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装配式建筑中的BIM技术研究及应用
——以中建彩虹湾项目为例

吴　伟1　王　承2　梁　铭1　王海龙1　彭　杰1

(1.上海中建东孚投资发展有限公司，上海　200122；2.华东建筑设计研究院有限公司，上海　200041)

【摘　要】建筑工业化是以现代工业的生产方式设计及建造房屋。BIM技术作为新兴的建筑技术能够实现工程项目的信息化建设，通过可视化及虚拟模拟的手段使得项目全过程透明化，增加项目各参与方对项目的把控能力，控制风险。本文通过对装配式建筑应用特点分析，以中建彩虹湾项目为依托，研究了BIM技术基于装配式建筑设计、构件加工、构件组装、信息集成等应用。

【关键词】工业化;装配式;BIM技术;信息集成

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.04.06

1　前言

建筑工业化，指通过现代化的制造、运输、安装和科学管理的大工业的生产方式，来代替传统建筑业中分散的、低水平的、低效率的手工业生产方式。它的主要标志是模块标准化、部品集成化，设计装配化和施工机械化[1]。传统建筑建造方式中设计与施工阶段的相对分离，导致在传统建造过程中会出现各种各样的问题，而在项目全过程中利用BIM技术将能有效的改善由于信息传递过程脱节导致的工程问题。在本项目中将BIM技术和PC技术进行结合，利用自开发平台将PC构件的设计、加工、施工、安装等过程信息进行集成并同时提供给各参与方进行使用，提高了项目所有参与方对项目的理解及项目活动实施效率。同时，BIM也可以为预制构件的加工施工带来很大方便，它能够生成精准深动的三维图形和动画，让工人对施工顺序有直观的认识，从而加快施工进程，减少因不必要返工而导致的金钱、时间浪费，提高施工整体的质量与精准程度，促进预制构件在施工过程中的顺利组建[2]。

2　工程概况

彩虹湾项目(图1)地块位于上海市虹口区江扬南路与安汾路十字东南角，是宝山、闸北、虹口三区的交汇点，东至凉城路口(双向四车道)，南至虹湾路口(双向二车道)，西至江扬南路路(双向六车道)，北至安汾路口(双向四车道)。周边配套较为齐全，一公里内有五个大型超市，十五个教育机构，七个医疗机构，项目距人民广场及陆家嘴金融中心有20 分钟车程。

图1　彩虹湾项目周边示意

图2　彩虹湾项目效果图

项目总用地面积80 507.2m2，容积率不大于3.1。用地性质为居住用地，产品主要是住宅。项目要求做50%的装配式住宅，其中3#， 4#， 5#， 6#， 11#， 12#， 13#做整体装配式设计。项目地块内陆势平坦，内部有少量现状建筑物。本项目属于上海中心城区，周边开发成熟，配套设施齐全(图2)。

3　BIM应用

建筑工业化颠覆传统建筑生产方式，利用BIM信息技术为载体，将设计施工环节一体化，使得设计环节成为关键，并将BIM技术融入制造环节以及信息集成环节，加深BIM对构件全过程的管理理念[3]。基于BIM技术可视化优势，将设计构配件标准、建造阶段的配套技术、建造等规范及施工方案前置进设计方案中，从而设计方案作为构配件生产标准及施工装配的指导文件。

3.1　模块化设计

装配式建筑设计的关键在于模块化设计(图3)，设计中的单个标准产品越多，在工厂进行预制加工过程中，其需要预制的模具越少，单个模具可重复性越高。本项目利用BIM技术预先建立BIM模型，由设计师直接从BIM模型抽取标准模块，利用BIM技术快速进行统计(图4)，这样模块化设计将既能保证入住的需求，又能满足预制构件标准化，减少预制模具的数量。在满足整体布局不变的情况下，使得相同梁板柱的重复使用率最高，从而降低前期开模成本，仅此一项，整个项目减少1 500万左右的模板制作费用(图5)。

图3　模块化设计理念

图4　模块化墙体统计

图5　项目PC构件库

3.2　节点设计

本项目节点(图6)设计上采用inventor软件，将2D图纸转换成3D模型，并通过ADSK格式传递给Revit，既能满足BIM模型的延续，也可以将钢筋导入到数控机床中，通过叠合板式混凝土结构体系，俗称“三明治方式”，将预制和现浇有机的整合。一方面减轻了运输压力，又能保证房间的隔音，防漏水等求。通过BIM的应用，进行户型与业主需求的最大化满足。

3.3　性能化分析

为保证项目设计的合理性及绿色性，利用BIM软件辅助进行了项目的性能化分析(图7)，主要为风气候分布，日照辐射，全年日平均温度，全年日最高温度，全年日最低温度，全年直射太阳辐射，全年散射太阳辐射，全年日相对湿度，全年平均风速，全年平均云量，气候简况，建筑物的能耗定性分析。全角度多方位的分析为单体建筑朝向、舒适度等供了详实的数据支撑[4]。

