BIM技术在装配式建筑中的应用和实施方案

摘要：随着国家产业政策调整和建筑业转型升级，装配式建筑迎来了一个发展机遇期。在装配式建筑全寿
命过程中，通过 BIM 技术的应用，可以实现对设计、生产、施工、装修和管理，建筑全产业链的信息化管理。BIM 技术可以构建项目参与各方共用的信息平台，实现信息的实时交互。本文结合工程实践，对 BIM技术在装配式建筑中的应用特点和优势进行介绍。

1 引言
我国作为一个人口大国，巨大的人口体量意味着庞大的居住需求以及巨量的市场空间，加之建筑业对于其他上下游产业有着强烈的带动作用，各种因素奠定了建筑业在我国国民经济中的重要地位。目前，根据客观经济规律、社会发展阶段以及环境承载力等因素的影响，我国经济进入了深度调整期，在国家战略层级，众多传统行业开始进行转型升级，钢铁、煤炭、化工、冶金等行业都进入深度调整期。建筑业作为传统行业，又在国民经济中占据重要地位，当然不可继续此前粗放的发展方式，在这一波变革的大潮中，建筑业的转型升级势在必行，建筑工业化正是建筑业转型升级的重要突破口。
我国在建国之后就开始了装配式建筑的尝试，到发展几经周折，历经起伏。近些年有了比较长足的进步。BIM 是（2008 年以后）传入我国的，在诸多建筑工程领域均有比较典型的应用，2010 年以后，众多理论研究人员和工程技术人员对建筑信息模型（BIM）技术在建筑工业化中的应用相关课题进行了研究和新的尝试。叶浩文等[1]简述了目前我国发展新型建筑工业化的战略机遇，分析了推进新型工业化建筑过程中面临的问题和困难，并且指出了加快推进新型建筑工业化应采取的对策。叶明等[2]从政府政策制定者的角度提出，完善产业链，整合优化产业资源；建立一套成熟适用的技术体系这是新型建筑工业化的两大核心问题。沈祖炎等[3]结合三次工业革命的历程，阐述了我国实现新型建筑工业化的重要性，提出新型建筑工业化的本质是九段九化，并结合目前我国建筑工业化的发展现状对如何推进我国新型建筑工业化的发展提出了建议。亓霞等[4]对部分具有代表性的发达国家发展建筑工业化的历程进行了分析总结，分别分析了法律法规、政府作用、市场力量和技术进步对于推动建筑工业化发展的作用，并且指出了国外成功发展建筑工业化对于我国的启示和借鉴。樊则森等[5]介绍了 BIM 在装配式建筑设计、生产、施工、一体化装修和运营管理中的应用，指出了 BIM 技术对于推动建筑工业化发展有着重要作用。伏玉等[6]简述了目前 BIM 技术在装配式建筑中的应用情况，分析了目前 BIN 在建筑工业化应用中存在的困难和问题，并且提出了自己的对策与建议。夏海兵等[7]基于上海某大型预制装配式住宅项目，介绍了 BIM 技术在该项目中从设计、深化设计、生产到施工再到运维整个项目全生命周期中的应用情况。BIM 技术的应用减少了设计环节的设计变更，加快了施工工期，提高了工程质量。 2 BIM 技术
2.1 BIM 的定义和概念
BIM 是建筑信息模型（Building Information Modeling）的简称，BIM 是建筑行业中应 用信息技术的具体体现。BIM 技术通过三维建模，将建筑工程全寿命周期中产生的相关信息添加在该三维模型中，根据模型对于设计、生产、施工、装修、管理过程进行控制和管理，并根据项目在各阶段中的完成情况，不断对已有的数据库进行更新，最终建立多维的数据模型，通过信息化模型整合项目各种阶段的相关信息，搭建起一个可以为项目各方共享的资源信息平台。
2.2 BIM 的工作方式
BIM 采用三维的建筑设计方式，变革了之前平面作图的设计方式，采用三维建模方式，可以直观的展现出建筑工程项目的全貌、各个构件的连接、细部的做法以及管线的排布等，使得设计师可以更加清晰的掌控项目设计节奏，提升设计质量和效率。除此之外，BIM 技术集成了整个建筑工程项目中各个有关参与方的数据信息，构建了一个数据平台。这个数据平台可以完整准确的提供整个建筑工程项目的信息。

