程志軍，董惟群，沈 亮

(1.龍信建設(shè)集團(tuán)有限公司，江蘇 南通 226100；2.江蘇省智慧建筑工程研究中心，江蘇 南京 211800)

0 引言

建筑信息模型(building information modeling)是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成建筑項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對(duì)工程項(xiàng)目實(shí)施實(shí)體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)。BIM信息共享和互用性技術(shù)可服務(wù)于建筑項(xiàng)目全生命期的決策與分析中[1]。目前，我國積極推進(jìn)BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用廣度與深度，涉及建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維全生命周期，以提高建筑數(shù)字化水平，實(shí)現(xiàn)信息化管理，促進(jìn)綠色建筑和建筑工業(yè)化的發(fā)展。相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆式建筑，裝配式建筑是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、裝修和管理五位一體的體系化和集成化建筑，可通過BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息化協(xié)同設(shè)計(jì)、可視化裝配、工程量信息交互和節(jié)點(diǎn)連接模擬及檢驗(yàn)等應(yīng)用。

因此，基于BIM技術(shù)和裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀，從模型搭建、碰撞檢查、管線綜合優(yōu)化、三維可視化技術(shù)交底、虛擬漫游和預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)等方面，研究BIM技術(shù)在江蘇國聯(lián)龍信裝配式辦公樓中的應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)和裝配式建筑的深度融合。

1 工程概況

江蘇國聯(lián)龍信建設(shè)科技有限公司辦公樓位于江蘇省淮安市盱眙縣舊鋪鎮(zhèn)204縣道旁，建筑面積3 367.96m2，采用裝配整體式框架結(jié)構(gòu)，地上5層，為辦公室、展廳和會(huì)議室。建筑效果如圖1所示。

2 BIM具體應(yīng)用

2.1 模型搭建

BIM團(tuán)隊(duì)建立企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/LX 14—2018《BIM建模標(biāo)準(zhǔn)》，主要對(duì)模型搭建、管線綜合管控、BIM軟件、模型族類型命名方法、模型精度和成果交付進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定，有助于建模標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化、協(xié)同工作及資源有效共享，從而提高建模效率與BIM信息模型的精細(xì)度與準(zhǔn)確性。

傳統(tǒng)二維圖紙存在無聯(lián)動(dòng)性、沖突不易檢查和注釋信息錯(cuò)漏等缺點(diǎn)，某一部位的設(shè)計(jì)變更可能涉及多張二維圖紙的修正，工作量大，且若未全數(shù)修正，可能導(dǎo)致返工和誤工現(xiàn)象。Revit軟件具有較完善的結(jié)構(gòu)、建筑和機(jī)電模塊，利用Revit軟件將CAD二維圖紙上的圖層、線型、線寬、屬性等抽象信息轉(zhuǎn)化為三維信息模型，該過程相當(dāng)于一次全面的圖紙審查[2]。在模型搭建過程中，可將節(jié)點(diǎn)詳圖不足、梁尺寸不全和錯(cuò)漏碰缺等圖紙問題，生成問題分析報(bào)告反饋至設(shè)計(jì)院。同時(shí)，BIM模型中的構(gòu)件具有三維可視化、聯(lián)動(dòng)性、參數(shù)化和信息化特點(diǎn)，同一構(gòu)件的設(shè)計(jì)變更可實(shí)時(shí)體現(xiàn)在不同視圖中，提高后期出圖效率。

2.2 碰撞檢查

傳統(tǒng)碰撞檢查通過疊放各專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙，使軸網(wǎng)和標(biāo)高對(duì)齊，或選擇公共參照點(diǎn)通過人工輔以相關(guān)軟件完成碰撞檢查，工作量大、效率低且難以保證準(zhǔn)確性。而BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑的三維信息建模，在三維模型下進(jìn)行碰撞檢查，精確度高，尤其是復(fù)雜建筑模型中，因高度的三維仿真性質(zhì)，在碰撞檢查時(shí)，更能體現(xiàn)BIM技術(shù)的優(yōu)勢[3]。

將辦公樓建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電模型按設(shè)計(jì)要求的位置和標(biāo)高進(jìn)行集成，如圖2所示，并導(dǎo)入Navisworks軟件中，設(shè)定碰撞邊界條件，進(jìn)行碰撞檢查，實(shí)現(xiàn)全面的三維審校，生成碰撞檢查分析報(bào)告，包括碰撞點(diǎn)說明、位置和碰撞類型等信息。通過碰撞檢查，對(duì)發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)空間位置的合理設(shè)計(jì)，避免因位置碰撞出現(xiàn)的返工、誤工現(xiàn)象。

圖2 全專業(yè)BIM模型

2.3 管線綜合優(yōu)化

利用Revit軟件對(duì)各專業(yè)設(shè)備管線進(jìn)行建模，如圖3，4所示。設(shè)備管線根據(jù)不同專業(yè)設(shè)置不同顏色加以區(qū)分，基于Navisworks碰撞檢查結(jié)果進(jìn)行管線綜合優(yōu)化。管線優(yōu)化參照設(shè)計(jì)和施工要求，按照大管優(yōu)先、小管讓大管、有壓管讓無壓管、低壓管讓高壓管、常溫管讓高溫和低溫管、電氣管讓水管與熱管的原則，分系統(tǒng)進(jìn)行綜合調(diào)整[4]。進(jìn)行管線綜合優(yōu)化后，可生成施工指導(dǎo)圖，且附有管線間距、標(biāo)高、尺寸等注釋信息，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)變更效率。

