基于BIM 技术的多层住宅加装电梯工程分析

贺利民，邓 广

（湖南省特种设备检验检测研究院衡阳分院，湖南衡阳 421001）

0 引言

多层住宅加装电梯是当前针对老旧住宅实施的一种改造，工程施工具有一定的特殊性，需要考虑周围的安全、环境、场地、管线及消防等，后期相关的运营维修等问题，老旧小区由于缺少完善的技术标准，需严格按照规划、结构及消防规范要求开展施工。现阶段，我国多层住宅加装电梯工程技术并未实现完善化，采用BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技术既有利于施工的优化设计，有利于加装电梯施工的精细化管理以及高效率推广。

1 案例介绍

1.1 工程基本情况

本次工程为居民住宅楼加装电梯工程，主体为6 层，砖混结构，加装电梯以错半层入户，原建筑楼梯休息平台与电梯井采用钢连廊方式进行连接，加装电梯重量为630 kg，基础为筏板，连廊属全封闭状态，其长度为3.35 m，电梯设有5 站，高度为20 m。加装电梯为钢结构，其中钢结构与幕墙施工图均属结构所设计。本工程应用BIM 技术，向建筑方提供相关的咨询服务，主要服务内容包括设计方案的选择、深化装配式构件、展示模型场景、模型出量、VR（Virtual Reality，虚拟现实技术）体验及施工现场模拟等。

1.2 设计采用原则

多层住宅加装电梯施工方案的设计符合JGJ/T 390—2016《既有住宅建筑功能改造技术规范》规定要求，并符合以下要求：

（1）加装电梯设计施工方案过程中，需全面考虑结构安全、现场环境、消防及救援通道、施工条件等，确保安全管控工作的全民性，开展绿色施工。

（2）电梯外观可使用玻璃进行围护，外部尺寸需小于4.7 m×2.8 m，禁止加装额外设施。加装电梯通过连廊与住宅楼连接，连廊伸长小于2 m，尽量降低及避免对周围住户日照、通风、通行及采光的影响。

（3）选择电梯机型时，适合选择无机房电梯，注重室外温度环境对电梯运行的影响，确保电梯可以不受环境影响正常运行。

（4）如果施工现场可以采用车辆吊装作业，可优先选择装配式钢结构进行加装工程[1]。

2 BIM 技术下装配式电梯的设计及应用

2.1 设计方案的选择

2.1.1 加装电梯方案的选择

多层住宅加装电梯有多种形式，建筑特点如下：

（1）错半层入户直平台设计方案，有利于现场施工，空间布置可以进行合理安排，并且对主体表面造成较小的影响。

（2）错半层入户侧平台设计方案，能够在很大程度上节约空间，但是该设计方案会对主体表面产生很大的改变，会对一侧住户造成采光通风影响，需综合施工现场选择。

（3）平层入户直平台通常会选择主体朝南的阳台位置入户，需注意采光影响。

（4）平层入户长连廊设计方案，该形式外观美丽，但是会占用较大的外部空间，并且对住户有通风影响及底层采光影响。

根据设计要求，选择错半层入户直平台设计方案进行多层住宅电梯加装。

2.1.2 车位设计方案

多层住宅加装电梯便会对车位的位置及数量产生影响，在项目的设计期间，便应根据电梯加装的位置，使用Revit 软件设计车位方案，设计不同的方案由住户选择。优化论证设计好的不同方案，然后三维模型进行导入至3Ds MAX，模式行车场景，最后利用动画动态来表现行车路径，并能直观观察对空间的使用情况。

2.2 建立装配式电梯模型

（1）依据施工图的内容及装配式特点，创建参数构件族库，然后可对参数的大小进行修改进而改变族的大小，最后按照图纸拼装电梯，可以节省大量建模时间，提升工作效率。

（2）创建主要构件BIM 族库，完成二维线面设计后，使用Revit 族编辑器按照构件不同的三维形体设置参照面，通过旋转、放样、融合、拉伸等方法实现三维定格，完成基本的构件族模型。利用拉伸能够绘制铝板、垫片等构件，利用拉伸、旋转及融合能够绘制焊栓、螺钉等构件。

（3）创建三维信息模型，在幕墙玻璃、结构管件及外部板件等相关构件模型族创建后，将族库传输至Autodesk Revit 项目文件内，然后根据导入的二维图纸，清楚各结构构件的平面位置与高程，利用建模工具，进行分层绘制，然后进行整合实现整体模型的创建。

2.3 深化设计装配式构件

主体框架模型完成后，利用TeKla Structures 软件深化设计钢结构。该软件具备600 多个常用节点，具备完善的三维建模功能。建模过程中，能够随时查找或调整节点的形式，调整后会对应图纸更新，也可以设置自定义节点。节点深化完成后，软件能够依照模型自主形成零件、构件图及板材加工图。

