浅析预制装配式住宅项目全过程BIM技术应用

王英

安徽省建筑设计研究总院股份有限公司 安徽 合肥 230002

引言

当前大量数字化技术在装配式建筑设计建造得到了充分运用，预制装配式建筑形式也渐渐充当我国建筑行业中不可或缺的角色之一。在BIM技术广泛应用之下，如今的装配式建筑也可以灵活地与BIM技术相互结合。而BIM技术凭借其集成化和数字化的优势，大大提升了建筑空间及品质，有利地节约了工程项目造价及投资，推进了项目质量、安全、进度管理水平，加快了现场施工速度，实现项目多阶段、多参与方协同工作能力，从各方面为整体项目带来了较大的收益。

1 预制装配式住宅设计阶段BIM技术应用

设计阶段使用BIM技术进行施工图BIM模型搭建、图模核查、净空优化、管线综合、预制构件拆分设计、可视化展示等。本阶段主要目的是应用BIM技术对各专业的设计进行分析，验证，确保各专业设计的合理性，提高图纸质量，提升项目品质，并交付完整的模型及相关BIM设计成果。

1.1 施工图BIM模型

依据设计条件及资料，建立项目全专业BIM模型，给接下来的各BIM设计阶段的工作开展建立基础。施工图设计阶段建立建筑、结构、机电、精装全专业BIM模型。建立预制构件拆分设计模型，优化拆分和节点构造方案，为后续预制构件的深化及加工提供模型基础[1]。

1.2 图模核查

基于BIM模型针对施工图错漏碰缺问题进行核查，提交问题报告并协调各专业进行修改，提高图纸质量，提升项目品质。其中，建筑专业重点核查防火卷帘高度以及防火卷帘与结构梁碰撞问题、卷帘侧装轨道影响车位使用问题等；结构专业重点核查人防部分净高、人防预留预埋、人防门开启碰梁问题、结构降板范围梁板顶标高一致性、建筑结构墙体布置合理性、结构墙梁板上预留预埋洞口一致性、高低差区域（主楼与地库交界面）梁板尺寸及搭接关系、外墙大样做法与建筑提资一致性、屋顶构架层土建搭接关系、屋面排水沟的位置与结构梁之间关系、预留预埋（预制构件上预留预埋的合理性，户内套管预留是否有错漏、重叠，特别是新风口对建筑外立面效果或门窗安装的影响）等；机电专业重点核查管道预留预埋完整性及合理性、首层及地库给排水管道出户位置关系、首层架空层空间复核（转换水管下净高是否满足要求）、管道与采光井以及下挂坑还有防火卷帘等空间关系、水管井布置合理性、各类设备平台空间布置等。

1.3 净空优化

通过BIM技术应用有效提升公共空间及户内品质，以使用率最高的归家动线为核心，以便捷、舒适、美观为目标，以成本控制为基础，有效提升建筑品质，提高归属感和归家仪式感。归家动线优化主要包含机动车坡道、车行道、入户前导区、门厅等位置，同时也针对消火栓，排水沟、集水坑，设备平台，管井、搬家通道等位置进行专项品质提升优化。

1.4 管线综合

管线综合主要是应用BIM协同技术对全专业模型完成重点区域管线综合方案以及项目整体净高分析，提升建筑空间品质，以及净高需求。预制装配式住宅项目管线集中部位主要位于地下室车道、机房、管井等位置，通过管线综合深化设计，检查施工图管线排布是否合理、净空是否满足项目要求，同时做好套管的预留预埋工作。

1.5 预制构件拆分设计

以施工图BIM模型作为基础，将各类预制构件在BIM软件中的三维实体模型建立出来，从预制构件尽量规格统一、类型少，连接方式尽量常见简单，施工难度尽量降低等角度考量，经过一系列构件脱模、工厂及现场吊装、货运运输等多工况验算后，并进行目标装配率计算，初步形成可生产、可施工、满足要求的预制构件拆分方案。同时，由于BIM三维技术的加持，能有效挖掘二维设计图纸中的错漏碰缺等设计不合理处，根据形成的BIM三维检查报告知道二维设计人员进行调改优化，形成合理的装配式建筑的拆分模型。

1.6 可视化展示

BIM建筑设计软件可以建筑物的三维空间关系和场景进行有效模拟，主要的模拟形式有动画、漫游及VR等，能让工程设计人员有较为直观的感受。利用虚拟仿真漫游可以有助于表达主体和设计效果，可以将建筑物整体空间布局完整地展示出来。对场地建筑、归家动线、设备机房等区域进行漫游模拟，展示项目整体概况，地库管线排布，机房设备排布方案，通过三维可视化形式有助于业主、专家更直观地了解项目情况。

