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摘要：2017年住房城乡建设部和国务院办公厅印发的相关政策明确提出：要推广应用BIM技术，全面推进装配式建筑的绿色化发展，提升建设项目全生命周期的科学管理水平。因此文章就BIM技术在装配式建筑设计与建造中的应用进行略述。
关键词：BIM技术；装配式建筑；设计；建造
目前，住房产业化与工业化已经引领了建筑领域的时代潮流。装配式建筑能够合理地提高制造水平与产品质量，降低能源损耗，缓和人口数量、社会环境、物质资源等方面的矛盾。与传统的建筑类型相比较，装配式建筑具有十分明显的战略优势，并得到了政府的高度重视与大力提倡。但是工厂化制造与现场化装配的管理模式，一定会对开发、生产、施工等环节提出更高的服务需求，针对产品安装的精准度提出更为严苛的条件，这就在某种程度上限制了装配式建筑的使用效率。而将BIM技术应用于装配式建筑中，可以较好的解决这一问题。
一、BIM技术概述
BIM技术指的是数据建筑模型利用系统软件实行的三维仿真操作与建筑数据化应用，BIM技术具有模拟化、可视化、可出图性、优化性、协调性、数据关联化、数据一致性等特点。在如今的信息化时代，越来越多的大型工程，仅仅依靠二维图纸这种方式已经无法实现各类专业的相互合作。因此，建筑市场极为重视BIM应用技术，并且拥有了很多的成功实例，例如：上海会展中心、珠海大剧院、天津117大厦等工程。目前，国内市场在不断地推动装配式建筑，BIM技术的运行空间也发生了显著变化。
二、装配式建筑的优势和兴起
所谓装配式建筑，又称其为建筑工业化。指在预制工厂中事先将建筑所需的材料、构件及部品预制完成，然后运送至施工现场进行安装，再通过浆锚或是后浇混凝土等方式将之连接而成的建筑产品。这种方式比传统现浇施工方式具有工期缩短、现场劳动力减少、建筑质量提高等优点。特别是随着近年来房地产行业的发展，政府的大力推动，像北京、沈阳、上海、深圳等城市都出台了推进装配式建筑的指导建议和意见，并且要求应用在保障房的建设中。装配式建筑的技术日益成熟，建筑面积逐年增加，装配式构件质量不断提升，相关标准和规范不断完善，装配式建筑的发展进入了一个全新的发展轨道。
三、BIM技术在装配式建筑项目中的应用
（一）工程概况
某建筑项目采用装配整体式框架-现浇核心筒结构体系，总建筑面积为49286.25m2，建筑主体结构总高度为61.20m。其预制装配率约为50%，同时建筑内外墙板采用工业化产品，装配率约为70%。该项目结合BIM为主的数字化设计及数字化模拟施工过程。
（二）基于BIM模型的建筑标准化及优化设计
该项目在方案设计阶段以Ｒevit软件为平台完成建筑、结构和机电的全模型，模型精度达到LOD300。通过BIM模型的绘制，根据预制构件的拆分原则对建筑平立面进行标准化设计，将原柱网由7300～11700mm九种不规则的尺寸优化为7800，8300，11400mm三种尺寸；将标准层楼梯原有的2600，2800，3100mm三种开间尺寸统一一优化为2600mm；原方案布置于外墙面的剪力墙则被集中布置于核心筒四周；同时统一外窗规格，从而大量减少预制构件种类，降低成本。
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（三）可视化设计
基于BIM技术的装配式建筑结构常规设计路线是将Ｒevit建筑模型通过接口导入结构计算软件，进行结构分析计算，随后将结构分析模型导入Ｒevit，形成Ｒevit结构模型，并通过剖切各种视图和添加标注，形成施工图文档。然而在实际操作中发现，BIM结构模型与结构分析模型之间的转换会造成部分信息的错误或丢失，难以实现无缝衔接。因此，在结构建模时采用了Caitier软件，该软件在结构和预制构件建模方面较Ｒevit平台更为便利，同时该软件平台还具有便捷的动画功能，对预制构配件的模拟拼装和施工模拟交底更加直观。本项目对地下车库、一层入口大堂、餐厅夹层等大空间受到空调等设备管线影响净高的问题，进行了深入的可视化三维建模，并将Ｒevit模型导入FUZOＲ视频引擎，该引擎可实现与Ｒevit模型双向无缝对接，采用人行模拟的方式进行虚拟实景体验，帮助设计师和业主方预先研判，尽可能保证实际空间建设完成后视觉感官良好。
