徐耀東 嚴(yán)煒炯 朱 偉

1. 上海市建筑建材業(yè)市場(chǎng)管理總站 上海 200032；2. 北京構(gòu)力科技有限公司上海分公司 上海 200023

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑融合BIM的精細(xì)化模型數(shù)據(jù)，可使裝配式BIM模型在建筑設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、構(gòu)件運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)信息的集成管理和應(yīng)用，讓各參與方在不同工作階段，采用基于BIM技術(shù)的系統(tǒng)和工具，解決裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及運(yùn)輸和裝配式施工等環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題[1-4]。

1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中的BIM應(yīng)用

1.1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，由鋼結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、圍護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備與管線系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)組成，采用工業(yè)化方式制作預(yù)制構(gòu)件、部品和部件，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行集成裝配安裝。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑以工業(yè)化方式，減少施工現(xiàn)場(chǎng)的支模、鋼筋綁扎、現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)，以及現(xiàn)場(chǎng)裝修的免（少）粉刷等作業(yè)。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中，采用工業(yè)化方式制作的預(yù)制構(gòu)件、部件，包括鋼柱、鋼梁、鋼支撐，以及預(yù)制的剪力墻構(gòu)件、鋼筋桁架混凝土預(yù)制樓板、預(yù)制輕質(zhì)復(fù)合內(nèi)墻、預(yù)制外掛墻板、裝配式設(shè)備管線及集成廚房、集成衛(wèi)生間、裝配式吊頂?shù)?。?duì)于工業(yè)化生產(chǎn)的系統(tǒng)，其連接推薦采用便于現(xiàn)場(chǎng)安裝的形式，一般采用螺栓連接。

1.2 BIM技術(shù)特點(diǎn)

BIM（建筑信息模型）技術(shù)以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工、施工、運(yùn)維等各階段的數(shù)據(jù)和屬性信息，具有數(shù)據(jù)性、可視性、模擬性、協(xié)同性等特點(diǎn)，同時(shí)拓展基于BIM三維數(shù)據(jù)的專業(yè)應(yīng)用，用數(shù)字化方法解決項(xiàng)目問(wèn)題。

1）數(shù)據(jù)性。BIM技術(shù)是一種貫穿于建筑全生命周期的三維數(shù)字技術(shù)，是項(xiàng)目全生命周期的數(shù)據(jù)集成，可實(shí)現(xiàn)工程的全部數(shù)據(jù)創(chuàng)建、共享、應(yīng)用和管理。

2）可視性。BIM技術(shù)通過(guò)圖形技術(shù)，能直觀、清晰地展示三維模型，方便了解項(xiàng)目各部分、各階段的情況，還具有強(qiáng)大的虛擬仿真功能，可模擬建設(shè)過(guò)程等，便于及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、漏洞。

3）模擬性。BIM集成了建筑的幾何和物理信息，在項(xiàng)目的各個(gè)階段，基于BIM的三維模型數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)計(jì)方案、施工方案、質(zhì)量把控等問(wèn)題進(jìn)行深度模擬和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各種專項(xiàng)應(yīng)用，比如工程分析、模擬、統(tǒng)計(jì)、管理等，以及多專業(yè)信息集成模型的綜合應(yīng)用，還可以進(jìn)行碰撞檢查等，提前發(fā)現(xiàn)和解決各個(gè)環(huán)節(jié)可能面臨的難點(diǎn)、要點(diǎn)，從而優(yōu)化項(xiàng)目的實(shí)施。

4）協(xié)同性。在建設(shè)過(guò)程中，利用BIM技術(shù)可將工程項(xiàng)目各階段、各參與方的各項(xiàng)工作成果、數(shù)據(jù)、文件進(jìn)行集成、整合，實(shí)現(xiàn)各方的信息共享，提升協(xié)同工作效率。

1.3 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑BIM應(yīng)用

BIM技術(shù)通過(guò)構(gòu)筑建筑實(shí)體的數(shù)字BIM模型，集成項(xiàng)目各種信息的工程數(shù)據(jù)模型，采用數(shù)字設(shè)計(jì)、智能建造、數(shù)值加工的方法，提前發(fā)現(xiàn)和解決裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑在制作和施工中可能存在的各種問(wèn)題。

BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)裝配式鋼結(jié)構(gòu)各種系統(tǒng)的數(shù)字設(shè)計(jì)和三維可視化設(shè)計(jì)驗(yàn)證，進(jìn)行裝配式的模擬施工和數(shù)字化管理，實(shí)現(xiàn)智能制造和加工，并實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的流動(dòng)和集成，是裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑提質(zhì)增效的重要手段之一。

2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中的主要BIM應(yīng)用方法

2.1 項(xiàng)目各階段的主要應(yīng)用

在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中，BIM應(yīng)用可增加設(shè)計(jì)中的綜合協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)沖突和信息沖突的檢測(cè)，還在建筑數(shù)據(jù)傳遞、模擬分析、出圖、協(xié)同等方面形成新的模式。BIM技術(shù)的可視化特點(diǎn)和三維模型的信息傳遞可有效減少建筑出現(xiàn)錯(cuò)、漏、碰、缺等現(xiàn)象；BIM模擬可在設(shè)計(jì)中進(jìn)行建筑各項(xiàng)性能分析；基于BIM模型的出圖功能可充分提升出圖效率；基于BIM模型進(jìn)行協(xié)同工作可及時(shí)發(fā)現(xiàn)各專業(yè)之間存在的沖突，更早實(shí)現(xiàn)協(xié)同配合。

在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和預(yù)制構(gòu)件的加工過(guò)程中，將基于BIM模型采集的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件、預(yù)制構(gòu)配件及部品部件模型的信息，全面、完整地傳遞到鋼構(gòu)件加工廠、預(yù)制構(gòu)件加工廠的管理系統(tǒng)或數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)，提高構(gòu)件的加工精度和效率，降低人為因素導(dǎo)致的產(chǎn)品生產(chǎn)誤差，減少材料浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化生產(chǎn)管理。

利用預(yù)制裝配的構(gòu)件和部件的BIM信息，結(jié)合GIS技術(shù)、二維碼技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)部品和構(gòu)件的可視化運(yùn)輸管理，保證了鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑項(xiàng)目全生命周期中的信息流更加準(zhǔn)確、及時(shí)、有效，項(xiàng)目各參與方可快捷地對(duì)任意部品進(jìn)行信息查詢與分析。

在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中，BIM技術(shù)應(yīng)用可對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的各種各樣的建筑部品的施工安裝進(jìn)行管理，在鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑建設(shè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)合理制定施工計(jì)劃、優(yōu)化進(jìn)度管理、科學(xué)部品管理、施工場(chǎng)地布置等目標(biāo)，可將BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)、可視、模擬、集成等功能進(jìn)行綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)施工全過(guò)程可視化、項(xiàng)目多目標(biāo)的協(xié)同和優(yōu)化、專項(xiàng)方案分析、質(zhì)量管理等。

2.2 BIM技術(shù)的主要應(yīng)用點(diǎn)

在項(xiàng)目的整體BIM應(yīng)用上，建立統(tǒng)一的項(xiàng)目BIM分類與編碼體系，結(jié)合統(tǒng)一的編碼體系，建設(shè)或采用參數(shù)化的裝配式鋼結(jié)構(gòu)BIM庫(kù)，包括鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件BIM庫(kù)、鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接BIM庫(kù)、預(yù)制混凝土構(gòu)件BIM庫(kù)、部品部件BIM庫(kù)、戶型BIM庫(kù)，實(shí)現(xiàn)建筑工程全生命周期信息的交換與共享，提升BIM應(yīng)用效率。

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，利用BIM的數(shù)據(jù)和專業(yè)工具進(jìn)行專業(yè)的性能設(shè)計(jì)模擬，進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析，模擬建筑的周邊環(huán)境對(duì)建筑物的室外環(huán)境（如日照、室外聲、室外風(fēng)等）的影響，進(jìn)行建筑物內(nèi)部的各項(xiàng)性能（如采光、室內(nèi)風(fēng)、隔聲等）的模擬，以及對(duì)建筑物使用過(guò)程中的性能（如建筑物的負(fù)荷和能耗）的模擬、分析等，在滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)要求的基礎(chǔ)上，提供可參考的最合理的建筑方案，以提升建筑性能和使用舒適度等。

