BIM装配式建筑中应用论文.docx

1、BIM技术在装配式建筑施工过程中的应用讨论 贺骥文 目录1.装配式建筑的信息化和工业化32. 应用案例42.1工程概况42.2 项目使用BIM的优势52.2.1 精密的工业化制造52.2.2 集成的建筑系统信息平台62.2.3 全专业高效合作与协同62.3 BIM技术在裕璟装配式项目过程中的应用72.3.1 BIM在构件生产阶段的应用72.3.2 BIM施工深化设计82.3.3 施工过程模拟92.3.4 施工综合过程中的管控103.结论11摘要：装配式建筑是目前国内大力推广的一种新的建筑方式，它以工厂预制构件生产取代了传统的建筑施工工艺，在设计-建造-采购一整套环节上进行有效的协同，大大提高了

2、建筑的生产效率。BIM技术是三维精确建模，通过对建筑模型（主要是预制构件）的建立和管理，可以将建筑构件的结构设计、施工图设计、工厂加工、现场安装等环节进行有针对性的体现，并且生成图表，极大地提高了设计效率。企业也搭建了BIM信息平台，实现了各个专业的协同工作，资源共享，从而提高了工作效率，减少设计错误，降低工程成本等。关键词：BIM技术 装配式建筑 深化设计 预制生产 信息化1.装配式建筑的信息化和工业化装配式建筑是十八大以来国家大力推广的建筑行业模式即采用现代化的制造、运输、安装和科学管理的大工业生产方式替代传统建筑业中分散的、低效率的手工业生产方式。其主要特点是：1） 大量的建筑部品由车间

3、生产加工完成，构件种类主要有：外墙板、内墙板、叠合板、阳台、空调板、楼梯、预制梁、预制柱等；2） 预制构件在工厂进行制作，然后运输至现场进行装配式作业，该方法比传统方法节省人工25%-30%、降低造价10%-15%；3） 采用建筑、装修一体化设计、施工，极大的缩短了施工周期；4） 设计的标准化和管理，构件越标准，生产的效率就越高，相应的构件成本就会下降，配合工厂的数字化管理，整个装配式建筑的性价比会逐渐提高。建筑新型工业化的同时需要以信息化带动工业化，从而达到提高施工效率，降低成本，提高运营盈利能力和企业竞争力的目的。 BIM全称是 Building Information Modeling，

4、是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目全生命周期各种相关信息的工程数据模型，它打破传统的建筑工程中的信息孤岛，让各个专业在统一的平台上进行协同设计管理。针对目前国内建筑市场行情特点，如何应用BIM技术提高建筑产业信息化水平是当前研究的一个新的热点。本文以深圳市裕璟幸福家园装配式工程的BIM技术应用为例，研究BIM技术在预制装配式工程中的应用价值，推动BIM技术在建筑产业化的应用。2. 应用案例2.1工程概况深圳市裕璟幸福家园项目位于深圳市坪山新区金田路与创景路交汇处。项目由三栋框架剪力墙结构楼栋组成，其中地下一层至地上四层为混凝土现浇结构，地上五层至顶层为装配式混凝土结构，主要使用功能为住

5、宅楼。整个项目用地面积11164.76m2,总建筑面积64050m2，抗震设防烈度为7度，项目的预制率达到72.2%，装配率54%。项目按照住宅产业化方式建设，通过对户型的标准化、模数化的设计研究，结合室内精装修一体化设计，为电气、给排水、暖通各点位提供精准定位，不用现场剔槽、开洞，保证安装装修质量。大规模的集中采购，装修材料更安全、环保，避免二次装修对材料的浪费，最大程度的节约材料并且杜绝传统施工方式在噪音和空气上带来的污染。2.2 项目使用BIM的优势BIM之前建筑设计大都为平面作图设计方式，在2D平面建筑设计模式下，建筑师需要先从平面开始绘制，然后画立面、剖面，再按照项目进展更改所有的图

6、纸。这样一来占用了大量的宝贵时间和精力。BIM模型采用三维建筑设计方式，生成的主要不是图纸而是模型，在模型上可以直观展现建筑工程项目的全貌、各个构件连接细节，其中每一个视角都是同一个数据库中的数据不同的表现。BIM虚拟建筑模型中也包含有丰富的非图形数据信息，提取模型中的数据，可以实现生成任意视图、材料统计、面积计算、造价计算等等。BIM技术在装配式建筑中的优势具体如下：2.2.1 精密的工业化制造装配式建筑采用工厂化生产的构件，采用机械化、信息化装配技术组装的建筑整体，其工厂化生产构配件精度可以达到毫米级别，现场组装精度要求也较高，从而可以满足各种产品组件的安装精度要求。BIM应用的优势在于从

