BIM在装配式建筑项目生产中的应用

陈明勇，郑 璐，梁先军，李 武，刘文珊

（1、中国建筑第四工程局有限公司 广州510665；2、湖南交通工程学院 湖南衡阳421000）

0 引言

在信息化时代的当下，BIM 技术的使用给建筑行业带来机遇，是能够迎接挑战的关键所在。目前BIM管理技术越来越多的被应用于建筑项目施工管理中，从最初的BIM 应用探索［1］到普通项目的BIM 应用推广［2］，从普通项目管理到装配式项目管理［3-5］，从施工管理的平面布置［6］到设计深化，再到设计-施工一体化管理，从项目现场全过程管理到造价全过程项目管理［7］。因此，如何能够将BIM 技术的作用发挥到极致，就成为带动整个行业变革的主要模式。

1 BIM的基本内容

建筑信息模型（Building Information Model，简称BIM），由于其可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等众多优点，目前已成为行业重点推广技术之一。

在现代社会之中，BIM 技术实际上属于一种管理理念，其本质是利用CAD图纸及项目相关信息资料建立的一种信息模型，最终形成数字化技术。这一技术在建筑行业之中的应用，就可以确保其由二维空间朝着三维空间转变，即从建筑信息模型（BIM）逐步实现到城市信息模型（CIM）的跨越。BIM 技术通过实现工程基础数据的储存，通过对工程项目的建模，最初在招投标中对现场施工总平面布置进行投标演示，到现场施工规划，再到现场机电碰撞检查应用、逐步到建立节点模型分析，指导现场施工，再到深化设计、成本控制、投资预算等方面发挥作用，并且通过这一部分数据还能够实现建筑工程真实的模拟，最终把控好预算，提升建筑工程的施工质量。最后通过BIM 技术和VR 技术相结合，项目的运行与维护阶段可进行便捷可视化管理，具有广阔的应用前景。

2 工程BIM在项目生产中的基础应用分析

在项目的实际生产之中，工程BIM 的利用，主要是涉及到重难点深化设计、施工方案模拟、预制构件生产制造、碰撞检测、工程量汇总与图纸自动生成、多视口联动、运营阶段等基础方面的应用，针对这一部分做好具体的分析，对于后续的BIM 技术研究也有重要的现实意义。某项目从开工总平面布置到项目竣工验收全过程，结合BIM 相关技术顺利完成项目建造情况，如图1所示。

图1 项目BIM应用Fig.1 Project BIM Application

2.1 施工方案模拟及BIM 4D

传统二维图纸无法表达建筑工程内部结构的细节，但是BIM 技术可以实现三维模型建立，利用BIM软件针对复杂节点进行模拟，通过可视化，将节点构造清晰化地展现出来。工程项目通过三维模型制定对应的施工方案，从而实现对其的优化与调整。另外BIM4D 施工模拟在施工方案与进度计划的支持下，利用BIM 相关软件就可以实现施工工序展示和项目进度可视化，进而避免施工出现问题，导致施工进度和质量受到影响。BIM 技术可以满足多种基础建筑工程的模拟，并且也可以利用模拟，实现基础之间位置关系相对应的调整［8］。图2 为某项目利用BIM 技术进行基坑支撑梁切割拆除工作交底。

图2 基坑支撑梁切割拆除Fig.2 Cutting and Demolition of Foundation Pit Supporting Beam

2.2 预制构件生产制造

针对装配式项目在项目深化设计阶段及生产阶段使用BIM 技术［9］，除了可以做到预制构件深化设计外其主要表现在2 个方面：①建立对应的预制构件编码体系；②做好预制构件生产运输的规划；通过BIM技术，再配合上RFID 技术就可以实现预制构件编码体系的建立，通过BIM 信息管理平台建立相应的预制构件库，就可以做好其对应的生产、存储、施工、运输一系列的监控和跟踪处理，最终满足“零缺陷、零库存、高效安装”的目标。图3所示为对某装配式项目进行构件的运输及吊装模拟，通过模拟，评估项目工程部署的合理性。

