装配式内装住宅中BIM技术的应用与研究

卜真良

上海建工集团工程研究总院 上海 201114

我国建筑业正处于由传统粗放式施工向现代 数字化、工业化 施工转型的时代，绿色节能设计、信息化管理、标准化施工已成为我国建筑业发展的核心要求。

经过多年的摸索，BIM信息化技术和装配式建筑模式在各自的领域中已有所发展，但对行业转型的助力仍很有限。要进一步推进行业转型，需以建筑装配式为核心、BIM数字化为推手，将新兴技术与建筑模式相互结合、集成，合理化应用资源，从而寻求BIM技术发展的契机[1-6]。

1 装配式建筑应用现状

1.1 发展建筑装配化的作用和意义

装配式建筑是一种将部品构件在系统之间集成设计、构件在工厂内标准化预制生产和现场低人工快速组装的建筑模式。目前，劳动力锐减、节能环保要求增高，装配式建筑以其场外制造、现场安装的生产模式促进了绿色、环保的可持续发展，以其标准化设计、工业化生产的制作特性，生产过程中加强了对质量和品质的控制，减少了人、料、机的损耗，以其统一、标准的安装方式有效地加快了施工进度，确保了施工质量。

1.2 装配式建筑发展缓慢的因素分析

自中共十八大提出 坚持走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道路，推动信息化和工业化深度融合 的要求以来，我国大力推动装配式建筑的发展和探索。但目前，大部分建筑仍采用现场浇筑混凝土的建造方式，装配式建造仅在住宅类建筑中得以推广，且无法深入应用于具有个性化装饰风格的 装配式内装住宅中 ，其主要因素如下。

1）人为因素。相较于传统现浇混凝土建筑，装配式建筑的标准化设计和工业化生产是其最大优势，但也是其发展缓慢的重要因素。当今时代，各类建筑均因独特、富含美学的外观而出彩，这与建筑装配化的理念格格不入。在建筑设计时，如无装配式设计，即使强行融入也仅是在极小范围内采用装配化，综合考虑制造时的模具成本、预制构件的运输成本以及现场安装的工序耗时成本，是得不偿失的。

2）内在因素。装配式建筑的预制构件生产完成、运输至现场后，很难再调整，且因其标准化，如有设计错误，将面临大批量预制构件的整改或报废。因此，在设计阶段必须对全专业进行精细化协调，确保建筑功能、结构体系、机电布置、装修效果相匹配，避免二次返工。这也是经过多年发展后，装配式建筑仍停滞于装配式建筑集成系统、装配式结构系统和装配式外围护系统的一体化设计，且装配式内装系统和装配式设备管线系统仅能在各自系统中实现单项系统装配化、无法融入整体设计中的原因。

3）环境因素。在装配式建筑应用中，预制构件厂的设置十分关键。对于待开发地区可采用多个工程合力在项目附近建立构件厂，既能降低预制构件的运输成本，也能解决构件厂长期的生存问题。对于在既有城区位置的装配式工程，如果构件厂距离项目地较远，则高额的运输费用和运输过程中的交通限制往往会造成工期的延误和造价成本的上涨。

4）管理因素。建筑装配化的推动也是对工程精细化管理的推动，在预制构配件生产、运输和安装的各个环节中，需要制定严格的管控制度。从模具加工计划、材料采购计划、构件排产计划、质量管控、运输调度，到现场堆放、吊装设备进场、吊装顺序、损坏件返厂等均需进行系统、精密的管理。然而，工厂、物流和现场的管理割裂、管理人员对于预制装配式施工的经验不足和责任心的缺失都将对装配化建筑的质量和进度造成影响。

2 基于BIM技术的项目实例

2.1 BIM技术的优势

BIM技术本质是信息化的数字载体，其可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性可服务于装配式建筑的各个阶段。

1）设计阶段。BIM技术的三维可视化能够在传统平面设计时，改善设计人员因空间想象不足而造成的设计盲区，从而实现建筑全专业一体化、精细化协调。

2）生产阶段。运用 BIM＋物联网 技术对预制构件的生产、运输、堆放等信息进行采集、监控和定位，形成全过程追踪。

3）施工阶段。在施工安装前，运用BIM技术对施工方案、工序进行模拟验证，选择最合理的施工方案对工序进行优化，提高安装效率和施工质量。

但是，在项目应用中，受限于BIM从业人员的专业技术水平、BIM技术发展的深度和项目对BIM成果的重视程度，BIM技术仅能在装配式内装住宅的设计阶段充分发挥作用，利用其可视化模型对需在预制构件上进行预留、预埋的孔洞和预埋件进行合理化布置，避免因预埋件过大或预留洞不合理而影响预制结构件的安全性。

