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BIM信息集成技術在建築工業化領域的應用

一、前言

裝配式建築是設計、生產、施工、裝修和管理“五位一體”的體係化和集成化的建築,而不是“傳統生產方式+裝配化”的建築,用傳統的設計、施工和管理模式進行裝配化施工不是建築工業化。

裝配式建築的核心是“集成”,BIM方法是“集成”的主線。這條主線串聯起設計、生產、施工、裝修和管理的全過程,可以數字化虛擬,信息化描述各種係統要素,實現信息化協同設計、可視化裝配,工程量信息的交互和節點連接模擬及檢驗等全新運用,整合建築全產業鏈,實現全過程、全方位的信息化集成。


二、BIM與標準化設計

標準化BIM構件庫的建立

裝配式建築的典型特征是采用標準化的預製構件或部品部件。裝配式建築設計要適應其特點,通過裝配式建築BIM構件庫的建立,不斷增加BIM虛擬構件的數量、種類和規格,逐步形成標準化預製構件庫。

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內牆板BIM構件庫

可視化設計

BIM應用有利於通過可視化的設計實現人機友好協同和更為精細化的設計。

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外牆板可視化設計

BIM構件拆分及優化設計

在裝配式建築中要做好預製構件的“拆分設計”。避免方案性的不合理導致後期技術經濟性的不合理。BIM信息化有助於完成上述工作,單個外牆構件的幾何屬性經過可視化分析,可以對預製外牆板的類型數量進行優化,減少預製構件的類型和數量。

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外牆板數量優化

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構件加工圖

BIM協同設計

BIM模型以三維信息模型作為集成平台,在技術層麵上適合各專業的協同工作,各專業可以基於同一模型進行工作。

BIM模型還包含了建築的材料信息、工藝設備信息、成本信息等,這些信息可以用來進行數據分析,從而使各專業的協同達到更高層次。

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協同設計——碰撞檢查

BIM性能化分析

通過對項目日照、投影的分析模擬,可以幫助設計師調整設計策略,實現綠色目標,提高建築性能。

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CFD流場模擬

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Ecotect日照模擬

三、BIM與工廠化生產

構件加工圖設計

通過BIM模型對建築構件的信息化表達,構件加工圖在BIM模型上直接完成和生成,不僅能清楚地傳達傳統圖紙的二維關係,而且對於複雜的空間剖麵關係也可以清楚表達,同時還能夠將離散的二維圖紙信息集中到一個模型當中,這樣的模型能夠更加緊密地實現與預製工廠的協同和對接。

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構件加工圖

構件生產指導

BIM建模是對建築的真實反映,在生產加工過程中,BIM信息化技術能自動生成構件下料單、派工單、模具規格參數等生產表單,並且能通過可視化的直觀表達幫助工人更好地理解設計意圖,可以形成BIM生產模擬動畫、流程圖、說明圖等輔助培訓的材料,有助於提高工人生產的準確性和質量效率。

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構件生產模擬

通過CAM實現預製構件的數字化製造

借助工廠化、機械化的生產方式,采用集中、大型的生產設備,隻需要將BIM信息數據輸入設備,就可以實現機械的自動化生產,這種數字化建造的方式可以大大提高工作效率和生產質量。

比如現在已經實現了鋼筋網片的商品化生產,符合設計要求的鋼筋在工廠自動下料、自動成形、自動焊接(綁紮),形成標準化的鋼筋網片。如果能打通設計信息模型和工廠自動化生產線之間的協同瓶頸,實現CAM(計算機輔助製造)將指日可待。


四、BIM與裝配化施工

施工現場組織及工序模擬

將施工進度計劃寫入BIM信息模型,將空間信息與時間信息整合在一個可視的4D模型中,就可以直觀、精確地反映整個建築的施工過程。提前預知本項目主要施工的控製方法、施工安排是否均衡,總體計劃、場地布置是否合理,工序是否正確,並可以進行及時優化。

