BIM技术在高层住宅安装方面的应用

赵飞

摘要：近年来，BIM 技术在国内的工程建设中得到了越来越多的应用，很多项目已经在规划阶段就开始应用BIM 技术，一些大型施工企业或是大型标志性项目也已将 BIM 技术应用于项目的建设各阶段。实现了三维结构模型的精确建立和细致管理，将建筑的结构设计、施工图设计、工厂加工、现场安装等环节完全体现模型中，可自动生成并输出制造和施工阶段使用的图表，极大地提高了效率。本文主要以实例分析了BIM技术在某高层住宅安装的应用

关键词：BIM技术；高层住宅；安装应用；

一、BIM应用在住宅区

目前城市住宅区空间的开发存在规划设计系统体系不够完善、施工困难、后期维护管理体系不足等诸多问题。将BIM技术运用于城市高端住宅区是解决上述困难成为可能。该技术以立体设计为根本，以可视化为载体，将信息贯穿于项目的整个生命周期，有助于解决周期内各阶段、各参与方之间的“信息遗漏”和“交流阻塞”等问题，能够促进方间的相互交流，对提高效率有重要的价值。

二、实例分析

1.本工程采用预制装配式框架结构体系，建筑面积1000m2，建筑高度54.1m，梁柱节点现浇及楼板是预制现浇叠合，其他构件工厂预制，预制率达到70% 以上。

2.设计阶段。设计阶段前期，设计师既要考虑方案户型的舒适、实用、安全、节能，同时又要从业主的角度出发考虑方案的经济性； 另外由于预制装配式住宅自身的特性，设计师还需要考虑建筑对象的构件化、模数化。所有的这些因素若是基于二维的方案来进行比选和优化，过程将是异常繁杂，往往大部分要素的核心数据需要不断手动计算及调整。应用 BIM 技术，设计师从规划阶段就创建项目的体量模型，使用专业的分析软件对各种方案进行了日照分析、环境分析等，并结合分析数据在虚拟环境中对模型进行针对性的调整从而最终确定该项目的最优方案。另外，建筑、结构、风水电各专业设计师在同一个模型中基于协同的方式同时分别创建了各专业的模型，基于 BIM 模型的协同设计让设计师抛弃了传统的各自先单独设计再相互提资的落后方式。每个专业设计师一旦更新了自己的模型，其他专业设计师可同步查看最新结果，可以及时调整自己专业的模型从而避免不应存在的碰撞，即各专业设计的时候就是在提资，这样大大提高了各专业之间配合效率，又能避免相互之间的碰撞。当各专业设计工作完成，项目的整体模型也就整合完成，这个模型就是项目的建筑信息数据库，项目参与各方可以基于此模型随时提取所需的相应的信息，比如生成门窗明细表、面积示意图及各专业施工图。

3.深化设计阶段。

（1）由于住宅的大部分构件都是在工厂完成。在此阶段，深化工程师提取出设计阶段 BIM 模型中的结构模型，包括钢筋的混凝土保护层厚度，主筋的长度、半径、等级、箍筋的数量、间距、加密区及非加密区的详细布置等等都可以直接在形象的配筋节点对话框中设置，但是由于 Tekla毕竟是一款是从国外引进的 BIM 软件，它内置的配筋节点还无法包罗万象，本项目中复杂的柱、梁等配筋就无法找到合适节点来自动生成，于是深化工程师在 Tekla 中进行了二次开发，创建了针对性的参数化节点库，这样只要点击某个参数化配筋节点再框选所要配筋的对象，所有对象的配筋就自动完成，然后工程师再根据具体情况局部调整某些对象的配筋参数即可完成配筋工作。

