唐山冀東發(fā)展燕東建設(shè)有限公司

田啟明 田 旭 李 勇

冀東發(fā)展集團(tuán)有限責(zé)任公司 田立柱

唐山市熱力總公司 張子英

在CAD工程制圖時(shí)代，二維設(shè)計(jì)的“錯、漏、碰、撞” 以及由此而來的“設(shè)計(jì)變更”現(xiàn)象常有發(fā)生，由此可能引發(fā)工期延誤、造價(jià)上升、質(zhì)量降低等相關(guān)問題。而BIM技 術(shù)的應(yīng)用較好地彌補(bǔ)了二維規(guī)劃的不足，大大提高了施工質(zhì)量。

BIM+裝配式+超低能耗建筑的協(xié)同發(fā)展，是信息化技術(shù)、新型建造方式與超低能耗建筑品質(zhì)的高效結(jié)合，是建筑業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢。

1項(xiàng)目概況

金隅超低能耗試驗(yàn)房項(xiàng)目建造于河北省唐山市冀東房屋國家裝配式建筑產(chǎn)業(yè)基地內(nèi)，建筑面積257.41m2，單層住宅，建筑高度4.1m，設(shè)計(jì)使用年限50年，抗震設(shè)防烈度八度，抗震設(shè)防類別丙類。建筑結(jié)構(gòu)形式為鋼框架結(jié)構(gòu)+圍護(hù)板材，其中墻板采用水泥基纖維增強(qiáng)輕質(zhì)復(fù)合 外墻板（FCL板）及蒸壓加氣混凝土輕質(zhì)條板（ALC板）， 樓板采用模板可拆卸式鋼桁架樓承板，樓梯采用預(yù)制鋼梯，內(nèi)裝采用工業(yè)化內(nèi)裝體系（全裝配式裝修）。

為保障BIM技術(shù)更好的在本項(xiàng)目中應(yīng)用實(shí)施，在項(xiàng)目開工前，對BIM組織框架進(jìn)行了制定，專業(yè)人員涵蓋了建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電、PC構(gòu)件等多個(gè)專業(yè)。并建立企業(yè)內(nèi)部 BIM建模標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)先解決各專業(yè)之間在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配施工過程中的協(xié)同及碰撞問題。強(qiáng)有力地推進(jìn)了BIM技術(shù)在本項(xiàng)目中的應(yīng)用。

2、各階段深化設(shè)計(jì)應(yīng)用

2.1 建筑深化設(shè)計(jì)應(yīng)用

在裝配式建筑的設(shè)計(jì)階段，由于需要多專業(yè)協(xié)同工作，同時(shí)精細(xì)化程度要求較高，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式無法滿 足目前裝配式建筑的需求，而BIM技術(shù)能從可視化模擬、 協(xié)同化辦公、參數(shù)化設(shè)計(jì)等方面實(shí)現(xiàn)裝配式建筑構(gòu)件拆分的要求。

根據(jù)CAD圖紙，利用Revit建立建筑模型（如圖1所示），復(fù)核圖紙構(gòu)件型號、尺寸標(biāo)注不清，表高有誤等問 題，確保出圖的準(zhǔn)確性與可行性。同時(shí)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)家具布局 的合理規(guī)劃，在項(xiàng)目實(shí)施過程中不斷更新模型，緊密配合設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行方案優(yōu)化比選，充分達(dá)到了項(xiàng)目試驗(yàn)的目的。

圖1 項(xiàng)目建筑BIM模型

2.2 結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)應(yīng)用

由于該工程建設(shè)過程中會使用到鋼結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場施工人員在施工過程中可能因設(shè)計(jì)錯誤等問題導(dǎo)致工程返工，這樣不但影響后續(xù)施工進(jìn)度，還會增加工程造價(jià)。為避免造成此類問題，設(shè)計(jì)人員提前借助鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)軟件—Tekla，進(jìn)行構(gòu)件碰撞校核，根據(jù)校核結(jié)構(gòu)，解決設(shè)計(jì)失誤，減少在施工中產(chǎn)生的問題影響施工進(jìn)度及造價(jià)。

同時(shí)采用Tekla軟件對主體鋼結(jié)構(gòu)及裝配式圍護(hù)板材進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，對裝配式板材進(jìn)行排版深化，利用三維模型校審二維施工圖，同時(shí)直接輸出二維構(gòu)件深化圖及布置圖深化圖紙，同時(shí)達(dá)到指導(dǎo)車間生產(chǎn)及現(xiàn)場裝配。提升了構(gòu)件生產(chǎn)及施工管理的精細(xì)化程度。生成構(gòu)件清單明細(xì)報(bào)表，指導(dǎo)采購部門進(jìn)行物資采購。圖2為該項(xiàng)目的鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)模型。

圖2 鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)模型

2.3 預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)應(yīng)用

裝配式建筑是通過將預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)與安裝分離，使得工廠化的生產(chǎn)與管理方式在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)中得以運(yùn)用，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)縮短項(xiàng)目周期、提高建設(shè)質(zhì)量的目的。其中，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)是裝配式建造項(xiàng)目中的關(guān)鍵階段。結(jié)合裝配式建筑的建造特點(diǎn)，采用Revit軟件對預(yù)制 外墻、預(yù)制樓梯、預(yù)制女兒墻及鋼桁架樓承板進(jìn)行建模深化（如圖3、圖4所示），指導(dǎo)車間對設(shè)備管線在預(yù)制構(gòu)件中的預(yù)留預(yù)埋，完成構(gòu)件精準(zhǔn)定位，避免現(xiàn)場二次開孔，對構(gòu)件進(jìn)行破壞，影響整體性。通過利用BIM技術(shù)與數(shù)控的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的精準(zhǔn)定位，達(dá)到預(yù)制構(gòu)件的車間無差錯加工及現(xiàn)場零誤差安裝效果。

