BIM 技术在某高层公寓装配式设计中的应用

黄振邦，李 钦，胡晟铭

（广东省建筑设计研究院有限公司，广东广州 510010）

0 引言

伴随着城市化的进程，建筑行业得到了蓬勃地发展，最近几年装配式建筑也呈现出了良好的发展趋势。据统计，2019 年全国新开工装配式建筑面积较2018 年增长45%，近4 年年均增长率为55%[1]。由此可见，装配式建筑得到了国家的认可和大力推广。

BIM（建筑信息模型）是在建设工程及设施全生命期内，对其物理和功能特性进行数字化表达，并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称，具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点[2，3]。装配式建筑是指由预制部品部件在工地装配而成的建筑，其最大的特点是建筑部品由车间加工完成，进行现场大量装配作业，具有很高的设计标准化和管理信息化[4，5]。BIM 技术给装配式建筑实施提供了一个优质的协同工作平台，可以实现精细化管理和工业化生产，提高生产效率。随着装配式建筑的大力推广，BIM 技术的日渐成熟，两者的结合必然受到各专业工程师、施工单位、构件厂及业主等的关注和认可。本文以某高层公寓项目为例，探索BIM 技术在装配式建筑设计中的应用，希望BIM 技术成为装配式设计中先进的工具和技术手段，从而推动装配式产业的发展。

1 项目概况

本项目位于深圳市龙华新区街道，地块南侧紧邻龙峰一路，东侧紧邻泊松路，建设用地7503.9m2，总建筑面积48957.11m2，设2 层地下室，地上有3 层商业裙楼及3 栋塔楼（1 栋A、B、C 座）组成，其中1 栋A、B 座为住宅，1 栋C 座为公寓，本文以1 栋C 座公寓为案例进行分析研究。1 栋C 座塔楼为剪力墙结构，建筑高度71.450m，共21 层，标准层层高3.050m，其中4～21 层实施装配式建筑，采用的预制构件种类有：预制外墙、叠合板、预制楼梯、轻质条板。

2 BIM 技术的综合应用

本项目根据产业化技术认定实施方案的要求，综合考虑装配式建筑特点，将BIM 应用贯穿于项目建设全过程，在项目建造过程中结合实际情况综合应用BIM 信息化技术，辅助项目顺利进行。

在设计阶段的主要工作内容分为两方面：①全专业（建筑、结构、给排水、暖通、电气）设计BIM 模型的建立；②BIM 技术的实际应用，包括户型分析、构件拆分、工程量统计、管线碰撞

检测、预制构件深化设计等等。通过BIM 技术应用解决了如下问题：通过BIM 三维模型的建立，实现预制构件三维拆分设计和尺寸推敲，并对外立面分缝合理性进行验证。通过对户型的细化建模，辅助设计实现户型内部家具、开关插座等点位布置合理性的判断。通过BIM 机电模型的建立，实现设备管线碰撞检测，对管线相对集中的部位，减少平面交叉，对管线影响净高的部位，反馈设计进行调整，有效避免净高不足。通过BIM 模型进行预制构件的深化设计，极大地提高了工作效率，提高了图纸质量。

2.1 全专业BIM 模型建立

设计阶段BIM 模型包含建筑、结构、给排水、暖通、电气五个专业，如图1 所示。通过BIM 土建模型的建立，实现了预制构件与现浇构件的精确模拟、预制构件的精细拆分及各类构件数据的快速准确统计；同时通过BIM 机电模型建立和对户型的细化，实现管线碰撞检测和户型内部点位的核查。

本项目土建模型包括现浇梁、板、剪力墙以及预制外墙、叠合板、预制楼梯、轻质条板、普通隔墙等。此外，土建模型中还整合了精装模型，包含各户型内的家具、设备等等。给排水模型包括给水系统，污废水、雨水等排水系统以及消防系统。暖通模型包括加压送风、空调系统。电气模型包括公共走道的强电桥架、插座、开关及灯具。

图1 标准层全专业BIM 模型

2.2 标准户型设计

公寓标准层主要由四种户型构成，分别为A、B1、B1’、C1 户型。其中A 户型90 套，B1 户型36 套，B1’户型18 套，C1 户型54套。通过BIM 模型可以快速统计户型数量，并计算标准化户型比例。标准户型中包含土建机电全专业构件，同时放置住户需求的家具及生活设备，可以很好地三维展示户型，从而进行相关户型分析。此外，通过标准户型拼装标准层，标准层快速生成标准层立面图，从而辅助建筑立面设计。

2.3 三维预制构件拆分设计

通过设计提供拆分平面图，利用BIM 模型进行三维构件拆分设计，对预制构件进行尺寸推敲及外立面分缝合理性验证，并生成以下直观的三维拆分图，如图2 所示。在BIM 模型中对各类构件赋予不同颜色实现区分，使不同类型构件在三维展示中一目了然。通过模型快速统计出各类预制构件的数量，其中预制外墙90 个，预制楼梯68 个，叠合板416 块，从而计算出标准构件的比例。

图2 标准层预制构件拆分图

2.4 工程量统计

通过BIM 手段，直接汇总标准层原始数据，得到所有标准层构件真实、详细、直观的尺寸、面积、重量、数量等工程数据，为项目工程量概算与成本预算带来有理有据的支持。此外，通过BIM明细表功能提取各类预制及现浇构件的长度、面积、体积等信息，最终计算出装配式评分计算书所需的各项指标，极大地提高了工作效率。

2.5 管线碰撞检测

通过给排水、暖通、电气专业BIM 模型的建立，对设备管线碰撞进行检测，重点检查了走道、管井出管处、卫生间等位置，把设备与土建碰撞情况、设备间碰撞情况反馈给设计，优化设计方案。标准层机电BIM 模型如图3 所示。

图3 标准层机电BIM 模型

2.6 预制构件深化设计

本项目预制构件中叠合板的出图量是最大的，叠合板构件也是最简单最标准化的，结合Revit 二次开发的插件，实现了叠合板构件详图智能化出图，极大地提高了出图效率，减轻了工程师的出图压力，可以把更多的时间投入到设计优化中去。通过插件拆分叠合板、布置钢筋、吊点、线盒以及其他预埋件，同时生成相应明细表，完全可以达到构件加工图的要求，满足生产厂家的各项需求。

3 结语

综上所述，通过BIM 技术在高层公寓装配式设计中的应用实践证明，BIM 技术的优势得到了淋漓尽致地展现，极大地提高了工作效率，保证了图纸质量，同时也为BIM 技术和装配式设计的融合提供了参考和借鉴。随着BIM 技术和装配式建筑的深入发展，二者的结合必定成为未来的发展方向，助力建筑行业的发展，最终实现建筑的工业化和信息化。