南京浦口高新区人工智能产业园全过程BIM设计实践

2023-12-22赵曜吴战飞

智能建筑与智慧城市 2023年12期

赵曜，吴战飞

（1. 江苏龙腾工程设计股份有限公司；2. 南京市新型建筑工业化工程研究中心）

1 引言

在大数据背景下，现代建筑行业对建筑质量和建筑速度提出了更高的要求，传统技术已经无法满足现代建筑的行业发展需要。与传统建筑施工工艺相比，装配式建筑采用工厂预制构件，在设计、建造、采购流程上进行有效地协同，大幅度提高建筑的生产效率。住房和城乡建设部在《建筑产业现代化发展纲要》中提出，装配式建筑占新建建筑的比例，在2020 年为20%以上，2025 年将在50%以上[1]。由此可见，装配式建筑引领建筑工业化变革方向，是建筑行业从传统建造方式向现代工业化建造方式转变的重要路径。BIM 技术是一种工程数据模型，依托三维技术，集成建筑工程项目各种相关信息，通过数字化对工程项目设施进行实体和功能特性表达[2]，具有模型信息完备性、关联性、信息一致性的特点，通过模型构建、碰撞检测，可及时发现建筑设计中存在的问题，已被定位为装配式建筑平稳健康发展的助推器。

2 项目概况

浦口高新区人工智能产业园项目位于南京市浦口区海桥路与五华路交叉口西北侧，占地面积24189.49㎡，由研发中心A、研发中心B、智慧云中心及辅助用房组成，总建筑用地面积96788㎡，其中地上建筑面积60048㎡；地下建筑面积36740㎡。

3 装备式建筑设计

3.1 预制构件

项目预制装配式路线设定为：叠合楼板（局部现浇）、预制梁、预制楼梯、蒸压加砌混凝土轻质墙板、装配式吊顶、干式铺装、单元式幕墙。装配式部品部件包括蒸压轻质加气混凝土墙板、装配式栏杆、地面干式铺装。

水平结构构件包括非预应力混凝土叠合板、叠合梁、预制混凝土梯段板。预制混凝土叠合板采用整间整板布置、少板缝布置，增加吊装效率，减少拼缝，选用60mm 厚预制底板，代替传统底模板，同时作为结构受力板，现场仅需绑扎现浇层板面钢筋，现场混凝土浇筑量较少，板底无须粉刷。采用预制混凝土叠合梁，预制梁底部钢筋伸出，通过模板用量、现场模板支撑及钢筋绑扎，减少工作量。预制混凝土梯段板上端饺接连接，下端饺接滑动于梯梁挑边上，预制楼梯面一次成型，无须抹灰，构件制作简单，施工方便，节省工期（见图1）。

图1 叠合板模型

装配式施工工艺与传统现浇工艺，最大的不同，在于构件是否在工厂制作，然后现场安装。BIM 技术能够将建筑、结构、机电、装修各专业更为有效地串联，形成BIM 一体化设计，进一步强化各专业协同，减少因“错、漏、碰、缺”导致的设计变更，达到设计效率和设计质量的提升，降低成本。本项目通过BIM 一体化设计技术、BIM 工厂生产技术和BIM 现场装配技术的应用，设计、生产、装配环节的数字化信息在项目的实施过程中不断地产生，实现了协同。

3.2 装配式建筑设计先进性

装配式建筑是用预制部品部件在工地装配而成的建筑，代表了当代先进制造技术的发展趋势，具有施工快、现场作业少、可有效减少建筑垃圾、提升建筑质量等优点，是实现建筑工业化的主要形式和载体。装配式建筑设计实用性主要体现在：设计多样化、功能现代化、制造工厂化。

4 BIM设计应用

4.1 全过程BIM设计标准体系

本项目采用的BIM 设计标准体系，涵盖三大部分内容。一是BIM 标准框架，即为有效地利用BIM技术，更好地进行信息共享，BIM标准框架包括分类编码、数据交换、信息交付三方面。二是BIM基础标准，BIM标准体系主要利用建筑信息组织标准、BIM信息交付手册标准以及数据模型表示标准。三是BIM 标准分类，按照标准框架，并在基础标准上，形成分类编码标准、数据模型标准、过程交付标准三大类标准，编制过程中主要参考建筑信息组织标准、信息交付手册标准和数据模型表示标准。