（四）构件模型深化设计与预拼装
在深化设计阶段需要将连续的BIM模型构件拆分为工厂能够生产的一个个独立的预制构件，并完成预制构件的配筋设计以及预制构件直接连接节点的构造设计等工作。Ｒevit模型包括构件的轮廓、材质和钢筋信息，进行局部修正后，可在此基础上进行构件拆分。运用BIM模型对预制构件进行深化设计，不仅能够明确地传达传统的二维图纸关系，还可以直观地表达出构件的配筋空间关系、节点构造和各种参数情况，并自动生成构件下料单、派工单、模具规格等生产表单，实现与预制工厂的紧密协同和对接。由于柱、主次梁等节点连接的复杂状况，还需利用BIM技术进行预拼装，检查和优化节点连接方式，本项目通过Ｒevit建模和模拟梁柱节点拼装过程，将预制框架梁键槽端部梁底钢筋根据设计要求伸出部分钢筋直接锚入框架节点内，从而减少了梁端键槽内U形筋的数量，同时提高了节点的抗震性能。在此基础上进一步提前模拟复杂核心区的施工，以保证后续的生产和安装无误。
（五）碰撞检查
由于项目为预制装配式建筑，楼板、梁、柱、花池等大量构配件都需考虑精确地预留孔洞，首先应通过BIM技术将各专业Ｒevit模型进行协同糅合，检查错漏碰缺，节约时间，提升效率。其次，预制构件的现场安装对深化设计提出了极高的要求，因此将深化的BIM模型导入Navisworks软件中对每个节点进行智能化的碰撞检查，避免设计、构件制作以及现场施工的矛盾。最后将建筑、结构、机电模型全部导入Navisworks软件中进一步检测，从而彻底解决管线与土建的碰撞问题。
（六）施工过程模拟
在施工进度模拟上项目采用了广联达BIM5D软件。先用项目管理软件MicrosoftProject制作施工进度计划，然后将其导入BIM信息模型，在三维模型中引入时间和资源维度，将3D-BIM模型转化为5D-BIM模型。通过5D-BIM模型来模拟整个施工过程和各种资源的调配，直观地呈现进度安排计划、施工工艺和资金分段投入状况等信息。同时可以通过模拟结果将实际进度与计划进度进行对比，从而反复考量施工控制方法和施工安排的合理性及工序的正确性，并进行及时的优化，避免因考虑不周引起的施工进度延迟和成本增加。利用5D-BIM进行施工模拟同样也可以辅助施工单位的技术工人详细了解整个装配式建筑的组装构成和施工过程，提高实际操作效率，并实现管理人员对施工进度计划及成本的动态管理，保证项目的如期进行。
综上，文章以某装配式建筑工程项目设计与建造过程为例，较详实地论述了BIM技术在装配式建筑设计和建造中的应用特点，为BIM技术在装配式建筑中的运用提供参考。通过应用实践可以发现，借助BIM技术的三维模型便于装配式建筑进行标准化设计和性能化分析，同时实现了设计的可视化，能够准确直观地表达设计意图，提升拆分及深化设计质量，减少设计错误，缩短设计和建造周期。BIM技术应用使装配式建筑从设计、生产到施工的产业链条更为紧密合理，增强了装配式建筑的产业化优势，能够促进我国建筑工业化的发展。
参考文献
[1]林树枝，施有志.基于BIM技术的装配式建筑智慧建造[J].建筑结构，2018，48（23）
[2]段羽，李硕，刘喆.基于BIM技术的协同管理方法推进装配式建筑发展思考[J].电子技术与软件工程，2018（16）
[3]范亚威.基于BIM技术的装配式建筑设计研究[D].西安工业大学，2018
论文作者:赵志强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第33期
论文发表时间:2019/3/6
标签：建筑论文; 模型论文; 技术论文; 预制构件论文; 构件论文; 结构论文; 节点论文; 《建筑学研究前沿》2018年第33期论文;