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装配式公租房标准化实验楼设计BIM信息化技术应用

摘要：根据装配式住宅的特点，用BIM信息化技术以建筑构件作为基本单元建模为原则开始建立构件模型，再由构件模型拼装出建筑整体，这样可以有效地对每一个预制构件信息进行很好的统计，进而实现整体项目的算量统计，有利于实现产业化的整体算量统计。

一、项目名称

1.项目名称：装配式公租房标准化实验楼设计BIM信息化技术应用

2.项目设计单位：北京市建筑设计研究院有限公司

北京市建筑设计研究院有限公司(BIAD)业务范围包括：城市规划、投资策划、大型公共建筑设计、民用建筑设计、室内装饰设计、园林景观设计、建筑智能化系统工程设计、工程概预算编制、工程监理、工程总承包等领域。BIAD自成立以来的60年中，始终致力于向社会提供高品质的设计服务，在行业中享有极高声誉，并逐渐形成了“建筑服务社会”的企业核心理念。

北京市建筑设计研究院有限公司（简称“北京院”）作为业内的建筑设计企业，近年来在复杂形体和综合性建筑的专业协同、同步设计等领域进行了多样化的实践，在凤凰卫视传媒中心、CBD-Z15-*尊、深圳机场T3航站楼等项目中均不同程度的运用了BIM技术作为工作手段，北京市装配式公租房标准化实验楼设计这一项目更是将BIM技术作为核心平台，旨在从设计到施工的各个方面为建筑的全生命周期提供较适宜的解决方案。

北京市建筑设计研究院有限公司在装配式结构领域已经完成大量工作，在预制装配领域有成熟的应用经验。自2007年以来通过一系列的科研创新、标准制定和工程运用，引领和带动了建筑产业化行业的进步和变革。建筑产业化工程技术研究中心将致力于绿色建筑产业化道路，以引领、创新、超越为己任，继续在建筑产业化相关*策和标准研究；装配式结构体系的优化、关键技术的研发及工程运用研究（如抗震技术研究；构造体系研究；无外架施工体系研究等）；建筑产业化BIM建筑信息模型建设及装配式建筑创新及美学体系研究等方面打造北京院的又一个卓越品*，书写新的篇章！

3.相关软件运用：

Autodesk Revit Architecture

Autodesk Revit Structure

Autodesk Revit MEP

Autodesk Navisworks

Autodesk Maya

Autodesk 3dsMax

4、BIM应用评价与反馈：

BIM不仅仅是一个设计软件，它还是一个数据管理平台，是基于三维实体数据库，是实现建筑生命周期中各个阶段、各个专业的各种相关信息的集成。

——北京市建筑设计研究院有限公司董事长朱小地

用“BIM”推动“像造汽车一样造房子”，实现技术资源集成、生产过程可控、社会效益和经济效益双赢的目标。

——北京市建筑设计研究院有限公司总经理徐全胜

通过BIM信息化技术搭建服务于住宅产业链中设计上下游的投资、开发、生产、施工、运维等信息交换平台，实现全产业链的信息平台支持，以“信息化”促进“产业化”。

——北京市建筑设计研究院有限公司建筑产业化工程技术研究中心主任樊则森

二、正文

项目位置俯视图

1.项目概况

项目背景介绍：

1、*住房和城乡建设部下发2011-2015年建筑业信息化发展纲要的出现为BIM信息化技术在住宅产业化中的应用研究提供了*策支持。

2、北京市建筑设计研究院有限公司已经完成大量的装配式结构项目，具有成熟的装配式结构的设计经验。

3、北京市建筑设计研究院有限公司、北京市*性住房建设投资中心、北京市政路桥控股集团三家联合成立“研发中心”，解决装配式结构*性住房产品的研发设计问题，“研发中心”的成立为形成上下游产业链奠定了基础。

项目介绍：

图1项目位置俯视图

北京市装配式公租房实验楼项目位于昌平区远通水泥构件厂内（市政路桥集团控股），建筑面积1011.78㎡，采用的是装配式剪力墙结构形式，建筑层数为3层，首层是现浇部分，二三层及女儿墙部分是通过工厂预制，再运输到现场拼装，通过现浇“连接节点”完成。

