体的限定[3]。

这里以预制三明治型外墙板为研究目标，其中预制每1个构件最低需要绘制出三类图纸。①模板结构视图侧重展示预制构件与辅助构件的结构、形状以及大小、实际的设置方位等信息，最重要的包括建筑工程构件结构的各种视图，如主视图、后视图、左视图以及俯视图等，必要的话还需展示出构件的立体图。通常情况下，建筑工程构件信息表应包含其名称、尺寸大小、本体重量、辅件类别及需要数量等相关讯息[4]。②配筋结构图。侧重展示预制性构件结构中配筋方面的具体讯息。其涵盖构件配筋结构图（后视），剖面结构视图，钢筋体三维结构图、钢筋配置附表（涵盖钢筋类别编号、尺寸规格、消耗数量、用料配图等）。③保温型连接体视图侧重展示的是预制三明治墙板中能够达到维护温度固定不变的相关配件，展示信息包含了其具体解耦股、大小以及安放位置。重点包含温度保持型配置件结构图（后视）、截面图、保温配置件汇总表。

3 BIM装配型建筑深化技术设计的内容

3.1 构件体结构的深化设计

在具体的深化设计环节中，依托和施工团队的紧密配合，融入生产作业讯息（图2），编制出能符合生产作业需求的BIM讯息模型[5-6]。

3.2 实体模型调制

依照模型的拆分准则，构建出A户型整装结构模型及B户型整装结构模型。对图3中A户型来说，开始依托多种施工模型的综合组合，具体涉及到预制构件、机电以及水泥浇注模型，最终形成标准化的单层总装结构；随后通过运用上述模型和标准层模型，设计出该案例中的A户型（图3）[7]。项目中相异层次的模型各自具备与之相对应的BIM应用特点。①预制性构件BIM结构模型。单体构件技术设计的制图，轻体化后可用到拼构整体模型。②土建水泥浇注模型，机电结构模型拼构整体模型。③标准类整体结构模型碰撞试验，预制型构件体平面布置图绘制[8-9]。

4 结语

依托标准构件及软件研发，能够减弱BIM技术在建筑工程应用中的主要不足，优化应用质量。①编制了装配型建筑项目规划中的BIM使用规范，对BIM信息模型拆分、制图基等准确立了定义，推进协调工作及设计品质的提升。②立足于Revit程序深入分析了装配型建筑设计中的技术系统，包含制图、模型调配和批量处理等。

（责任编辑：张 杨）

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[2]侯本才,马文文,郭瑞峰.建筑工业化深化设计与工程实践[J].施工技术,2016,45(10):38-41.

[3]姜钰蒙,田朋朋,孟滨.环境艺术设计视角下旧工业建筑的更新再利用研究[J].家具与室内装饰,2017,(11):124-126.

[4]黄连涵.BIM,室内设计的机遇和挑战[J].家具与室内装饰,2017,(10):98-99.

[5]熊诚.BIM技术在PC住宅产业化中的应用[J].住宅产业,2012,(06):17-20．

[6]中国建筑标准设计研究院.预制混凝土剪力墙外墙板:15G365-1[S].2015.

[7]张德海,陈娜,韩进宇.基于BIM的模块化设计方法在装配式建筑中的应用[J].土木建筑工程信息技术,2014,(06):81-85.

[8]成都市城乡建设委员会.成都市民用建筑信息模型设计技术规定(160830)[S].2016.

[9]许黎明.装配式建筑的发展及其对家居行业的影响[J].家具与室内装饰,2017,(12):54-55.