3.4　VR技术应用

将BIM精装修模型导入VR展示平台(图8)，在项目设计阶段即让小区业主体验不同户型不同装修风格下的居家情况，同时VR技术也更好的让设计人员了解建筑的用材用料，体验设计开间的进深关系，改变传统房地产行业销售时定制样板间的费用，本项目中利用VR技术直接减少定制样板间费用近80万元。

图6　节点图(二维节点、Inventor节点、Revit节点)

图7　性能化分析示意

3.5　构件信息管理平台

为更好的管理项目PC构件从设计至加工运输至现场安装到维护全过程，本项目就独立开发了项目PC构件管理平台，管理平台很好地集成了各参与方所关注的BIM数据，并实现了构件的信息管理、物流追踪、质量检测、进度管理、可视化分析等功能。

构件信息管理(图9)：利用PC构件管理平台集成项目所有参与方最为关注的信息(设计、深化、生产、物流、安装)做到了项目全过程的信息透明，便于甲方实时关注和管理项目进展。

构件质量监测(图10)：质检人员手机扫描二维码，填写质量监测表，并对问题构件拍照上传至平台，BIM模型中自动高亮显示缺陷构件，并提醒修理人员修复缺陷构件，并对结构进行拍照上传，完成构件质量监控流程。

物流追踪(图11)：平台采用RFID技术对PC构件批量扫描，在生产、运输、进场、安装等各个环节进行扫描，并实时在平台变更构件状态，实现对PC构件的物流追踪管理[5]。

进度管理(图12)：根据施工计划编制PC构件进度计划，包括生产日期、出厂日期、进场日期、安装日期等。在过程中记录实际完成日期并和预计的计划进行对比，通过BIM模型直观掌控项目施工安装计划，直观反映项目进度计划。

图8　VR技术应用

图9　构件信息集成

图10　构件质量监测　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图11　物流追踪

图12　进度管理

图13　A360沟通平台　　　　　　　　　　　　　　　　　图14　无人机拍摄技术

3.6　云数据利用

本项目参与方较多，为保证项目的沟通的及时性和有效性，同时保证加工现场、一线安装工人对项目的理解，保证项目领导小组对现场情况的把控，项目利用A360软件(图13)可以查看构件及图纸信息，并在Glue中将检查现场情况，同时通过GPS和无人机拍摄技术(图14)及程序控制定期抽查施工现场场地布置和大型机械运作情况，并在拍摄完成后，将数据通过现场WIFI基站将数据传递到远端控制中心。

4　总结

BIM技术和PC技术的结合将能优化装配式建筑过程，提前将设计过程中出现的问题集中反应并解决，同时相关BIM技术也能辅助设计方设计的合理性及经济性，在提高设计效率的同时保证设计质量。BIM技术和工业生产技术的结合能提高一线产业工人对构件的理解，从而降低加工出错，提高PC构件的加工效率。施工过程的模拟能保证施工过程全程的可视化，对于复杂节点的模拟能保证施工的准确性和高效性，降低周期，提高工程质量。自有开发PC构件管理平台将集成项目各参与方关注

的PC构件数据，做到PC构件全程信息追踪，全程管理，辅助提供相关报表数据进行分析。

参考文献：

[1]李荣. 预制装配式钢结构助力民用建筑节能和产业化[N].中国建设报， 2011-08-05(2).

[2]齐宝库. 基于BIM的装配式建筑全生命周期管理问题研究.施工技术.

[3]熊诚.BIM技术在PC住宅产业化中的应用[J].住宅产业， 2012(6)： 16-20.

[4]潘毅群. 实用建筑能耗模拟手册.中国建筑工业出版社.2013.9.ISBN9787-112-15510-1.

[5]游战清， 刘克胜，张义强，吴谷.无限射频识别技术(RFID)规划与实施.北京：电子工业出版社.2005.

Research and Application of BIM Technology in Assembly Building——An Example of Cai Hong Wan Project

Wu Wei1, Wang Cheng2， Liang Ming1， Wang Hailong1,Peng Jie1

(1.CSC DongFu Group， Shanghai 200122，China;2.East China Architectural Design & Research Institution， Shanghai 200041，China)

Abstract：Construction industrialization uses modern industrial production methods to design and construct buildings.As a new construction technology，BIM technology can realize the informatization construction of the project，and by means of visualization and virtual simulation，it realizes the transparency throughout the whole process of the project and increases the controlling ability over the participants so as to prevent risks.Based on the characteristics of the assembly building application and Cai HongWan project，this article studies the application of BIM technology during the whole process of assembly building design，component processing，construction and maintenance.

Key Words：Industrialization； Prefabricated； BIM Technology； Information Integration

【作者简介】吴伟(1981-)，女，上海中建东孚投资发展有限公司技术研发部BIM组长。主要研究方向：绿色建筑、装配式建筑、BIM新技术研发及推广;
王承(1985-)，男，硕士，华东建筑设计研究院有限公司数字化技术研究咨询部BIM经理。主要研究方向：项目BIM全生命周期应用;
梁铭(1978-)，男，上海中建东孚投资发展有限公司上海区域公司副总经理，注册建筑师。主要从事上海区域公司项目的建筑规划评审及BIM技术的应用推广。

【中图分类号】TU17

【文献标识码】A

【文章编号】1674-7461(2016)04-0033-07