何秀鐸 李佳 范思強(qiáng)

(中建安裝工程有限公司總承包公司，江蘇南京210046)

0 引言

目前，我國(guó)正在大力推進(jìn)裝配式建筑，模塊化建筑作為預(yù)制程度最高的裝配式建筑，將是我國(guó)建筑業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。模塊化建筑指的是從內(nèi)部將一個(gè)建筑物“肢解”，在結(jié)構(gòu)上將其分解成不同的模塊，將這些模塊在工廠進(jìn)行制作，預(yù)制的內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)、水、暖、電等部分，預(yù)制完成的模塊將被運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)組裝成一個(gè)完整的建筑物。該種建筑形式具有現(xiàn)場(chǎng)裝配方便，施工速度快，節(jié)省工期，減少建筑垃圾以及適應(yīng)建筑工業(yè)化發(fā)展需求等優(yōu)點(diǎn)。

BIM英文全稱是Building Information Modeling，從Modeling這個(gè)單詞就可以看出，用BIM技術(shù)建模是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，這一點(diǎn)與傳統(tǒng)的靜態(tài)建模過程大相徑庭。具體而言，BIM技術(shù)以三維幾何模型為載體，將項(xiàng)目從策劃到運(yùn)行和維護(hù)的全生命周期過程中不斷生成的建筑的物理信息和過程信息進(jìn)行共享和傳遞，使工程技術(shù)人員對(duì)各種建筑信息作出正確理解和高效應(yīng)對(duì)，為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以及包括建筑運(yùn)營(yíng)單位在內(nèi)的各方建設(shè)主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用，從而促進(jìn)項(xiàng)目管理水平的提升。

1 BIM技術(shù)在模塊化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

模塊化建筑是以單個(gè)房間作為一個(gè)模塊在工廠進(jìn)行預(yù)制，并可在工廠對(duì)模塊內(nèi)部空間進(jìn)行布置與裝修，由于其預(yù)制程度較高，所以模塊在設(shè)計(jì)上的難度和復(fù)雜程度也比框架結(jié)構(gòu)要大得多，主要體現(xiàn)在建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)配合。而基于BIM技術(shù)的模塊化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是建筑整體的協(xié)同設(shè)計(jì)，既有各個(gè)專業(yè)內(nèi)部的深化設(shè)計(jì)，又有各個(gè)專業(yè)之間的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。專業(yè)內(nèi)部的深化設(shè)計(jì)主要是指，本專業(yè)的設(shè)計(jì)在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的前提下，考慮設(shè)計(jì)的人性化和業(yè)主對(duì)于設(shè)計(jì)的功能需求，為日后的功能升級(jí)留有設(shè)計(jì)余地。而后者主要是指專業(yè)之間在設(shè)計(jì)相互矛盾、沖突的地方，及其之后的設(shè)計(jì)調(diào)整，依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范、施工的可行性來(lái)滿足業(yè)主的功能需求。基于BIM技術(shù)的模塊化設(shè)計(jì)是建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位和施工單位在BIM平臺(tái)上共享信息，建設(shè)單位傳達(dá)主要的功能需求，設(shè)計(jì)單位明確設(shè)計(jì)意圖，施工單位考慮設(shè)計(jì)在施工過程中是否可行，從而達(dá)到項(xiàng)目的各參與方之間的信息精確傳遞，避免不當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，提升設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2 BIM技術(shù)在模塊化建筑生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 基于BIM技術(shù)的加工自動(dòng)化技術(shù)

模塊化建筑的絕大部分構(gòu)件是在工廠生產(chǎn)的，并在工廠拼裝成標(biāo)準(zhǔn)化模塊。傳統(tǒng)的構(gòu)件加工需要工作人員從二維圖紙上獲取構(gòu)件信息，然后對(duì)這些信息進(jìn)行分類匯總，再由數(shù)控設(shè)備進(jìn)行加工制造。在這過程中不可避免的會(huì)存在人為操作失誤，并且工作效率比較低。

基于BIM技術(shù)的構(gòu)件加工可直接由BIM模型輸出所需加工構(gòu)件的各類數(shù)據(jù)文件，然后通過計(jì)算機(jī)軟件將獲得信息根據(jù)構(gòu)件所需鋼板的厚度、材質(zhì)進(jìn)行分類、下料，利用焊接機(jī)器人對(duì)同一種構(gòu)件進(jìn)行統(tǒng)一的焊接工作，完成整個(gè)構(gòu)件的自動(dòng)加工工作。該技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)構(gòu)件加工技術(shù)省略了前期數(shù)據(jù)的讀取和輸入等不必要的繁瑣環(huán)節(jié)，并保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，智能化的下料和焊接，提高了零件加工的效率和質(zhì)量，減少材料的損耗。

2.2 基于BIM技術(shù)的生產(chǎn)質(zhì)量管理平臺(tái)

模塊化建筑中90%的部件都是在工廠預(yù)制生產(chǎn)的，其建筑質(zhì)量要大大優(yōu)于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土建筑?；贐IM技術(shù)的模塊生產(chǎn)質(zhì)量的管理，不僅能夠在加工過程前，對(duì)加工材料的質(zhì)量進(jìn)行管控，在加工過程中對(duì)模塊的各個(gè)構(gòu)件的質(zhì)量進(jìn)行管理，而且也能夠?qū)に嚵鞒讨械募庸ぜ夹g(shù)進(jìn)行質(zhì)量管理。

