基于全生命周期的装配式建筑中BIM的应用策略    吴邦

基于全生命周期的装配式建筑中BIM的应用策略    吴邦

中铁二院华东勘察设计有限责任公司 浙江杭州 310009

摘要：装配式建筑投资规模大，影响工程质量的因素很多。BIM技术将装配式建筑全生命周期可视化展示，可以有效优化建筑设计过程，施工过程和运营维护过程，起到了极其重要的基础作用。本文分析并讨论了基于全生命周期的装配式建筑中BIM的应用策略，并以某地铁站为例对其进行优化研究。

关键词：BIM技术；全生命周期；装配式建筑

1.引言

我国科学技术发展迅速，一些先进技术已被建筑业吸收和应用。BIM技术一直受到技术人员的青睐，经过长期的实践收到了良好的效果。在装配式建筑的全生命周期过程中应注意装配式建筑设计和施工的优化相关研究，以期更好地推动我国建筑施工的发展。

2. 装配式建筑和BIM的理论基础

2.1 装配式建筑原理

装配式建筑利用工业流水线的生产模式，在车间生产装配式建筑所需的构件，将构件运输到施工现场进行拼装即可完成施工。因此，装配式建筑具有生产效率高、资源浪费少、污染低、质量有保障等优势，符合当代我国建筑行业的发展进程。

2.2 BIM技术概述

BIM技术也称为设计过程数据驱动工具，其通过参数模型整合工程的相关信息，对提高生产效率、节约成本、缩短设计时间具有重要作用。BIM技术最早是从欧美传到中国的，是我国在各个领域都具有发展应用的空间，其在建筑设计中也具有巨大的应用潜力。在建筑设计中BIM技术主要有以下功能：

（1）BIM技术在相应的平台层面高效分析各种信息并将其组合，创建完整的装配式建筑数据三维模型，将长期测量与设计测量的精确控制相结合，是现代建筑设计测控技术的主要发展方向，相关研究和应用可以有效提高工程设计效率，减少或消除工程设计误差，提高工程设计的信息化、标准化应用[1]；

（2）BIM技术可以创建装配式建筑三维数字模型，为临时结构设计提供丰富的技术支持，这也是BIM技术在建筑设计中应用的重要组成部分。

（3）基于BIM技术的装配式建筑结构可视化技术，可以构建可视化的三维模型和设计过程结果的演示。可视化主要采用先进的计算机形式的直观图像显示，3D模型的性能更加逼真，同时使用BIM技术构建的3D模型设计过程也是一个工程设计模拟过程，可以促使参与设计的各方获取信息，以便直接参与设计工作，提高设计进度，增进沟通，讨论和决策。

因此，BIM技术可在装配式建筑设计与施工的各个阶段实施，有效促进工程信息的使用和数据交换，实现信息同步。其模型信息的可视性和完整性应用于装配式建筑设计与设计，对推动我国建筑设计的优化具有重要意义。

3. 基于全生命周期的装配式建筑BIM应用策略

3.1 设计阶段的BIM应用策略

早期BIM技术主要用于改进设计方案，设计师可以直接应用BIM技术观察模型并进行更改，使整个设计方案接近完美。在规划装配式建筑时，在选择最佳装配式建筑布局之前需要对许多场景进行评估和测量。在传统的设计模式下，设计的设计方案是扁平的，相应的设计团队对整个设计方案进行修改仅根据平面图，整个方案的质量难以保证。利用BIM技术可以观察装配式建筑的模型，也可以直接修改模型。因此，BIM技术的应用有助于工程团队规划最佳的设计计划。应用BIM技术后技术人员可以使用数字三维建模来执行设计，确定装配式建筑的平面图并明确装配式建筑的整体结构，包括：平面图的布局、装配式建筑的立面和截面、确定装配式建筑的位置和装配式建筑的上下结构。

在使用BIM技术时，设计师可以使用不同的设计概念来构建数字和参数化的三维模型，根据模型BIM技术可以直观地显示设计方案中存在的问题，可以有效反映不同方案的优缺点，使技术人员更容易选择解决方案。比如，最为常用的是BIM碰撞试验的应用。在建筑设计过程中，各种组织结构的设计相对复杂，可能会出现结构材料的碰撞，影响工程的设计质量，容易造成设计进度效率低下。BIM技术在早期可用于碰撞检测，智能检测建筑设计过程中的碰撞，全面测试结构工程，以规划更高效的工程设计过程，确保在实际设计过程流畅。碰撞测试BIM技术分析的实际过程为：BIM技术模型检测→碰撞模型问题设置→合理的碰撞检测调整→碰撞检测结构计算等，可以提供更高效的碰撞检测应用，最大化建筑设计效果，实现建筑设计技术的更高效应用。