7、“可视化”和“3D”模拟层面与建筑工业化“精密建造”特点高度契合，满足生产的精细化设计和精密化施工要求。目前工厂采用的基于BIM模型的预制装配式建筑部件计算辅助加工构件生产管理系统（CAM），实现BIM信息直接导入工厂中央控制系统，与加工设备对接，PLC识别设计信息，设计信息与加工信息共享。在工厂的各条生产线对各个加工设备通过基于BIM技术形成的可识别的构件设计信息，智能化的完成了画线定位、模具摆放、成品钢筋摆放、混凝土浇筑振捣、养护、拆模、翻转起吊等工序。利用BIM软件关联构件设计信息，可以对构件属性信息自动归集和生成报告，通过与工厂生产应用软件的对接实现设计信息到构件生产信息的传递和共享，

8、避免了生产管理信息时大量繁琐数据信息的二次输入和输出产生的信息失真，达到真正的信息共享。在工厂中央控制室内，通过明确构件信息表（各个构件对应标签，生产预埋芯片）、产量排查，进一步确定不同构件模具套数和进场物料用量的排查。 根据构件生产加工工序及各工序作业时间，按照项目工期要求，考虑到现场构件吊装顺序排布构件装车计划和生产计划，依据BIM模型数据信息，细化每天所需不同构件生产量，混凝土浇筑量，钢筋加工量，物料的供应量，工人班组作业时间和工人配置，相应的提高生产效率。根据生产排产计划，制定物料采购计划；生产过程中，实时记录下构件生产过程中的无聊消耗，关联排产信息，库存数据化实时显示，通过分析构件生

9、产的物料所需用量，对比物料库存从而制定出物料的采购量，自动化生成采购报表，适时提醒，自动下单给供应商。已生产的构件在堆场通过构件编码信息，关联不同类型构件的产能及现场需求，自动化排布构件产品储存计划、产品类型及数量，通过构件编码快速确定特定构件的所在位置。并且根据装配计划和现场需求，排布详细的运输计划（车辆、产品型号及数量、运输时间、到达时间等）。通过工厂内全过程生产管理流程，每日采集各个生产工序加工信息进行汇总分析，为工厂管理者优化厂内生产管理活动及做出管理决策提供有力的保障。2.2.2 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”的系统化和集成化建筑，具有

10、“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”五大特点。而BIM技术正是“集成”的关键，贯穿设计、生产、施工、装修和信息化管理的全过程，服务于设计、建设、运维拆除全生命周期，可以进行数字化仿真模拟，信息化描述的系统要素，实现信息化协同设计、可视化装配，工程量信息交互和节点连接模拟及检验等全新运用。2.2.3 全专业高效合作与协同BIM技术可以提供一个信息共享平台，各个专业的设计工程师在平台上共同建模，共同修改，共享信息，协同设计。将建筑的造型方案的BIM模型无缝传递给结构专业，经过结构师对建筑模型受力分析及完成结构设计，增加了结构模型后，再将包含有建筑、结构信息的BIM模型传递

11、给设备安装专业进行给排水、暖通、电气等设计工作，增加安装工程模型信息，任何一个专业出现设计误差或者设计修改，其他专业均可以及时获得信息并进行处理。同时，不同专业设计师在一个平台上分工合作，按照一定的标准和原则进行设计，大大提高了设计的精度和效率。2.3 BIM技术在裕璟装配式项目过程中的应用2.3.1 BIM在构件生产阶段的应用BIM可以支持建筑设计的预制构件模型的信息传递用于工厂生产，借助于BIM技术的基础上的钢筋数字化自动加工、混凝土自动化浇筑和钢筋与PC构件生产的自动化融合。搭建合适的BIM信息化平台，在平台上可以直接提取构件的参数，确定构件尺寸、材质、做法、数量等信息，并且根据这些信息

12、确定合理的生产流程，也可以对发来的构建信息进行复核，并且根据实际生产情况，向设计单位进行信息反馈，使得设计和生产环节实现信息双向流动，提高构件生产信息化程度。工厂还可以建立标准化的预制构件库，在生产的过程中对类似预制构件只需要调整模具尺寸即可以进行生产，通过标准化、流水线式构件生产作业，可以提高生产效率，增加构件的标准化程度，减少人工操作带来的失误，改善工人工作环境，节省人力物力等优势。2.3.2 BIM施工深化设计施工深化设计主要目的是提升深化后建筑信息模型的准确性、可校核性。在本文项目中，预制构件生产主要包括有：预制外墙板、预制内墙板、楼梯、叠合梁、叠合板等。采用BIM技术创建虚拟的建筑结