通过项目策划阶段制定统一、规范的企业级BIM设计参照标准，合理、规范的项目级BIM设计策划方案及清晰、有序的项目级BIM 实施管理架构来确保后期设计阶段BIM的完美落地。

4.2 全过程BIM设计流程体系

4.2.1 方案设计流程

本项目采用模块化、平面标准化、立面标准化等设计手法，利用BIM技术根据不同功能模块，组合打造建筑空间，最大限度地提高效率、降低成本，充分发挥工业化建造的优势。同时可延续到后续的设计工作以三维空间视角来验证项目的可行性，结合BIM可扩展性这个特点，通过数据的传输，从多角度对日照、采光、风环境、可视化等方案进行验证。

4.2.2 初步设计流程

本阶段中，重点对设计功能区进行统计，以防在项目的设计过程中漏项缺项，影响其他专业的判断和业主的使用。本项目通过搭建BIM模型的方式进行检查，发现传统设计因为分专业设计缺乏联动性和信息传递的损失带来的设计问题七十余条。依据建筑方案，结合结构图纸，实现室内净高的准确分析，为后续管线综合碰撞检查和优化提供参考和有力数据依据。例如本项目对地下室非停车位置、停车位置，做出净高分析，提前与业主进行分析沟通，确保机电安装高度满足项目高度要求。此外，对各功能分区面积的统计需要同等重视，依据设计规范和业主需求，复核各空间的设计容量是否满足设计要求，通过模型中构量的统计，实现概预算的统计，如图2所示，增强概预算数据的有效性和丰富性。

图2 概预算统计图

4.2.3 施工图设计流程

施工图设计阶段，严格按照全过程BIM 设计标准，将整体项目模型进行合理的拆分成多个单体，虽然各单体文件由不同设计师进行设计，但借助Revit平台的协同优势，并在同一标准框架下，各分区设计成果将是一致的，利用共同的坐标系，对设计模型进行快速的整合核查，可视化的应用使得在统一的核查平台中问题一目了然，便于快速地修改。在同一个三维设计环境下，参照全过程BIM设计标准，设备各专业设计人员能够有效地参与项目的管线综合排布设计工作中，彼此信息得到及时共享，将暖通、给排水、电气、智能化等专业，用BIM工具，将设计整合到三维模型上，进行设计协同，对各专业的线路做出调整，对设备专业图纸进行深化设计，提高施工图出图质量，避免现场施工造成的浪费，增加施工成本。

4.3 全过程BIM设计协同体系

4.3.1 协同环境的建设

本项目采用中心文件＋链接参照的设计协同方式，大专业间和外部协作公司间按照中心文件的协同工作模式，内部单专业间不同区域的协同以链接参照协同方式为主，这样的协同方式提高了工作效率的同时，完全避免了由于信息的沟通不畅和不及时而导致的变更偏差。外部协作单位通过互联网，共同参与项目的设计工作，确保项目信息的时效性。

4.3.2 协同标准的制定

在互查自纠的过程中，三维的设计环境，所有的问题暴露无遗，同一个问题，各专业人员都能够直接看到，如果不及时修改，直接影响其他专业人员和后续设计工作的正常进行，这也是三维设计的直接优势。在三维设计过程中，组织全部参与人员进行“互查自纠”，确保项目有序、顺利进行。

4.3.3 多专业协同方式

本项目施工图深化阶段，针对最难的机电深化部分，采取以机电专业为主，多专业配合的方式，进行室内管线的综合排布优化，实现空间的最大利用。

5 BIM+装配式设计体系

构件生产流程为工程立项-建筑工程设计-施工图审查-构件生产-主体、内装施工-验收使用，在建筑工程设计到构建生产之间衔接构件加工图设计、内装方案设计流程。构件深化流程如图3所示。构件核查阶段，针对于拆分后并深化完成的预制构件，通过可视化方式统一进行拼装验证，尤其是各构件搭接关联部位，确保到达现场的预制构件无偏差。所有经过构件核查流程验证过的构件，都通过三维模型直接导出构件加工图，有效控制预制构件深化设计的唯一源头。

图3 构件深化流程图

本项目的BIM+装配式应用包含有BIM+装配式融合体系、装配式编码体系及其应用、图模合一构件库、集成应用模板四部分内容，通过BIM+装配式设计体系，大大提高了设计质量及施工便利性，同时预制构件模型组合预拼装，实现节点可视化，构件种类多元化，构件尺寸标准化，减少现场墙板切割错误损耗，达到经济节能、缩短工期的目的。