在建筑设计中通过BIM技术使用RBCCE生成的三维装配式建筑数据模型，可以轻松获得以下计算结果：装配式建筑布置图，包括承重平台、桩基、垫板、支承、主梁平面图的指定高度，从中可以检查左右梁的连接、曲线偏心率、纵向偏心率、双偏心率桥墩和其他工程布局，基于统一模型可实现一体化测量操作。RBCCE提供的各种尺寸模式可用于自动生成三维MIDAS模型进行三维空间分析，实现结构设计的仿真和优化，包括各种梁柱设计、支架计算、模板计算等；通过对悬臂结构进行建模和仿真可以快速得到MIDAS指令流程，可以反映悬臂结构的仿真计算，可广泛用于装配式建筑应力的线性控制，并对设计技术管理产生积极影响。

3.2 施工阶段的BIM应用策略

在装配式建筑的实际施工过程中，BIM技术可以有序地组织各种类型的工作，为提高实施过程从而为推进科学施工的有效提供最可靠的保障。比如：在装配式建筑施工中，存在一些安全隐患，为了避免安全事故的发生，有必要加强施工现场的安全工作管理。使用BIM技术可以模拟施工过程和施工环节，及时识别现场安全隐患，通过详细建模修改施工方案，了解施工现场的不安全因素。另一方面，利用BIM技术可以准确确定现场人员的位置，加强施工监理，进行可视化施工过程，对安全隐患进行深入监测，及时接收反馈信息，有效解决施工中的各种问题，提前预测施工后果，对系统进行调整。从施工阶段来看，BIM技术可以为设计单位提供完整的进度模拟，进而可以帮助设计人员通过模拟安排设计进度，满足设计需求，最终按时完成整个工程[3]。由于BIM技术在3D可视化，4D时间，5D成本等方面效果很好，因此设计过程中各种内容的管理非常微妙。即借助BIM软件，可以构建出完整的工程模型，并基于该模型实现设计过程中的精确控制[4]。BIM技术使用信息聚合和工作协调进行系统分析和建模。通过实时数字控制和监控，模拟工程进度和材料消耗，提供最准确的数据信息用于后续操作，将带来施工效率的显著提高和施工质量的稳定保证。

3.3 运营和维护阶段的BIM应用策略

在运营和维护阶段，基于BIM技术体系进行运营和维护阶段，可以根据专业领域将部门人员分为三个级别：质量控制的一般级别，质量控制的重要级别和质量控制的关键级别。在运营和维护阶段过程中，工程设计单位、施工总承包单位、工程客户、勘察部门、质控部门等，对整体结构进行单独评估，然后对评估结果进行汇总，通过多方验收以确保工程安全。质量检查工作对于装配式建筑来说非常重要，但大多数工程在施工完成后缺乏有针对性的控制措施，可能导致运营过程中发生问题。BIM装配式建筑数据库可以找到所有构件的施工信息，也可以随时获得任何构件施工信息的实时反馈，每个构件都有一个唯一的标识符，在这种质量控制模式下，可以有效提高装配式建筑的质量。

4. 实施案例研究

4.1 选取装配式建筑项目案例

富元路站为苏州城市轨道交通7号线工程第6座车站，采用BIM技术对管综进行三维可视化设计，以解决管线碰撞和空间净高的矛盾。

4.2 分析案例中的BIM应用策略

（1）三维管综建模：基于Revit软件，创建富元路站建筑结构、通风空调、给排水及消防、动力照明、供电、通信、综合监控等专业详细的BIM模型。

（2）三维管综碰撞检查：富元路站采用Navisworks软件对车站管线三维模型进行碰撞检测，包含各机电系统管线、建筑结构之间的相互碰撞，最终生成碰撞检测报告。经优化调整后，检测到碰撞6处，极大地改善了冲突问题。

（3）车站公共区三维管综设计：各专业通过BIM三维可视化优势，在中心模型上同步沟通进行协同设计。在严格控制管线标高时，站厅层把大尺寸交叉管线调整到设备区，空出空间给小尺寸的水管和桥架，保证了整个空间整齐划一的装修效果。

5. 结论

由此可见，BIM技术在装配式建筑全生命周期中发挥着重要作用，有助于提高装配式建筑的经济效益和社会效益。借助BIM技术，可以为管理人员做出良好的决策提供真实可靠的依据，科学管理建筑全过程，预防设计过程中的质量安全问题，降低建筑施工成本，保障装配式建筑工期。

参考文献：

[1]胡瑛， 张锋. 基于全生命周期的装配式建筑中BIM的应用策略[J]. 中外建筑， 2018（9）：85-87.

[2]林沙珊， 陈耘国. 基于BIM在装配式建筑全生命周期管理的运用探究[J]. 四川水泥， 2018， 266（10）：211.