2.4 统计模型量与控制成本

应用BIM 技术算量时，工程施工方与设计可根据BIM 模型进行计价：首先在设置中需应用所在地区的清单定额；其次进行模型映射，使Revit 模型映射称施工模型；然后是清楚工程量计算公式，计算工程量；最后输出报表。应用BIM 技术的可以快速、精确进行模型量的计算，工作方式简单、快捷，有效提升工作效率[2]。

3 BIM 技术在施工管理中的运用

3.1 施工现场管理的应用

对于老旧住宅加装电梯，会有较多的建筑构件，装配工程琐碎，必须具备完善的机械化、专业化施工能力，并且也要注重施工现场的安保问题。在工程施工前，应用BIM 技术可以进行模拟与仿真操作，模拟现场施工机械的相关操作，科学合理地确定吊装机械的位置，也能模拟现场的主要材料布置，降低二次搬运事件，进而提高施工进度，减少并能有效解决传统方式下施工现场出现的各种施工管理问题。应用BIM 技术能够有效降低施工现场管理工作人员的工作量，在很大程度上提高现场施工的工作质量与效率[3]。

3.2 建筑构件运输、装配、调试的应用

为实时掌握预制建筑构件的基本信息及装配建筑实际质量等情况，建筑构件生产厂家可以在生产过程中对其进行RFID（Radio Frequency IDentification，射频识别技术）芯片安装，包括构件的材料、尺寸、材料及外形等基本信息，运输到施工现场后，运输人员及验收人员可以通过扫码等形式清楚建筑构件的基本信息，也能检验建筑构件的安装位置的合理性。

将RFID 技术与BIM 技术融合应用，能够实现现实环境硬件与虚拟化信息化管理之间的有效融合，可以有效对相应的预制建筑构件进行物流管理、提升运输水平以及构件管理效率，还可以对构件的质量进行实时管控。

传统模式下，老旧住宅加装电梯会有较繁琐的施工工序，主要原因则是通套的做法与固定的模式要求在项目施工过程中缺少针对性与专属性，并且传统模式下施工工序仅凭施工人员自身的经验与水平开展，后期极易出现质量、维修费用及安全隐患等问题。应用BIM 技术，开展老旧住宅电梯加装施工，能够在很大程度上缩短工期[4]。

3.3 装配式结构吊装的应用

在开展施工前，使用Microsoft Project 软件将制定的施工进度等计划方案输送到Navisworks Manage 软件内，然后将各项施工工序逐一与3D（三维）模型的各构件进行关联，可以进行施工模拟过程操作，项目各参与方能够进行有效交流与协作，能够在施工开展前便能发现问题，做好问题的及时处理。

Navisworks Manage 软件主要功能为施工模拟、信息交流、工程项目综合分析，是一款极具智能化的软件，主要内容包括施工进度的模拟及优化、识别并协调碰撞及冲突，主要作用则是提升施工效率。利用Navisworks 中的5D 模拟动画，可以对施工现场进行指导，会在很大程度上缩短工期[5]。

4 BIM 数字化的建筑技术运用

4.1 BIM 点云三维激光扫描技术

在老旧住宅中加装电梯，运用BIM 点云三维激光扫描技术，可以对装配式的加装外挂电梯整体的安装效果进行高精度验证。然后利用三维扫描中的点云模型，针对施工过程中钢结构构件的标高、间距及规格等内容。另外，连廊节点位置具有较高的施工难度，可以综合现场需求，以施工人员的实际需求为主，通过不同角度对模型给予相应的标注与出图，具有较高的传达图纸信息的能力，与传统模式下的施工图纸相比较，具有较高的工作效率。

4.2 BIM 云技术

多层住宅加装电梯后，应用BIM 云技术可以将电梯大数据进行云系统管理，实现24 h 对加装电梯的整体情况及运行等进行监测，如果发生异常情况主控系统将及时向数据监控中心发出提示，控制系统内安装有无线监控设备，可以实时掌握现场实际情况，进而将掌握的信息传达给维修人员及物业管理工作人员。维修人员在接收信息后，会迅速进行相应的处理，准备好现场需要的工具及备件，从而保证高效解决电梯异常情况。监控中心还能够对电梯运行数据及故障信息进行总结归纳分析，可对电梯实现全寿命管理[6]。

5 结束语

综上所述，多层住宅加装电梯中应用BIM 技术的优势有很多：有利于施工现场高效生产、运输，避免安全隐患；促进施工技艺的模块化与标准化，有利于提升施工质量；BIM 技术的协同性，能够促进施工进度管理与编制，对三维模型进行分析，有利于施工工序的合理安排，优化、完善流程，确保施工人员的高效施工。因此，BIM 技术的运用对多层住宅加装电梯具有重要意义。