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施工過程模擬

施工安裝培訓

通過虛擬建造、安裝和施工,管理人員可以非常清晰地獲知裝配式建築的組裝構成,避免二維圖紙造成的理解偏差,保證項目的如期進行。

施工模擬碰撞檢測

通過碰撞檢測分析,可以對傳統二維模式下不易察覺的“錯漏碰缺”進行收集更正。如預製構件內部各組成部分的碰撞檢測,地暖管與電器管線潛在的交錯碰撞問題。

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碰撞檢測

複雜節點的施工模擬

通過施工模擬對複雜部位和關鍵施工節點進行提前預演,增加工人對施工環境和施工措施的熟悉度,提高施工效率。

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關鍵節點施工模擬

五、BIM與一體化裝修

裝修部品產品庫的建設

土建裝修一體化作為工業化的生產方式可以促進全過程的生產效率提高,將裝修階段的標準化設計集成到方案設計階段可以有效地對生產資源進行合理配置。

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精裝產品庫建設

可視化設計

通過可視化的便利進行室內渲染,可以保證室內的空間品質,幫助設計師進行精細化和優化設計。整體衛浴等統一部品的BIM設計、模擬安裝,可以實現設計優化、成本統計、安裝指導。

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家居庫

信息化集成

產業鏈中各家具生產廠商的商品信息都集成到BIM模型中,為內裝部品的算量統計提供數據支持。對裝修需要定製的部品和家具,可以在方案初階段就與生產廠家對接,實現家具的工廠批量化生產,同時預留好土建接口,按照模塊化集成的原則確保其模數協調、機電支撐係統協調及整體協調。

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精裝集成衛浴

裝配式裝修

裝修設計工作應在建築設計時同期開展,將居室空間分解為幾個功能區域,每個區域視為一個相對獨立的功能模塊,如廚房模塊、衛生間模塊。在模塊化設計時,綜合考慮部品的尺寸關係,采用標準模數對空間及部品進行設計,以利於部品的工廠化生產。

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一體化裝修流程

六、BIM與信息化管理

經濟算量分析

經濟算量的主要原則是做到“準量、估算”,按照工業化建築的組成及計價原則分為預製構件部分和現澆構件部分。通過分類統計可以快速地對設計方案進行工程量分析,從而進行方案比選,再由確定的工程量結合地區的定額計算出本項目的工程量清單,實現在方案策劃階段對成本的初步控製。

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工程量清單算量明細表

RFID等實現裝配式建築質量管理可追溯

實現在同一BIM模型上的建築信息集成,BIM服務貫穿整個工程全生命周期過程。一方麵,可以實現住宅產業信息化;另一方麵,可以將生產、施工及運維階段的實際需求及技術整合到設計階段,在虛擬環境中預演現實,真正實現BIM信息化應用的信息集成優勢。通過在預製構件中預埋芯片等數字化標簽,在生產、運輸、施工、管理的各個重要環節記錄相應的質量管理信息,可以實現建築質量的責任歸屬,從而提高建築質量。

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BIM服務於全生命周期過程

利用BIM雲平台 實現實時、全球化、數字化的管理

BIM信息化技術與雲技術相結合,可以有效地將信息在雲端進行無縫傳遞,打通各部門之間的橫向聯係,通過借助移動設備設置客戶端,可以實時查看項目所需要的信息,真正實現項目合作的可移動辦公,提高項目的完成精度。

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BIM雲平台

結語

裝配式建築必將依托BIM信息化技術,開拓出一條依托於虛擬構件庫、BIM信息化集成的BIM雲平台的全產業鏈、全生命周期的創新應用之路。裝配式建築設計如何在行業BIM信息化的背景下,融入信息化大潮,發揮自身研發、設計和集成的優勢,實現產業鏈拓展和過程階段延伸,必將成為建築產業化新時代的創新趨勢。圍繞這一創新趨勢,設計行業將大有可為。

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