2 预制装配式住宅施工阶段BIM技术应用

项目施工阶段的全过程施工模拟，通常也可以通过建立BIM三维模型来实现，该部分工作通常可称为施工BIM。利用施工BIM技术，可以在施工前对项目的施工过程、施工成果预先有一个较为清晰的了解和掌握，通过对各类预制构件吊装及安装过程模拟检查，发现可能出现的问题并及时给出具体处理方案，以便在实际操作过程中提前规避该类问题，提高施工生产效率。

2.1 施工场地布置模拟与优化

运用BIM技术还可以对现场设备设施进行初步模拟排列设置，并通过多方案必选进行优化,最终实现合理性布置方案。基于项目场址地形、施工区域、临时道路、加工区域、材料堆场、临水临电、 施工机械、安全文明施工设施等常用的施工设备及施工现场临时设施，利用BIM施工技术可以建立场地模型，通过模拟优化包括塔吊、道路转弯半径等场地模型。

2.2 施工进度模拟与优化

BIM技术可在施工前就预先模拟不同施工方案的过程，进而获取不同施工方案的施工进度及控制过程，并从中查找缺陷并优化，实现施工前对施工方案提前干预和优化，得到最优施工方案[2]。

2.3 预制构件施工模拟

在预制构件深化设计模型基础上，对项目总体进度及局部装配工艺进行动态虚拟仿真模拟，包含在项目整体表达时对预制构件、部品部件安装工序进行展示，以及针对预制构件的现浇连接节点、吊运、安装等施工工艺工序的表达分析，合理优化，实现可视化交底，如图1，图2所示。

图1 叠合板吊装模拟

图2 预制楼梯吊装模拟

2.4 重点施工方案模拟

运用 BIM 技术模拟施工方案，能提前挖掘实际施工过程中可能存在的问题。结合预制装配式建筑施工工艺流程和BIM模型将方案中重难点部分制作成施工模拟动画，如对预制构件吊运与安装、现浇段连接、机电安装等拆解施工步骤，让班组工人更直观地了解施工工艺，从而实现施工质量的提升，如图3、图4所示。

图3 地下室防水做法

图4 大体积混凝土施工方案

3 预制装配式住宅运维阶段BIM技术应用

BIM技术同样可以在运维阶段发挥巨大作用，如开展建筑物空间管理、物业设备设施管理、建筑安保安防管理等一系列建筑物的运维管理任务，BIM建筑技术可以在此阶段提前识别并发现可能的问题，提出有效的解决处理方案并实施，确保业主得到安全可控、健康环保、方便舒畅的建筑物环境。

4 预制装配式住宅项目全过程BIM技术应用的重要性（优势）

在预制装配式住宅项目全过程中，基于集成化、数字化等优点，BIM技术大大改善了设计效率低下、协同设计能力不足的状况，减少了大量设计误差及失误，对各类预制构件生产流程实现了整合优化，对预制构件仓储管理及运输管理实现了改善，模拟并优化了预制装配式住宅施工流程，在设计、生产、施工、运维等多阶段大大提高了工作效率。其优势具体表现在:

4.1 提升项目品质

通过BIM技术进行图模核查、净空优化、管线综合、预制构件拆分设计等及时发现设计不合理问题，提高设计质量，以归家动线为核心优化室内净高和观感，从而提升项目工程品质。

4.2 提高施工效率

通过BIM模拟功能，提前发现施工图纸和施组中隐藏的工艺缺陷，施工单位提前消化并解决相关问题，使后续的施工准备和施工布置更加合理，提前避免拼装错误、过度吊装以及施工组织设计有误导致的返工、施工节点延误及施工成本增加，最终大大提升预制装配式住宅项目施工效率[3]。

4.3 提高沟通效率

运用BIM技术，基于BIM信息平台，项目参与各方建立互通有无的沟通渠道，实现项目信息实时、有效、准确传递，实现多专业、多参与方协同工作，大大提高生产工作效率。

5 结束语

综上所述，预制装配式住宅的发展，得益于BIM技术的助力，BIM在预制装配式住宅项目全过程中发挥了自身的优势，为预制装配式住宅项目创造了更高的价值。笔者在亲历多个预制装配式住宅项目全过程BIM技术应用后总结的应用点，也期待后续设计同仁能多加思考，提供更好的应用点，以推进预制装配式住宅项目更好更先前的发展。