在整體分析后，采用BIM技術(shù)和方法，進(jìn)行裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的構(gòu)件設(shè)計(jì)和深化設(shè)計(jì)。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)和連接節(jié)點(diǎn)的局部受力分析等；根據(jù)要求對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的預(yù)制混凝土構(gòu)件，包括預(yù)制樓板、預(yù)制外墻板、預(yù)制內(nèi)隔墻、其他預(yù)制構(gòu)件（如樓梯、陽(yáng)臺(tái)、空調(diào)板等），根據(jù)需要進(jìn)行拆分、連接和深化設(shè)計(jì)，并進(jìn)行預(yù)留埋件的設(shè)計(jì)等。構(gòu)件設(shè)計(jì)后形成構(gòu)件的裝配圖和加工圖、節(jié)點(diǎn)大樣圖等。

利用BIM的多專業(yè)集成模型數(shù)據(jù)，進(jìn)行建筑性能的綜合設(shè)計(jì)和分析。應(yīng)用BIM三維可視化和數(shù)據(jù)性能，進(jìn)行建筑各專業(yè)之間、預(yù)制構(gòu)件和連接、鋼結(jié)構(gòu)和預(yù)制構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)等的錯(cuò)、漏、碰、缺檢查；三維管線的綜合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)管線的綜合排布設(shè)計(jì)、管線檢修模擬、管線支架綜合設(shè)計(jì)，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)建筑豎向凈高的設(shè)計(jì)控制和優(yōu)化等。

在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑施工過(guò)程中，BIM可為項(xiàng)目施工的場(chǎng)地布置、施工進(jìn)度控制、現(xiàn)場(chǎng)安裝管理、質(zhì)量安全管理、成本與時(shí)間管理、設(shè)備與材料管理提供虛擬模擬及動(dòng)態(tài)可視化展示，通過(guò)信息化的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的精益化施工管理。同時(shí)，BIM技術(shù)在施工仿真模擬、裝配式構(gòu)件施工的裝配施工模擬、施工深化設(shè)計(jì)等方面得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)三維可視化施工管理，并利用BIM技術(shù)，在裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的及時(shí)共享，以及對(duì)施工階段全過(guò)程的控制管理，提升項(xiàng)目各參與方、各專業(yè)之間的協(xié)作效率和質(zhì)量，使得裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)與建造效率能夠得到顯著提高。

BIM的可視化在裝配式建筑的項(xiàng)目模型、構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)展示、技術(shù)交底、現(xiàn)場(chǎng)管理等方面的應(yīng)用，可改善溝通環(huán)境，提高項(xiàng)目的觀賞性及閱讀性，增加建筑整體的真實(shí)性及體驗(yàn)感。

BIM的數(shù)據(jù)性特征，可實(shí)現(xiàn)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的工程量統(tǒng)計(jì)、設(shè)計(jì)與加工運(yùn)輸?shù)膶?duì)接，是項(xiàng)目的全過(guò)程信息化管理的主要支撐。

BIM技術(shù)在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中的主要應(yīng)用點(diǎn)見(jiàn)圖1。

圖1 BIM主要應(yīng)用點(diǎn)示意

3 結(jié)語(yǔ)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件、預(yù)制混凝土構(gòu)件和裝修裝飾的標(biāo)準(zhǔn)化和施工模擬。在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中，基于BIM的信息化全過(guò)程精細(xì)化和高效管理，建立裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑建造的信息支撐平臺(tái)。

BIM技術(shù)在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中的應(yīng)用從可視化到虛擬建設(shè)，從單專業(yè)性能模擬到多專業(yè)集成驗(yàn)證，從各階段獨(dú)立應(yīng)用到貫穿全流程、全過(guò)程的整體管控應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的工業(yè)化與現(xiàn)場(chǎng)建造的協(xié)同，為裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的建造方式提供了數(shù)字化支撐，提高了裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)品質(zhì)量，改善了技術(shù)管理。

在裝配式建筑全流程中采用BIM技術(shù)已成為業(yè)內(nèi)的共識(shí)，可有效推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)建筑工業(yè)化變革，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。同時(shí)促進(jìn)各相關(guān)企業(yè)采用信息化技術(shù)和BIM技術(shù)加強(qiáng)管理，不斷提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)裝配式鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工全過(guò)程全產(chǎn)業(yè)鏈的追溯及質(zhì)量把控，加快了整個(gè)工業(yè)化建筑的發(fā)展，意義深遠(yuǎn)。