bim技术在预制装配式建筑中应用点v2 0

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1、B BIMIM 技术技术在在装配装配式式建筑建筑中的应用中的应用 BIM 应用应用总总流程流程 BIM 在预制装配式建筑的设计、深化设计、构件生产、物流运输、现场施工、物业运 维 6 个阶段均能应用： 图图 1 1 预制装配式建筑预制装配式建筑中中 BIMBIM 的的应用点应用点 BIM 在在设计阶段设计阶段应用应用 2.1 BIM 构件库构件库 新型装配式建筑的典型特征是标准化的预制构件或部品在工厂生产，然后运输到施工 现场装配、组装成整体。在装配式建筑 BIM 应用中，模拟工厂加工的方式，以预制构件模 型的方式来进行系统集成和表达，这就需要建立装配式建筑的 BIM 构件库。通过装配式建 筑

2、 BIM 构件库的建立，可以不断增加 BIM 虚拟构件的数量、种类和规格，逐步构建标准 化预制构件库 图图 2 2 BIMBIM 构件库构件库 2.2 BIM 建模与设计建模与设计 基于 BIM 的建模与设计包括建模、模型整合、碰撞检查、构件拆分与优化、模型出 图。 1） 建模建模：利用软件的建模功能，建立项目 BIM 模型，构件、现浇模型细化到钢筋等 深度，机电模型细化到插座等末端深度。图 3 展示了预制装配式建筑 BIM 模型。 a 预制构件配筋及构造模型 b 标准层拼装模型 图图 3 3 预制装配式项目预制装配式项目 BIMBIM 模型模型 2） 模型整合模型整合：在各 BIM 子模型基

3、础上，整合建筑和机电模型形成单层的整合模型及 整栋楼的模型，如图 4 所示。目前 Revit 在整合了构件复杂钢筋模型后，存在对电脑性能要 求高、构件链接后钢筋碰撞检查难、与构件生产系统的数据传递困难等方面的问题，虽然 国内外有部分针对 Revit 在预制装配式建筑中应用的二次开发工作，但尚未形成普及的商业 插件。 a 单层整合模型 b 整栋楼整合模型 图图 4 4 预制装配式项目预制装配式项目 BIMBIM 整合模型整合模型 3） 碰撞检查碰撞检查：在 BIM 整合模型的基础上，进行预制构件内部、预制构件与机电、预 制构件之间的碰撞检查，在设计阶段解决碰撞问题，如图 5 所示。 图图 5 5

4、 预制装配式建筑设计中三类碰撞预制装配式建筑设计中三类碰撞 4） BIMBIM 构件拆分及优化设计构件拆分及优化设计 传统方式下大多是在施工图完成以后，再由构件厂进行构件拆分。实际上，正确的做 法是在前期策划阶段就专业介入，确定好装配式建筑的技术路线和产业化目标，在方案设 计阶段根据既定目标依据构件拆分原则进行方案创作。 BI 技术有助于建立上述工作机制，单个外墙的几何属性经过可视化分析，可以对预制 外墙的类型数量进行优化，减少预制构件的类型和数量。 图图 6 6 构件构件拆分图拆分图 预制构件内部 预制构件与机电 预制构件之间 5） 构件出图构件出图：在碰撞检查完成后，对构件模型进行调整，创

5、建视图、材料明细表， 最终生成构件深化设计图纸，如图所示。 a a 模板图模板图 b b 配筋图配筋图 图图 7 7 预制装配式建筑构件预制装配式建筑构件 BIMBIM 深化图纸深化图纸 2.3 建筑建筑性能分析性能分析 可利用 BIM 模型的参数化特征，建立计算模型进行建筑性能分析，主要包括： 1） 自然采光模拟：自然采光模拟：分析相关设计方案的室内自然采光效果，通过调整建筑布局、饰 面材料、围护结构的可见光透射比等，改善室内自然采光效果，并根据采光效果调整室内 布局布置等。 2） 室外风环境模拟：室外风环境模拟：改善住区建筑周边人行区域的舒适性，通过调整规划方案建筑 布局、景观绿化布置，改