對(duì)于模塊的質(zhì)量管理，在工廠中每當(dāng)一個(gè)模塊組裝完畢，就有專門的質(zhì)檢員根據(jù)BIM平臺(tái)中提供的相關(guān)的模塊信息進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收的內(nèi)容包括材料的使用是否和模塊中的標(biāo)準(zhǔn)信息一致，模塊的尺寸是否在誤差內(nèi)，室內(nèi)裝修效果和布置與設(shè)計(jì)是否一致等等。BIM平臺(tái)提供了一個(gè)直觀、準(zhǔn)確的驗(yàn)收信息，為模塊的制作質(zhì)量提供了保障。

對(duì)于技術(shù)的質(zhì)量管理，我們通過BIM提供的軟件平臺(tái)將生產(chǎn)模塊的工藝流程模擬出來(lái)，專業(yè)工作人員對(duì)加工過程中的關(guān)鍵工藝建立質(zhì)量合格標(biāo)準(zhǔn)，通過對(duì)關(guān)鍵工藝的質(zhì)量控制來(lái)確保整個(gè)工藝流程的技術(shù)質(zhì)量能夠達(dá)標(biāo)。接下來(lái)，加工人員在學(xué)習(xí)了工藝流程之后，就按其來(lái)進(jìn)行工作，這樣也會(huì)保證在加工的時(shí)候不會(huì)出現(xiàn)信息上的傳遞失誤。所以，可以由此來(lái)確保實(shí)際加工完成的構(gòu)件與設(shè)計(jì)的構(gòu)件契合，不可預(yù)見的情況也會(huì)盡可能的不發(fā)生。

3 BIM技術(shù)在模塊化建筑施工中的應(yīng)用

3.1 將BIM技術(shù)應(yīng)用于模塊化建筑的施工方案中

由于模塊化建筑的現(xiàn)場(chǎng)施工與傳統(tǒng)建筑的施工過程大相徑庭，所以模塊化建筑施工存在一些難以預(yù)見的困難，應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行施工方案模擬是很有必要的。從過往的實(shí)踐來(lái)看，施工方案是由有經(jīng)驗(yàn)的工作人員在了解工程的具體情況下編制的，但在實(shí)施過程中存在一個(gè)重要問題，那就是施工方案的具體實(shí)施人員在大多數(shù)情況下對(duì)于施工方案的理解是不夠的，往往在實(shí)際執(zhí)行過程中會(huì)加入自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行改變。利用BIM技術(shù)模擬施工方案是在BIM軟件平臺(tái)上，對(duì)施工方案的整個(gè)過程進(jìn)行模擬、分析和優(yōu)化，提前發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)方和施工方，從而解決問題，進(jìn)行事前控制，以優(yōu)化后的施工方案指導(dǎo)工程項(xiàng)目施工。實(shí)際施工人員在觀看了模擬的施工方案后，可以對(duì)整個(gè)施工工程有個(gè)全面的理解。

3.2 將BIM技術(shù)應(yīng)用于模塊化建筑的拼裝

由于模塊化建筑是完全在現(xiàn)場(chǎng)拼裝搭建而成的，因此現(xiàn)場(chǎng)拼裝技術(shù)至關(guān)重要?；贐IM的模塊化建筑拼裝技術(shù)的思路是：首先在BIM模型中建立整體坐標(biāo)系，選取關(guān)鍵的測(cè)量點(diǎn)，將其稱之為吊裝控制點(diǎn)，獲取這些控制點(diǎn)的坐標(biāo)。其次，在模塊吊裝就位時(shí)，以控制點(diǎn)的理論坐標(biāo)為參考進(jìn)行吊裝。最后，在吊裝完成后，對(duì)實(shí)物進(jìn)行測(cè)量，并利用測(cè)量的數(shù)據(jù)建立實(shí)測(cè)的BIM模型，將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立的模型與設(shè)計(jì)模型進(jìn)行對(duì)比，檢驗(yàn)?zāi)K的安裝誤差是否滿足設(shè)計(jì)要求，如果不滿足，則需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的相應(yīng)模塊進(jìn)行調(diào)整，以保證最終現(xiàn)場(chǎng)拼裝完全符合要求。

4 結(jié)語(yǔ)

模塊化建筑是人們對(duì)高質(zhì)量建筑的需求以及國(guó)家節(jié)能減排、發(fā)展綠色建筑政策共同作用的結(jié)果，也是未來(lái)我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。本文將BIM技術(shù)應(yīng)用于模塊化建筑的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工中，可增加項(xiàng)目各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)性，對(duì)建筑各項(xiàng)性能進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而為優(yōu)化設(shè)計(jì)、工廠預(yù)制生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)施工管理等提供有效的解決方案。同時(shí)，BIM技術(shù)在模塊化建筑中的應(yīng)用將隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和BIM軟件的發(fā)展，而得到進(jìn)一步的充實(shí)，從而推動(dòng)模塊化建筑的可持續(xù)發(fā)展。