BIM的裝配式建筑信息化應(yīng)用方法探究

駱國(guó)剛 袁有生 駱曉輝

（[1]安徽工業(yè)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院 安徽·馬鞍山 243002；[2]中冶置業(yè)（安徽）有限責(zé)任公司 安徽·馬鞍山 243000）

0 前言

BIM技術(shù)是近年來(lái)在原有的CAD基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的一種多為模型信息集成技術(shù)，將建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、裝配等等結(jié)合到一起，形成的一種的新型的建造方式，相較于傳統(tǒng)的建造模式而言，BIM的建筑方式更加適合現(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)模式。BIM模式有效的將建筑工行業(yè)與工業(yè)的相結(jié)合，推動(dòng)了建筑信息化的發(fā)展。

作為現(xiàn)代化的生產(chǎn)模式，BIM技術(shù)將“集成”作為技術(shù)的核心部分，將設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、裝修和管理串聯(lián)在一起，實(shí)現(xiàn)全方位的信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了建筑周期的一體化。

1 BIM技術(shù)的概述

1975年BIM技術(shù)的概念首次提出，目的在于大幅度提高建筑工程的施工效率，節(jié)約建筑成本，縮短工期，在提高建筑工程質(zhì)量的同時(shí)為企業(yè)帶來(lái)最大的工程效益。BIM是building information modeling的縮寫，由非幾何屬性信息和幾何屬性信息兩部分組成，對(duì)建筑工程進(jìn)行了數(shù)字化模擬分析，經(jīng)常應(yīng)用于建筑工程項(xiàng)目中的建造、設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，是一種優(yōu)化技術(shù)。

2 裝配式建筑信息化的內(nèi)涵和特點(diǎn)

在裝配式建筑的建設(shè)過(guò)程中，合理的融入信息化技術(shù)的手段，通過(guò)信息化的控制確保工程過(guò)程中的各個(gè)階段的精確控制。通過(guò)信息技術(shù)的應(yīng)用，工程的控制、質(zhì)量和工期都得到了智能化的管理和控制，相對(duì)于傳統(tǒng)的管理模式而言有著更加精確的特點(diǎn)，有利于工程施工的有序開展。裝配式建筑可以將整個(gè)施工工程分為幾個(gè)階段，并且各個(gè)階段的工期之間的影響較小，也就是說(shuō)，一個(gè)階段的施工若出現(xiàn)滯后現(xiàn)象，并不會(huì)對(duì)整個(gè)施工工期造成嚴(yán)重的影響，減小了工期滯后對(duì)整個(gè)工程造成的損失。

BIM模式不僅僅縮短了工期，還在一定程度上減少了人力的消耗，無(wú)需對(duì)施工材料進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保證了相對(duì)穩(wěn)定的工作環(huán)境，進(jìn)一步提高了施工的質(zhì)量。在信息化技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)使用人員的需要對(duì)實(shí)際操作的流程和環(huán)境進(jìn)行分析，制定出符合客戶需求的個(gè)性化的設(shè)計(jì)方案，并將其傳給各個(gè)施工部門，生產(chǎn)出客戶所需要的部件。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸過(guò)程中的信息化，對(duì)運(yùn)輸?shù)母鱾€(gè)部件進(jìn)行實(shí)時(shí)定位追蹤，掌握運(yùn)輸信息。安裝的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)信息化可以有效的控制施工的進(jìn)度，并及時(shí)獲取相關(guān)的通訊信息對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行有效的控制和調(diào)整，及時(shí)根據(jù)施工進(jìn)度調(diào)整管理和施工的方案，對(duì)施工中所遇到的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的解決。最后，將信息化技術(shù)引用到后期的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，可以充分發(fā)揮智能化管理的作用，提高后期運(yùn)營(yíng)和維護(hù)工作的效率，為企業(yè)帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益。

3 BIM的裝配式建筑信息化應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

BIM技術(shù)可以有效的將建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、裝修等各個(gè)專業(yè)的技術(shù)進(jìn)行串聯(lián)，進(jìn)一步加強(qiáng)了專業(yè)之間的交流和寫作，避免了施工過(guò)程中因?yàn)閷I(yè)之間的交流不當(dāng)而造成的設(shè)計(jì)變更，從而影響整個(gè)工程的進(jìn)度。在信息化技術(shù)應(yīng)用的背景下，建筑工程中各個(gè)部門之間的交流得到了交流，大大降低了運(yùn)營(yíng)的成本，提高了施工的質(zhì)量。在BIM一體化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將工程的各個(gè)環(huán)節(jié)開展聯(lián)動(dòng)，形成產(chǎn)業(yè)鏈的一體化，有效的減少了工程的反工現(xiàn)象，使得工程的工期的得到了大大的縮短，有效的提高了工程項(xiàng)目開展的質(zhì)量。此外，BIM技術(shù)還可以應(yīng)用到EPC工程中，提高團(tuán)隊(duì)的協(xié)作能力和管理能力，提高項(xiàng)目的開展質(zhì)量。