圖3 機(jī)電BIM模型

圖4 管線綜合優(yōu)化

2.4 三維可視化技術(shù)交底

技術(shù)交底是在某一單位工程或某一分項(xiàng)工程施工前，由專業(yè)技術(shù)人員向管理人員或現(xiàn)場班組進(jìn)行的技術(shù)性交代，主要目的是使管理人員及施工班組對(duì)即將施工內(nèi)容的特點(diǎn)、技術(shù)與質(zhì)量要求、施工方法與措施、施工安全及環(huán)保內(nèi)容等進(jìn)行詳細(xì)了解，在保證安全的前提下科學(xué)組織施工，避免發(fā)生技術(shù)質(zhì)量事故。

圖5 預(yù)制構(gòu)件智能化檢測流程

由于一線施工作業(yè)人員受教育程度普遍不高，面對(duì)以文字性表述為主的技術(shù)交底單，通常較排斥、難以理解和記憶，交底流于形式，相關(guān)措施規(guī)定不能有效傳至施工現(xiàn)場，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致安全事故。BIM技術(shù)可將二維圖紙信息轉(zhuǎn)化為三維立體信息模型或生成施工動(dòng)畫，對(duì)施工重難點(diǎn)進(jìn)行三維可視化交底，便于施工人員快速領(lǐng)會(huì)施工意圖，從而提高技術(shù)交底效率和質(zhì)量，減少返工、誤工，縮短工期，提高施工質(zhì)量[5]。

2.5 虛擬漫游

在建筑方案設(shè)計(jì)階段，利用BIM技術(shù)將建筑項(xiàng)目模型制成建筑物漫游展示動(dòng)畫，在動(dòng)畫指引下查找使用功能不合理之處及碰撞點(diǎn)，并修改設(shè)計(jì)方案。利用Navisworks軟件中的漫游功能，通過設(shè)置漫游路徑查找碰撞點(diǎn)，以便修改設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，虛擬漫游也可用于建筑設(shè)計(jì)方案中的展示階段，方便各參與方，尤其是業(yè)主的審查。

2.6 預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)

基于BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)與預(yù)制構(gòu)件廠的信息共享，預(yù)制構(gòu)件廠可直接獲取構(gòu)件尺寸、材料、鋼筋等級(jí)等參數(shù)信息。所有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及參數(shù)可通過二維碼形式直接轉(zhuǎn)為加工參數(shù)，實(shí)現(xiàn)BIM模型中預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)信息與裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)系統(tǒng)的直接對(duì)接，提高裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率[6]。同時(shí)，利用BIM技術(shù)的可視化特性生成預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工藝視頻，用于指導(dǎo)預(yù)制構(gòu)件廠工人生產(chǎn)。

2.7 質(zhì)量管理

在工程實(shí)踐中，預(yù)制構(gòu)件的外觀質(zhì)量、尺寸偏差、結(jié)合面粗糙度和裝配時(shí)的垂直度是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的控制要點(diǎn)。若不符合設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，將影響結(jié)構(gòu)性能，形成安全隱患。

為提高預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量檢測效率和準(zhǔn)確度，避免人工觀察、尺量等檢測方式的主觀性，開展智能化檢測試點(diǎn)應(yīng)用。預(yù)制構(gòu)件通過RFID標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別，實(shí)現(xiàn)與BIM數(shù)據(jù)庫的關(guān)聯(lián)。利用智能化檢測設(shè)備檢測預(yù)制構(gòu)件的外觀質(zhì)量、尺寸偏差、結(jié)合面粗糙度和裝配時(shí)的垂直度，檢測數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至智能化檢測系統(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算。智能化檢測系統(tǒng)內(nèi)嵌相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，通過數(shù)據(jù)端口與BIM數(shù)據(jù)庫中的預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)要求相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件、智能化檢測設(shè)備、智能化檢測系統(tǒng)和BIM的實(shí)時(shí)互聯(lián)。智能化檢測系統(tǒng)比較分析檢測值與允許值后判斷構(gòu)件是否合格，同時(shí)將檢測結(jié)果顯示、存儲(chǔ)在系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫中，并實(shí)時(shí)反饋至智能檢測設(shè)備，供檢測人員查看，流程如圖5所示。

基于BIM技術(shù)研發(fā)的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量自動(dòng)化檢測與預(yù)警系統(tǒng)，完成BIM數(shù)據(jù)庫、手機(jī)端和計(jì)算機(jī)端系統(tǒng)的試用，初步梳理系統(tǒng)錄入文件及數(shù)據(jù)對(duì)接格式，為基于BIM技術(shù)的智能化監(jiān)測研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

在江蘇國聯(lián)龍信建設(shè)科技有限公司辦公樓項(xiàng)目中，借助Revit和Navisworks軟件平臺(tái)，從模型搭建、碰撞檢查、管線綜合和可視化等方面，研究BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、施工和質(zhì)量管理中的應(yīng)用，實(shí)踐結(jié)果如下。

1)利用BIM技術(shù)的模型搭建、碰撞檢查可有效發(fā)現(xiàn)二維設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)注錯(cuò)漏、結(jié)構(gòu)碰撞、機(jī)電管線碰撞等設(shè)計(jì)問題，并進(jìn)行方案優(yōu)化。

2)可視化技術(shù)有利于方案展示，提高技術(shù)交底效率和質(zhì)量。

3)基于BIM技術(shù)的智能化檢測系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件和裝配式結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量管理的信息化。

BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用有利于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、機(jī)電、裝修一體化，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配一體化，技術(shù)、市場、管理一體化的目標(biāo)，是促進(jìn)我國裝配式建筑發(fā)展、加快建筑工業(yè)化進(jìn)程的重要技術(shù)手段。