2.3 BIM 技术在装配式建筑中的应用优势
BIM 技术集成了整个建筑项目中各个部门的数据信息，BIM 模型本身就是一个数据模型。这个数据模型可以完整准确的提供整个建筑工程项目的信息。下文分别对 BIM 技术在装配式建筑中的应用优势进行总结。
2.3.1 相互匹配的精度，BIM 能适应建筑工业化精密建造的要求
装配式建筑是采用工厂化生产的构件、配件、部品，采用机械化、信息化的装配式技术组装而成的建筑整体，其工厂化生产的构配件精度能够在毫米级，现场组装也要求较高精度，以满足各种产品组件的安装精度要求。总体来说，建筑工业化要求全面“精密建造”，也就是要全面实现设计的精细化、生产加工的产品化和施工装配的精密化。而 BIM 应用的优势，从“可视化”和“3D”模拟的层面，在于“所见即所得”，这和建筑工业化的“精密建造”特点高度契合。而在传统建筑生产方式下，由于其粗放型的管理模式和“齐不齐、一把泥”的误差、工艺和建造模式，无法实现精细化设计、精密化施工的要求，也无法和 BIM 相匹配。
2.3.2 集成的建筑系统信息平台
新型装配式建筑是设计、生产、施工、装修和管理“五位一体”的体系化和集成化的建筑，不是“传统生产方式+装配化”的建筑，它应该具备新型建筑工业化的五大特点：“标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修和信息化管理”，用传统的设计、施工和管理模式进行装配化施工不是建筑工业化。装配式建筑核心是“集成”，BIM 方法是“集成”的主线。这条主线串联起设计、生产、施工、装修和管理的全过程，服务于设计、建设、运维、拆除的全生命周期，可以数字化仿真模拟，信息化描述各种系统要素，实现信息化协同设计、可视化装配，工程量信息的交互和节点连接模拟及检验等全新运用，整合建筑全产业
链，实现全过程、全方位的信息化集成。
2.3.3 设计过程中建筑、结构、机电、内装各专业的高效合作与协同
BIM 技术可以提供一个信息共享平台，各个专业的设计师通过这一平台建立模型，共享信息。大家在一个模型上设计，每个专业都能共享同一个最新信息。任何一个环节出现误差或者修改，其他设计人员均可以及时发现，并对其进行处理。同时，不同专业的设计师可以在同一平台上分工合作，按照一定的标准和原则进行设计，可以大大提高设计精度和设计效率。
3 BIM 技术在监狱保障房项目中的应用
深圳市监狱保障性住房项目采用了装配整体式剪力墙体系。该项目大部分外墙采用预制墙体，小部分外墙结合立面造型采用 PCF 模板现浇，内承重墙也是部分预制部分现浇，另外还采用叠合梁、叠合板、预制楼梯、预制阳台等预制构件，以 2 号楼为例预制率为 49.3%，装配率为 71.5%，项目整体的预制率装配率较高。下面是该项目的标准层平面图。

3.1 BIM 技术在监狱保障房项目设计阶段的应用
设计方案的好坏是决定一个建筑项目优劣的关键。BIM 技术的应用给工业化建筑的设计方法带来了变革式的影响。以下就 BIM 技术在监狱保障房项目设计阶段中的应用要点以及相较于传统设计方法的优势逐次进行介绍：
3.1.1 制定标准化的设计流程
在传统设计方式中，各专业设计人员各自为政，各自有自己的设计风格和习惯，同样一个构件或者项目，不同的设计人员会有不同的设计方法。在监狱保障房项目 BIM 方案开始实 施之前，首先制定了一套标准化的设计流程，采用统一规范的设计方式，各专业设计人员均需遵从统一的设计规则，大大加快设计团队的配合效率，减少设计错误，提高设计效率。
3.1.2 进行模数化的构件组合设计
在装配式建筑设计中，各类预制构件的设计是关键，这就涉及到预制构件的拆分问题，在传统的设计方式中，是由构件生产厂家，在设计施工图完成后进行构件拆分，这种方式下，构件生产要对设计图纸进行熟悉和再次深化，存在重复工作。装配式建筑应遵循少规格、多组合的原则，在标准化设计的基础上实现装配式建筑的系列化和多样化。在该项目设计过程中，事前确定好所采用的工业化结构体系，并按照统一模数进行构件拆分，精简构件类型，提高装配水平。
3.1.3 建立模块化的构件库
在以往的工业化建筑或者装配式建筑中，预制构件是根据设计单位提供的预制构件加工图进行生产，这类加工图还是传统的平立剖加大样详图的二维图纸，信息化程度低。BIM 技术相关软件中，有族的概念，根据这一设计理念，根据构件划分结果并结合构件生产厂家生产工艺，建立起模块化的预制构件库，在不同建筑项目的设计过程中，只需从构件库中提取各类构件，再将不同类型的构件进行组装，即可完成最终整体建筑模型的建立。构件库的构件种类也可以在其他项目的设计过程中进行应用，并且不断扩充，不断完善。

投稿会员：芳华