圖3 （上圖）  鋼桁架樓承板族模型

圖4 （下圖）  預(yù)制鋼梯族模型

2.4 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)BIM應(yīng)用

為了高性能的氣密保障措施、可靠的斷熱橋處理方式及高效的外保溫體系等超低能耗關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點(diǎn)，通 過Revit建立參數(shù)化三維模型，通過BIM技術(shù)的可視化模擬應(yīng)用，研發(fā)出鋼結(jié)構(gòu)裝配式超低能耗建筑可行節(jié)點(diǎn)方 案，為鋼結(jié)構(gòu)建筑品質(zhì)的提升提供了新型技術(shù)體系。

對涉及超低能耗關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，例如無熱橋設(shè)計(jì)、氣密性保障措施及保溫施工等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，建立Revit 參數(shù)化族，利用BIM的可視化應(yīng)用，能直觀的了解施工工藝措施。并整理形成鋼結(jié)構(gòu)裝配式超低能耗BIM節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫及三維圖集（如圖5所示），為日后項(xiàng)目的開展提供有力的指導(dǎo)作用。

圖5 可視化節(jié)點(diǎn)圖集

同時(shí)利用BIM技術(shù)，對復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行三維可視化交底，加強(qiáng)了技術(shù)溝通效果，節(jié)約了溝通成本。通過復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的模擬建造，讓施工人員對復(fù)雜工藝有了更直觀的了解。

2.5 BIM技術(shù)在集成化內(nèi)裝中的應(yīng)用

項(xiàng)目采用工業(yè)化內(nèi)裝的全裝配裝修方式，利用BIM技術(shù)將裝修與建筑集成設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)全模塊化可逆裝配。利用BIM技術(shù)的應(yīng)用，工業(yè)化內(nèi)裝項(xiàng)目中的施工工藝與建造工法可以用三維模型的方式呈現(xiàn)出來，有效地保障了項(xiàng)目的進(jìn)度及質(zhì)量。將材料尺寸、工藝做法、組裝方式在 Revit模型中以節(jié)點(diǎn)的形式表現(xiàn)出來（如圖6所示）。通過對平立剖等各類視圖的檢查，排查各專業(yè)之間存在的問題。通過精細(xì)化模型對吊頂所需物料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，達(dá)到對 物料資金的預(yù)控。提取精裝修圖紙中標(biāo)高及造型，綜合CAD圖紙，確定其中各專業(yè)管線順序及層次，繪制三維模型，綜合考慮檢修空間及施工操作空間等因素后，對部分無法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)需求的精裝修方案與設(shè)計(jì)溝通，重新修改設(shè)計(jì)方案。

圖6 工業(yè)化內(nèi)裝BIM應(yīng)用

2.6 BIM技術(shù)在管線綜合方面的應(yīng)用

圖7為項(xiàng)目暖通BIM模型，圖8為項(xiàng)目給排水BIM模型。項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段未考慮到機(jī)電設(shè)備安裝管線走向，導(dǎo) 致項(xiàng)目在施工過程中發(fā)現(xiàn)梁下凈高過低等問題。通過BIM 技術(shù)可視化模擬，最終決定采取鋼梁上開洞的方式進(jìn)行管線敷設(shè)，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)強(qiáng)措施，既解決了凈高的問題，又解決了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的問題。利用BIM對空間和建筑功能進(jìn)行分析，完成了新風(fēng)管線與精裝修吊頂間的優(yōu)化。

在方案研究過程中，通過采用BIM技術(shù)對鋼梁補(bǔ)強(qiáng)方案進(jìn)行模擬，結(jié)果顯示方管更優(yōu)于圓管，同時(shí)通過BIM技術(shù)可視化的應(yīng)用，對新風(fēng)在鋼梁部位進(jìn)行管綜優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了管線的最優(yōu)布置，解決了項(xiàng)目困境的同時(shí)也最大化提升了凈空高度，新風(fēng)管線從梁中穿過，管線整體上移了250mm，使凈空高度提升了200mm。

圖7 項(xiàng)目暖通BIM模型

圖8  項(xiàng)目給排水BIM模型

結(jié)語

（1）本項(xiàng)目的初步研究目的在于發(fā)展符合北方地區(qū)建設(shè)需求的多、高層超低能耗建筑，由于北方地區(qū)的氣候較為寒冷，因此對于結(jié)構(gòu)的保溫性、氣密性以及斷熱橋技術(shù)都提出了更高的要求。為保障項(xiàng)目建成能夠滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到建筑標(biāo)準(zhǔn)，在項(xiàng)目全壽命周期應(yīng)用BIM 技術(shù)建模、模擬，深入了解設(shè)計(jì)、施工中存在的問題并及時(shí)解決，避免了返工等問題，大大提升了工程 質(zhì)量。

（2）應(yīng)用BIM+超低能耗技術(shù)的協(xié)同，可為未來超低能耗建筑的發(fā)展開拓更為廣闊的前景，BIM在超低能耗領(lǐng)域的應(yīng)用為推廣該技術(shù)在不同氣候區(qū)的應(yīng)用提供有力的支撐和保障。

本文來源：《混凝土世界》總144期

（責(zé)任編輯：何雯麗）

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