2.3 碰撞检测

图3 PC构件运输及吊装模拟Fig.3 Simulation of PC Component Transportation and Hoisting

在创建土建模型之后，利用对应的软件系统，针对建筑、结构模型及机电模型进行碰撞检查［10］，最终达到“零碰撞”，基于BIM 三维直观等特点，确保建筑结构深化设计的精准性。如，在工程的建筑区域节点之中利用现浇的模式，其内部构件不会出现碰撞。但是因为预制梁和预制柱选择预制构件，再加上钢筋配置相对密集，就成为出现钢筋碰撞的主要因素。如果出现问题，就会直接影响工程，甚至还可能引发工期延误的问题。因此，构建钢筋模型与结构模型，就需要配合上软件，优化钢筋配置，最终完成碰撞检测，用户通过BIM 建模分析，可提前进行查漏补缺，通过提前修正，避免施工后返工或无法施工等情况。图4 所示为某项目主体结构的碰撞检查，图5 所示为某项目地下室机电管线布设模拟机电管线布置，并进行碰撞检查。

图4 结构碰撞检查Fig.4 Structural Collision Check

图5 机电碰撞检查Fig.5 Electromechanical Collision Inspection

2.4 BIM出图与工程量汇总

BIM 出图即通过CAD 等相关信息转化的BIM 三维模型，通过专业BIM 工程师根据规范要求进行深化设计，再导出成为单专业平面图，上报业主、监理、设计等单位审核盖章完成的图纸，该图纸具有竣工结算及指导现场施工的作用，如图6所示。

图6 BIM出图Fig.6 BIM Plotting

利用BIM 模型还可以实现工程量的统计，从而自动生成钢筋、混凝土的用量清单，根据项目实际需求，还可以利用多种形式的表格将其呈现。在清单之中主要包含了编号、构建尺寸、材料用量、材质等，导出的清单可以结合商务部门套价做出项目成本分析。

2.5 多视口联动

在二维制图中，设计人员需要多角度地做好视图设计，这样才可以达到构件视图化的要求，并且修改一个视图参数，也需要针对其余的视图参数做好对应的修改，导致其工作繁琐，一旦出现参数错误，就可能会存在极高的错误率，进而对整个工作进展带来影响。通过BIM 技术，就可以完成图纸的绘制工作，将传统的剖面图设计改变，并且利用三维立体模型，也可以将视图准确无误地绘制出来。针对视图的修改，可以基于三维立体模型来进行，这样就可以规避视图修改的错误。尽可能减少工作人员的设计工作量，让其拥有更多的实践去进行视图的设计，这样也可以确保视图的质量，同时项目生产过程中，通过基于三维立体模型还可以对劳务班组进行三维交底，利用BIM直观、立体等特点，让项目生产一线人员了解到该项重难点如何施工。图7为多视口联动在某项目的具体应用情况。

图7 多视口联动Fig.7 Multi View Linkage

2.6 运营阶段

在运营阶段，主要是做好物业管理，对于建筑物和机电设备做好对应的维护、整治等处理，但是考虑到现阶段的物业偏向于后期的运营与维护，容易忽视前期与设计、建设以及施工单位之间的相互交流。所以，针对项目本身缺乏一个系统的熟悉过程，最终导致运营阶段出现各种问题。但是BIM 技术的使用，就可以很好地解决这一部分难题，实施精细化的运营管理，所以通过BIM 模型的建立，即可查询其构件的基本属性，能够提供必要的信息，服务后续的改造与设备维护，最终提高运行维护阶段设备的管理水平等［11］。图8为以珠海某大厦项目为依托，建立的5D管理平台体系。

图8 某大厦5D平台Fig.8 5D Platform of a Building

3 结语

总而言之，在当前的项目生产中，BIM 技术的应用应该结合项目施工所需开展BIM 的基础应用，因为只有把基础打牢了才能让BIM 的作用得到最大限度的发挥，而这也是今后需要进一步研究的地方。