4 BIM技術(shù)的裝配式建筑信息化應(yīng)用方案

4.1 搭建產(chǎn)業(yè)化的BIM應(yīng)用平臺(tái)

借助傳統(tǒng)的建筑工程數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，企業(yè)可以根據(jù)實(shí)際操作的需要搭建工作平臺(tái)和專業(yè)應(yīng)用的平臺(tái)，通過(guò)BIM裝配式建筑平臺(tái)的應(yīng)用，對(duì)傳統(tǒng)的建筑信息數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，收集、統(tǒng)計(jì)、管理并傳遞建筑過(guò)程生成的新數(shù)據(jù)，從而打通裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈中各個(gè)業(yè)務(wù)板塊之間的交流渠道，更好的實(shí)現(xiàn)版塊之間的互動(dòng)，根據(jù)建筑工程的實(shí)際需求對(duì)整個(gè)工程的內(nèi)容和方式進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整和改進(jìn)。

4.2 建立專業(yè)化的BIM平臺(tái)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用管理系統(tǒng)

為了進(jìn)一步加強(qiáng)建筑工程企業(yè)中各個(gè)部門之間的聯(lián)系和互動(dòng)，就需要在BIM平臺(tái)中打通他們的溝通渠道，設(shè)計(jì)一個(gè)可以貫穿整個(gè)裝配式建筑的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用系統(tǒng)和管理系統(tǒng)，通過(guò)管理服務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各部門之間的有效溝通。因此，產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用系統(tǒng)需要有以下幾個(gè)部分組成：機(jī)電設(shè)計(jì)、PC端應(yīng)用系統(tǒng)、綠色建筑設(shè)計(jì)與裝配系統(tǒng)等等，管理系統(tǒng)則需要包括對(duì)企業(yè)生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)、施工和后期的維護(hù)工作等的管理，各個(gè)管理之間既要有一定的關(guān)聯(lián)，又要相互獨(dú)立，減少運(yùn)營(yíng)的成本，為企業(yè)謀取利益的最大化。

4.3 實(shí)現(xiàn)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈的集成應(yīng)用

在對(duì) BIM 平臺(tái)中企業(yè)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)軟件系統(tǒng)進(jìn)行分析和整合，可以有效的集成開發(fā)出各類功能齊全的應(yīng)用軟件，減少了人工操作的步驟，簡(jiǎn)化了操作系統(tǒng)，同時(shí)提高了軟件的使用效率，節(jié)約了運(yùn)營(yíng)成本和人力資源，避免了重復(fù)建模的工序，重復(fù)利用同一個(gè)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，提高了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)管理的效率，提高了工程質(zhì)量。此外，基于BIM平臺(tái)應(yīng)用模式，建筑數(shù)據(jù)模型的建立包括施工、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等裝配建筑的各個(gè)環(huán)節(jié)，并在每個(gè)環(huán)節(jié)都根據(jù)該環(huán)節(jié)的特點(diǎn)進(jìn)行關(guān)注點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)的設(shè)計(jì)。為了確保產(chǎn)業(yè)鏈在運(yùn)行過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行，要根據(jù)實(shí)際情況的不同對(duì)關(guān)注點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保避免數(shù)據(jù)處理的失誤對(duì)整個(gè)工程造成不良的影響。

5 BIM技術(shù)在裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

5.1 裝配式施工BIM模型

施工所用的BIM模型石油相關(guān)的BIM建模軟件所制作出來(lái)的，常用的建模軟件有Autodesk Revit、Bentley等等。在裝配式BIM模型設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要對(duì)施工模型進(jìn)行區(qū)域的劃分，包括現(xiàn)澆、預(yù)制和器具管理三個(gè)方面。其中，現(xiàn)澆部分在Revit中可以使用“系統(tǒng)族”工具進(jìn)行創(chuàng)建，而預(yù)制構(gòu)件和器具管理則需要?jiǎng)?chuàng)建“可載入族”，再載入到相應(yīng)的項(xiàng)目中，從而形成完整的BIM施工模型。