13、构模型，其中可包含丰富的非图形数据信息，提取模型当中的数据，可以让建筑师在任何时候生成自己想要的看的任意视图，对于材料统计、面积计算、造价计算等功能都从建筑模型当中自动生成。装配式构件采用的是灌浆套筒连接方式，对构件的细部连接有相当高的要求（位置的精细程度需控制在1mm以内），传统的拆分设计方法对该精确度的要求存在一定的困难。而且，施工阶段存在钢筋冲突、钢筋与线管排布冲突的普遍问题，于是采用BIM三维参数化的特点，在项目单位设置0.1mm，同时将误差控制在1mm以内，钢筋距离各外表面的参数确定钢筋的位置、弯钩长度等细节。这样就可以对柱、梁、板、钢筋等形状及位置等参数进行确定，之后将新增建的构件

14、模型放入已有模型库，再和新建的构件结合，形成完整的BIM模型。施工单位可以依据完整的BIM模型，结合施工特点及现场情况，完善或重新建立可表示工程实体及施工作业对象和结果的施工信息实体模型，该模型包含有实体基本信息。再由施工技术人员与专业工程师配合对实体模型合理性和可行性进行甄别，用于指导实际施工作业。C1C1C2C2C1C12.3.3 施工过程模拟在制定施工组织方案时，施工单位技术人员将本项目计划的施工进度、人员安排等信息输入BIM信息平台，软件可以根据这些录入的信息进行施工组织模拟，同时，BIM技术也可以实现不同施工组织方案的仿真模拟，例如：构件运输、安装的信息化管理。在虚拟施工模拟场景中，

15、将各个构件的进场时间顺序、吊装顺序等输入BIM信息平台中进行施工模拟，对标准层吊装的每一个步骤进行精细化模拟仿真，查找出其中可能存在的动态干涉，从而提前规划起重机位置及吊装路径，优化吊装计划，使得吊装过程更加有序、科学。对于生成的施工指导视频可以让施工人员提前掌握施工细节，更加直观地了解施工的工序，发现在施工组织过程中的纰漏，及时的调整施工进度安排，极大的避免了在实际施工过程中由于时间安排的不合理而致使各工种、专业、工序配合上出现矛盾从而导致窝工影响项目工期。BIM施工流程模拟2.3.4 施工综合过程中的管控在施工过程中，施工单位可以根据施工过程中产生的相关信息实时输入到BIM信息平台，全面监

16、控工程现场情况。拓展应用大量其他领域技术，包括物联网、RFID芯片、三维激光扫描技术、人脸识别技术、移动设备定位跟踪技术等应用于施工现场。让管理者可以在远程操控管理项目以及在信息平台上处理每日项目进展过程中出现的问题，真正实现智能化管理。3.结论BIM技术在装配式建筑中的应用将会大大加快装配式建筑在全国的推广速度，随着BIM技术在装配式建筑中的不断应用，BIM技术的优势也将在工程实践当中不断体现，利用BIM技术将建筑生产过程中的上下游企业联系起来，真正实现建筑产业工业化并且以信息化促进工业化的有利发展模式。在顶层设计上结合BIM技术实现装配式建筑“结构、机电、装修一体化，设计、生产、装配一体化

17、，技术、管理、市场一体化”的目标，三个“一体化”建造方式的实施，需要通过BIM平台，对于建筑工程过程中的进度、成本、合同、物料、质量安全等方面实现信息化管理，真正实现建筑业信息化落地，以此契机，行业及产业链上的相关企业唯有充分加大技术和管理的深度融合，建立适应装配式创新发展机制，才能够更好地适应装配式建筑规模化发展。致谢：本人因在装配式建筑行业工作，根据自己在工作中亲身经历，对目前装配式建筑发展的经验和所遇到的问题进行了总结，并借助行业内专家的意见对未来装配式建筑发展方向进行了一次总结。在此对本人在研究工作中提供一手资料和帮助的各位同事及领导表示感谢，并且对给予本人引用和借鉴资料、图片和研究思想的学者表示感谢。参考文献：1. 李亭亭BIM技术在预制装配式工程中的应用沈阳，土木建筑工程信息技术，（2014）04-0062-042. 李新伟，樊则森北京市装配式公租房实验楼设计中的BIM应用研究- 北京，建筑技艺，(2014)2:94-983. 夏一隽-浅谈BIM技术在预制装配式住宅中的应用研究工程技术.全文版，2017（1）：002914. 叶浩文新型建筑工业化的思考与对策工程管理学报，2016（02）第30卷5. 伏玉，李伟，方志国BIM技术在装配式房屋建设中的应用与对策城市住宅，2014（11）：102-105