2.2 项目概况

某项目总建筑面积41 596.86 m2，其中，地上建筑面积26 429.60 m2，地下建筑面积15 167.26 m2。含3幢16层的高层住宅楼、2幢15层的高层住宅楼和小区配套公建，2层地下室为设备机房及车库，5幢住宅楼为装配整体式混凝土结构，装配式建筑面积23 756.02 m2。预制构件的类型有：预制普通外墙、预制内墙、预制外围护墙、预制叠合板、预制凸窗、预制阳台和预制楼梯。

2.3 技术应用

2.3.1 设计验证、管线综合满足净高

该项目标准层的层高3 050 mm，梁底仅有2 450 mm，为满足2 400、2 700 mm的高低吊顶净空要求，传统的 二维图纸＋空间想象 模式已无法验证吊顶内管线排布和系统分配是否合理。

运用BIM技术搭建包含装饰高低天花板、地暖排管、电气线管和末端插座、开关的精细化模型，利用梁窝和高、低吊顶槽对机电管线进行综合排布，对于无法实现净空的区域以可视化模型进行设计协商和方案确认，最终出具户型内机电管线综合图。

2.3.2 预留、预埋确保结构安全

低吊顶与梁底之间预留石膏板的安装空间，造成户内大量的机电管线需在结构梁和剪力墙中进行预留洞处理。同时，该项目预制率为40%，存在预制构件与现浇构件繁复交错的区域，如何既满足吊顶净空又能妥善、安全地完成结构预留、预埋，是BIM技术应用的重要体现。

BIM实施中，在户型土建模型搭建时建立现浇出头筋和预制构件的主筋，拼接好结构后，检验碰撞和设计合理性。另外，在符合结构预留洞标准的前提下，尽量将管线预留洞设置在现浇结构区域，最大程度降低对预制构件生产工装的影响。

对需在预制构件和现浇结构上预埋的机电末端线管、线盒、结构开槽等进行位置验证，避免其处于结构拼接位置。结合施工工序，验证图纸无误后，将预制构件的预留、预埋和现浇混凝土区域的预留、预埋进行分离并出图，避免发生因预制与现浇预留、预埋界面混淆而造成的点位遗漏和二次返修。

2.3.3 720云展示，方便现场检验

BIM技术在装配式内装住宅中的应用不仅限于前端设计纠错和施工前的模拟预演，还需切实将BIM技术落实到项目全过程，BIM成果能够在施工过程中持续性地发挥作用。

因此，采用 BIM＋VR 线上全景制作工具720云制作户型点位演示模型。在项目机电安装和装饰施工过程中，便于业主、项管和监理单位能够随时使用手机通过720云查验户型中管线的安装走向，电气配电箱、插座、开关、传感器，空调风口和给排水管预留接头的详细定位和用途。

2.3.4 协同管理平台软装展示

BIM技术不只是三维可视化、管线碰撞和施工模拟，还是信息化管理手段，通过管理平台对项目的进度、质量、安全、成本进行协同管理，实现降本增效。

该项目利用协同管理平台进行了质量、安全板块的应用。此外，基于业主对装饰风格的严格要求，在BIM户型模型中建立软装模型并上传平台，便于在调整设计后，参建各方能够快速、直观地理解设计意图并作出及时反应，避免因沟通不及时、理解偏差而造成差错。

3 结语

随着数字化施工转型的逐步深入，各项新兴技术和建筑模式与信息化技术的结合越来越紧密。但在工程实施过程中，仍需注意以下2点。

1）对于工程而言，有价值的是正确的数据信息，在仍无法实现数据全智能化采集的当下，对信息的真实性、实用性应保持谨慎。

2）信息化技术通过其协调性、可传递性、分析性，提高了项目的设计、生产、施工和运维质量。但是，真正能够保证项目质量的，仍然是参与人员的专业技术能力和职业素养。