5.2 參數(shù)化創(chuàng)建墻板斜支撐組和節(jié)點(diǎn)模板族

Revit在完成族的創(chuàng)建的前期需要有明確的思路構(gòu)成，需要有一個(gè)清晰合理的創(chuàng)建思路，并根據(jù)所確定的族的樣本文件進(jìn)行族的創(chuàng)建設(shè)計(jì)。在預(yù)制墻板的施工過(guò)程中，要設(shè)置臨時(shí)用于固定的措施，也就是所謂的斜支撐。它是由支撐桿、托座、預(yù)埋螺栓三個(gè)部分所組成的，介于兩個(gè)參照標(biāo)高之間，埋入墻板和頂板之內(nèi)。

在Revit中載入其他族時(shí)，被載入的族將會(huì)被嵌套入其他的族中，成為一個(gè)嵌套組，且嵌套族可以被多個(gè)族所利用，充分節(jié)約了建模所需的實(shí)踐，節(jié)約了人力資源，提高了企業(yè)的工作效率，節(jié)約工期，為企業(yè)的發(fā)展謀取最大的利益。同時(shí)，支撐桿也有長(zhǎng)短之分，它又由外管、絲桿和連接件三個(gè)部分組成，可以通過(guò)連接件進(jìn)行長(zhǎng)短外管的嵌套，形成特殊的支撐桿族。

在裝配式整體剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，邊緣結(jié)構(gòu)作為墻板之間的連接點(diǎn)，在建筑設(shè)計(jì)中起到了非常重要的作用，它分為一字型、L形、T型三種不同的外觀形狀，不同形狀也有著不同的力學(xué)特征和工程作用，預(yù)制墻板的連接部位的節(jié)點(diǎn)母版一般有一字型和L形兩種，材料以全鋁、鋁框木質(zhì)和木質(zhì)三種為主。其中，鋁框木母版的尺寸一般隨著柱節(jié)點(diǎn)的變化而變化，且暗柱尺寸發(fā)生變化是，修改參數(shù)即可驅(qū)動(dòng)形成新的鋁框木母版模型，導(dǎo)出CAD格式，生成相應(yīng)的母版加工圖。這種模式的應(yīng)用可以有效的節(jié)約繪圖時(shí)間，避免了復(fù)雜的工序，預(yù)留出更多時(shí)間進(jìn)行方案的優(yōu)化和施工的深化設(shè)計(jì)。

5.3 墻板斜支撐的碰撞檢測(cè)

所謂斜支撐的布置方案，一般都是在二維圖紙上進(jìn)行設(shè)計(jì)和繪制的，一般以平、立、剖面三種視角作為主要的表現(xiàn)形式，很難從多個(gè)角度全方面的進(jìn)行空間位置的模擬，不能看出各個(gè)部分之間的位置關(guān)系，如設(shè)計(jì)中出現(xiàn)一些不合理的地方，很難從這種二維的圖紙上進(jìn)行檢查和模擬。但利用 BIM 技術(shù)建立三維模型后，可以更加直觀的觀察到各個(gè)碰撞位置的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)全方位多角度的觀察和調(diào)整。

5.4 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的施工模擬

通過(guò)三維可視化模型生成動(dòng)畫的方式，可以對(duì)復(fù)雜工程或工程中較為復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的施工語(yǔ)言，在施工開展之前對(duì)其中可能存在的問(wèn)題進(jìn)行檢驗(yàn)，在施工過(guò)程中對(duì)工程中的重點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的關(guān)注和調(diào)整。

BIM技術(shù)還可以進(jìn)行4D或5D的方針模擬，在原有的3D模型基礎(chǔ)上，追加實(shí)踐的維度或不同建造工序的模擬操作，比較不同方案的優(yōu)劣，選取最佳的建造方案。

6 總結(jié)

總而言之，裝配式建筑的應(yīng)用是現(xiàn)階段建筑生產(chǎn)行業(yè)的一項(xiàng)重大變革，通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，建筑施工的方式和方法得到了大幅的優(yōu)化，同時(shí)拓寬了整個(gè)建筑行業(yè)的發(fā)展空間。在管理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)BIM平臺(tái)的應(yīng)用和對(duì)接，可以有效提高我國(guó)建筑行業(yè)的施工質(zhì)量，降低生產(chǎn)浪費(fèi)，節(jié)約成本，為企業(yè)的發(fā)展謀取更大的利益，同時(shí)也有利于我國(guó)工業(yè)的信息化融合和發(fā)展。