6、善住区流场分布、减小涡流和滞风现象，提高住区环境质量；分 析大风情况下，哪些区域可能因狭管效应引发安全隐患等。 3） 建筑环境噪声模拟分析：建筑环境噪声模拟分析：计算机声环境模拟的优势在于，建立几何模型之后，能 够在短时间内通过材质的变化，房间内部装修的变化，来预测建筑的声学质量，以及对建 筑声学改造方案进行可行性预测。 4） 小区热环境模拟分析：小区热环境模拟分析：模拟分析住宅区的热岛效应，采用合理优化建筑单体设 计、群体布局和加强绿化等方式消弱热岛效应。 5） 室内自然通风模拟室内自然通风模拟：分析相关设计方案，通过调整通风口位置、尺寸、建筑布局 等改善室内流场分布情况，并引导室内气流组织

7、有效的通风换气，改善室内舒适情况。 2.4 经济算量经济算量分析分析 按照装配式建筑的组成及计价原则分为预制构件部分和现浇构件部分。结合装配式建 筑的特点，可基于 BIM 模型对预制构件与现浇构件进行分类统计，通过分类统计可以快速 对设计方案进行比选，实现在方案策划阶段对成本的初步控制。需要开发专门的装配式建 筑工程量计算软件 图图 8 8 装配式装配式建筑建筑 BIMBIM 模型模型 图图 9 9 在在 BIMBIM 模型模型中中统计统计工程量工程量 BIM 在在深化设计深化设计中中的应用的应用 BIM 技术在深化设计阶段的应用包括：深化设计、钢筋及与预埋件碰撞、专业间碰 撞、基于模型协同与

8、沟通、设计优化、校核出图。 3.1 基于模型的基于模型的深化设计深化设计 在确定了各专业的设计意图并明确了大的设计原则之后，深化设计人员就可利用 BIM 软件，如 Revit 等，建立详尽的预制构件 BIM 模型，模型包含钢筋、线盒、管线、孔洞和 各种预埋件。建立模型的过程中不仅要尊重最初方案和二维施工图的设计意图，符合各专 业技术规范的要求，还要随时注意各专业、施工单位、构件厂间协同和沟通，考虑到实际 安装和施工的需要。如线盒、管线、孔洞的位置，钢筋的碰撞，施工的先后次序，施工时 人员和工具的操作空间等等。建成后的预制构件 BIM 模型可以在协同设计平台上拼装成整 体结构模型，如图 10 所

9、示。 图图 10 10 协同平台上的结构专业协同平台上的结构专业 BIMBIM 模型模型 3.2 钢筋钢筋与与预埋碰撞检查预埋碰撞检查 以 Revit 软件为例，将拼装好的 Revit 结构整体模型导出成 Navisworks 软件中（如图 11 所示） ，添加碰撞测试，根据需求设置碰撞忽略规则，修改碰撞类型以及碰撞参数等、选择 碰撞对象，然后运行碰撞检查。最后，对检查出的碰撞进行复核（如图 12 所示） ，并返回 Revit 软件修改模型。 图图 1111 NavisworksNavisworks 中的结构整体模型中的结构整体模型 图图 1212 结构专业碰撞检查结构专业碰撞检查 3.3 专

10、业间碰撞检查专业间碰撞检查 将各专业模型整合到 Navisworks 后（如图 13） ，添加各专业间的碰撞测试，如建筑模 型和暖通。设置碰撞忽略规则，修改碰撞类型以及碰撞参数等、选择碰撞对象，然后运行 碰撞检查。最后，对检查出的碰撞进行复核（如图 14） ，并返回 Revit 软件修改模型。 图图 1313 NavisworksNavisworks 整合各专业模型整合各专业模型 图图 1414 专业间碰撞检查专业间碰撞检查 3.4 基于模型协同与沟通基于模型协同与沟通 将整合好的各专业模型及图纸文档上传到 BIM 协同云平台，以 Revizto 云平台为例， 如图 15 所示，在协同平台上可

11、以进行漫游、查看、测量、隐藏、半显、剖切模型构件等操 作，供项目参与人员进行实时异地协同审图及交流沟通，如查看构件属性、图纸审核、文 档批注等。还可以将构件的扩展属性与构件的加工、运输和安装的进度状态关联起来，通 过对构件的颜色或亮显等属性设置，使项目参与人员实时、直观地掌握工程的进度情况， 跟踪并提前处理掉设计施工问题，为项目节省成本。 图图 1515 ReviztoRevizto 协同平台中的剖切模型协同平台中的剖切模型 3.5 调整优化设计调整优化设计 根据碰撞检查报告及校对、审核的修改批注，如图 16 所示，在 Revit 中对当前模型进 行修改调整，逐步优化设计，并将优化后的模型数据

