BIM信息技术在装配式条板建筑中的应用研究

喻 虎 陆松伦

（北京凯盛建材工程有限公司 北京 100024 中国建筑材料科学研究总院有限公司 北京 100024）

1 概述

1.1 装配式条板建筑的现状

装配式建筑是一种旨在工厂预制建筑构件，然后运输到现场拼装成型的建筑。以其装配化程度而言，从低到高可分为框架轻板建筑、PC大板建筑、盒子建筑[1]。装配式条板建筑属于框架轻板类，其采用型钢框架作为装配式房屋的受力体系，将新型水泥基保温复合条板通过自攻钉固定在框架结构上，将整个钢框架包裹而成。

由于采用水泥基的墙体做填充，增加了房屋整体的刚度，很好的解决了市场常见的“薄壁型钢蒙皮式”轻钢密助房屋在受强风和冲击荷载时发生震颤，以及石膏板墙皮居住中容易被“捅”破的问题。同时，模具可重复利用。所以相对于其他建筑，钢框架条板建筑减少了模具成本分摊[2]；条板运输时空间利用也更充分；布置灵活，在有多样化、定制化、小批次、构造复杂要求的市场上更为适用。

然而，由于该体系非标准板种类过多，常规设计中，人工工作量巨大，在工期要求紧张的情况下，采购人员会以经验值估算采购，所有标板运输到现场，再根据现场实际情况裁出非标准板安装。而大量裁板同时也导致了大量的工料浪费、产生固废粉尘及噪声的污染。所以现阶段的装配式条板建筑也存在不足之处，急需改进。

1.2 BIM信息技术及项目概况

BIM技术利用计算机的高运算能力，提前排除项目可能会遇到的计算问题，从而实现控制设计及施工成本、模拟施工步骤、指导施工进程等作用[3-4]。

本文以中国建筑材料科学研究总院有限公司采用BIM设计完成的3 个面积分别为 230、2141、6170m2的宿舍 A、B、C 为例。

2 BIM在装配式墙面排板中的应用

2.1 装配式墙面排板BIM设计步骤

对于宿舍B，BIM在装配式墙面排板中做了以下设计，首先计人员对BIM模型进行种类分类，再逐层编号，对每片墙体进行非标准板设计，最后对每块板赋予编号，统计工程量，发给预制构件工厂安排生产，如图1所示。墙面排版的BIM设计，实质是利用计算机强大的运算能力替代了人工计算，省时省力，同时减少了错误。

2.2 BIM设计前后墙板技术经济性比较

现分别对宿舍三个项目在BIM设计前后墙板技术经济性进行分析，其对比结果参见表1。

在常规情况下，采购人员会以设计的墙板总面积乘以设计损耗经验系数10%采购，对比分析三个项目设计损耗面积和实际损耗面积可知，采用BIM设计后板材实际损耗率由10%下降到0.5%左右，平均减少损耗率94.9%。

2.3 装配式条板建筑的墙地比分析

采用BIM设计后可以对装配式条板建筑的墙地比做更精准的分析，现分别对宿舍三个项目在BIM设计后各墙板墙地比情况进行分析，其对比结果参见表2。可以看出，随着建筑面积增加，隔墙面积与建筑面积的墙地比增加，外墙面积与建筑面积的墙地比减小，总的墙体面积与建筑面积的墙地比减小。由此可知，装配式条板建筑的建筑面积越大，需要的隔墙面积越大，外墙和总墙面积越小。做非线性拟合，得到装配式条板建筑总墙地比的经验函数关系：y=4.15x-0.072，拟合度R2因子为0.996。

图1 宿舍B全部隔墙板、一层隔墙板BIM模型及某片隔墙板

表1 墙板技术经济性对比

表2 宿舍墙地比对比

3 节省墙板安装成本

对比三个项目条板安装情况看，采用BIM设计后，运输到现场的板无需放样测量、裁切和二次搬运，两种方案对应的技术经济对比结果参见表3。采用BIM设计的装配式条板建筑墙面安装相对于常规设计的，人均增效了372%。

4 结论

本文以实际完成的三个宿舍项目为例，对比常规和采用BIM技术设计对装配式条板建筑的各方面影响研究，得出如下结论：

表3 两种方案对应的技术经济性对比

（1）BIM技术使条板材料损耗率平均降低了94.9%；

（2）通过BIM设计，更精确的验证了装配式条板建筑的建筑面积越大，需要的隔墙面积越大，外墙和总墙面积越小的结论，并给出了装配式条板建筑总墙地比的经验函数关系公式，为项目策划阶段的投资估算提供了重要依据；

（3）BIM技术提高了人均条板安装效率372%。