（2）我们需要在深化设计阶段从配筋完成的 BIM 模型中找到原有设计的不合理信息继而优化我们的设计。完成配筋的整个 Tekla BIM模型钢筋错综复杂，由此模型生成的 PC 构件图将直接用于指导加工生产和现场吊装，模型中 PC 构件主筋、箍筋、拉结筋、K支架等是否存在不合理碰撞，这是预制梁柱连接部位，预制梁 a，b，c 均有25mm搁置在下方预制柱a的顶部，中间的灰色区域需要在现场浇筑完成。这个区域梁和柱的主筋密集交错排布，一旦发生碰撞，这将给现场的吊装带来极大地不便。无论是返回到工厂修改或是在现场整改都将延误工期，造成大量的人工及材料的浪費。我们利用 Tekla Structures 软件自带的碰撞检查功能可以很好解决这样的隐患，在深化设计阶段就发现问题并可以很方便地利用钢筋的参数进行设置调整，避免施工阶段的返工。

4.施工阶段。

（1）建筑施工是复杂的动态工作，它包括多道工序，其施工方法和组织程序存在多样性和多变性的特点，目前对施工方案的优化主要依赖施工经验，存在一定局限性，而模拟施工过程就是通过仿真手段，设计和优化施工方案，同时也可以发现实际施工中存在的问题或可能出现的问题。在这个项目中，我们在 BIM 模型中导入 MS Project 编制完成的项目施工计划甘特图，将3D模型与施工计划相关联，将施工计划时间写入相应构件的属性中，这样就在 3D模型基础上加入了时间因素，使其变成一个可模拟现场施工及吊装管理的4D模型。在4D模型中，可以输入任意一个日期去查看当天现场的施工情况，并能从模型中快速地统计当天及之前已经施工完成的工作量。

（2）除了进行项目的 4D 模拟之外，我们还将设计阶段完成的 BIM 模型导入进 DassaltDelmia 中，根据施工方案对项目进行动态的施工仿真模拟，在虚拟模型中未建先试，对标准层吊装的每一个步骤进行精细化模拟仿真，查找项目施工中可能存在的动态干涉，从而提前规划起重机位置及路径、定制并优化构件吊装计划，使吊装过程更加有序性、科学性。最终生成施工指导视频让施工人员提前掌握施工细节、更加直观地了解施工工序。此外，我们以设计阶段的 BIM 模型为基础，整合了利用物联网技术实时采集构件生产阶段及施工阶段的关键信息，创建BIM 中心数据库，同时自主开发了基于 Web 方式 BIM 模型交互式接口，实现了基于 Web 方式的项目实时进度模型远程查看，项目管理人员和业主可以随时随地登入上海城建集团工程信息管理平台浏览项目的实时进度模型，为项目的高效管理提供了便捷性。

5.运维阶段。项目竣工之时，我们将包含构件几何尺寸、配筋、生产、施工等关键信息的 BIM 模型提交给业主。结合预制构件中预埋的芯片，业主可以随时查看任何一个预制构件的几何信息及其在生产阶段的质量检测情况，实现构件质量信息可追溯； 包含构件配筋信息的 BIM 模型也为住宅的二次装修带来极大的便利； 基于此模型，可以整合利用传感器等物联网技术自动收集建筑即时运行状态信息，进行数据分析并根据分析结果及时调整建筑的设备运行状态； 此外还可以进行三维的住宅租售情况分析及虚拟展示等。所有这些都将为业主之后的建筑运行维护管理带来极大的便利，同时也为住宅建筑的智能化管理带来可能。

目前BIM模型研究还偏重于设计阶段的应用，对于施工阶段比如将RFID 辨识技术与BIM 模型结合，围绕构件的制造、运输、装配过程实现预制建筑建造的全过程动态可视化管理，还有待进一步研究。

参考文献：

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[2]王青薇，张建平.基于BIM 的工程投资控制研究[J].工业建筑，2011（1）：1016-1019.

[3]宝琦.基于BIM 的工业建筑协同设计[J]. 工业建筑，2010（10） ： 84-86.

[4]薛伟辰. 预制混凝土框架结构体系研究与应用进展[J].工业建筑，2012，32（11）： 47-50.