12、上传到协同设计平台。 图图 16 16 在在 ReviztoRevizto 协同平台中进行批注协同平台中进行批注 3.6 校核出图校核出图 经过初步校对、审核以及碰撞检查后，在 Revit 中创建相应图纸，如平面图、立面图、 剖面图等，在二维图纸中再次进行图纸校核，校核完成后，可生成 CAD 或 PDF 图纸，图 17 展示的是预制结构柱深化图纸。 图图 17 17 预制结构柱深化图纸预制结构柱深化图纸 BIM 在在构件构件生产生产中中的的应应用用 BIM 在预制构件生产中的应用主要包括：构件加工图设计、构件加工指导、通过 CAM 实现预制构件的数字化制造等方面。 4.1 构件加工图设计构件加

13、工图设计 通过 BIM 模型对建筑构件的信息化表达，构件加工图在 BIM 模型上直接完成和生 产，不仅能清楚表达传统图纸的二维关系，而且对于复杂空间剖面关系也可以清楚表达， 同时还能将离散的二维图纸信息集中到一个模型当中，这样的模型能够紧密的实现与预制 工厂的协同和对接。 图图 1818 构件构件加工加工图图 4.2 构件构件生产指导生产指导 在生产加工过程中，BIM 信息化技术可以直观的表达构件空间关系和各项参数，能自 动生成构件下料单、派工单、模具规格参数等，并且通过可视化的直观表达帮助工人更好 的理解设计意图，可以形成 BIM 生产模拟动画、流程图、说明图等辅助材料，有助于提高 工人生产

14、的准确性和质量效率。 图图 19 19 BIMBIM 与与预制加工预制加工 4.3 通过通过 CAM 实现预制构件的数字化制造实现预制构件的数字化制造 将 BIM 模型构件的信息数据输入设备，就可以实现机械的自动化生产，这种数字化建 造的方式可以大大提高工作效率和生产质量。比如现在已经实现了钢筋网片的商品化生 产，如果能打通设计信息模型和工厂自动化生产线之间的协同瓶颈，实现 CAM 指日可 待。 装配式建筑与现浇建筑相比，预制加工阶段在工厂内实现，此阶段也是 RFID 标签置 入的阶段。将 RFID 和 BIM 配合应用，使用 RFID 进行施工进度的信息采集工作，即时将信 息传递给 BIM

15、模型，进而在 BIM 模型中表现实际与计划的偏差，从而实现预制加工管理 的实时跟踪。 基于 BIM 和物联网技术集成应用的预制加工管理平台（中国建筑技术中心开发）的操 作流程分为浇筑前、浇筑、入库和出厂四个阶段。以下针对每个阶段进行操作流程说明。 1） 浇筑前浇筑前 首先，工人按照深化图纸绑扎钢筋笼，钢筋吊装入模后，安装好预埋件、预埋管线及 预留洞槽。然后，在混凝土浇筑前，在预制构件钢筋上安装 RFID 标签，如图 20 所示。 图图 20 20 安装在钢筋上的安装在钢筋上的 RFIDRFID 标签标签 2） 混凝土浇筑混凝土浇筑 操作工：混凝土浇筑前，点击 RFID 读写器“浇筑”按钮，在

16、RFID 读写器上输入相关 构件信息（编号、层数、单位、流水号等） ，然后读取 RFID 标签，保存当前工序数据，浇 筑界面如图 21 所示。 质检员：混凝土浇筑前，点击 RFID 读写器“质检”按钮，使用 RFID 读写器读取 RFID 标签，然后输入该构件的质检结果，保存当前工序数据，质检界面如图 22 所示。 检查合格后，浇筑混凝土，上传数据到 RFID 基于 Web 的数据库系统。 图图 2121 浇筑界面浇筑界面 图图 2222 质检界面质检界面 3） 入库入库 预制构件养护、脱模完成后，进行成品检验。合格后，点击 RFID 读写器“入库”按 钮，使用 RFID 读写器读取 RFID 标签，保存当前工序数据，入库界面如图 23 所示。预制构 件入库后，上传数据到 RFID 基于 Web 的数据库系统。 图图 2424 入库界面入库界面 4） 出库出库 出厂前，单击 RFID 读写器“出库” ，使用 RFID 读写器读