项目难点：

住宅工业化是通过工厂生产预制构件，现场组装的设计-制造-安装模式，需要依据统一的结构形式和标准。

图2整体流程图

装配式住宅不同于一般的现浇住宅，其生产流程是从项目策划到方案设计，再到生产加工乃至施工现场安装完成，其建造环节不再是由施工图直接到施工现场现浇作业，而是预先根据项目特点结合适合的结构类型再进行预制构件的“组合”，根据户型的要求和结构合理性对构件“组合”后完成构件加工图，拆分的构件作为装配住宅的重要组成部分，如同汽车的零部件一样，构件自身的构造关系和在户型中（乃至整个项目中）的几何定位都*力求精确。传统的住宅产业化设计生产模式（二维图纸作为主要的设计成果）在设计阶段很难充分考虑制造和安装的需求，在现场施工过程中很容易出现因为信息交流不充分造成的“错漏碰缺”的问题，致使进行设计变更，工厂重新加工生产，造成施工现场待工

待料，影响工期，较终影响整个建筑品质。而建筑在将来面临更新维护时，由于二维平面图纸很难即时的提取出三维信息，所以不便于建筑的更新维护。

解决方案：

BIM信息化技术在产业化住宅中的应用，可以在设计之初统筹考虑设计、制造和安装的各种要求。通过设计方的碰撞检查，施工方的施工模拟等，很好的解决信息交流不畅造成的“错漏碰缺”的问题，BIM参数化设计与生产可以使设计、生产、安装形成全产业链的gao效生产方式，较终通过BIM系统协调设计、制造和安装之间的关系，使生产具有连续性，建筑构件标准化、专门化，生产过程集成化，工程施工组织化，从而实现住宅生产组织的一体化。

1、确定BIM信息化技术在装配住宅领域中的应用目标及实施途径

用“BIM”推动“像造汽车一样造房子”，实现技术资源集成、生产过程可控、社会效益和经济效益双赢的目标。其实施流程为构件拆分——构件设计——构件拼装——BIM模型——指导生产——指导安装——运维模型

图3实施流程

图4基于Revit模型的BIM实施途径

2、BIM信息化技术在设计阶段的应用

（1）北京市装配式公租房实验楼通过运用BIM信息化技术实现可视化模型。

可视化模型不仅可以用于设计内部交流应用，而且同甲方进行方案沟通，与传统的二维图纸及效果图方式相比，其实时可视化渲染更有效率。

图5可视化BIM模型

预制构件的构造方式可以清晰地查看其三维空间关系，其自身的物理属性也可生成可视化的数据明细表。预制墙板和楼板的构造组成部分则也可清楚地进行三维表达。

图6可视化模型

图7构件模型

（2）建立机电专业BIM模型，准确反映实际工程情况。对于尚未本土化的应用，建立适合的替代方式。

图8给排水专业模型

图9电气专业模型

图10电气局部模型

图11暖通专业模型

（3）用Autodesk Navisworks软件在Autodesk Revit模型中对墙板内各组成部分进行碰撞检测，包括“配筋碰撞检查”、“机电预埋点位碰撞检查”、“墙内管线碰撞检查”等，以及对建筑项目进行整体管线综合和碰撞检查。

图12Navisworks进行碰撞检

测图13管线综合

（4）对于工厂生产的标准构件，将建立标准构件数据库，同时将算量属性纳入标准构件属性，对于不同项目采用的标准构件可以得到算量结果。对于现场施工部分的工程量计量，采用Autodesk Revit软件的明细表功能进行算量研究，采用BIM模型作为算量参数的源头。再利用明细表功能，简洁gao效地统计装配式预制构件需要的各种信息，通过数字化技术提取构件信息并建立标准构件数据库。

图14基于Revit模型的BIM信息传递框架

（5）设计阶段的数据信息通过RFID芯片技术与生产施工环节联系。

3、在生产加工过程中，BIM信息化技术可以直观的表达出配筋的三维布筋情况，帮助工人很好的理解设计意图。而上下墙板连接主要靠外甩钢筋与连接套筒完成，因此能清楚的理解设计对连接方式的表达有助于提高工人的生产精确度，并能直接影响施工安装的精确度。

图15三维图纸指导构件生产

图16三维图纸对于不同构件配筋交接关系的局部表达

4、在施工安装过程中，构件的几何定位可以准确的在模型中反映，通过Autodesk Navisworks指导工人进行施工组织，可以更有效率的进行施工生产。

图17三维图纸对于构件拼装的模拟施工指导

5、BIM在运营维护阶段可以提供出租管理所需要的信息

（1）通过Autodesk Revit明细表功能，可以直接查看室内空间面积配比。空间关系变化后，将模型进行修改，明细表会有直接的反馈，便于运维管理对于可变数据的即时掌控。空间关系数据也可由项目数据库导出生成。

（2）住宅内部的构件移位，或者对管线进行更新、更改都可以实现及时准确的在BIM模型里得到反馈，有助于为之后的再次修改调整提供指导，也可以为运维人员提供可视化的图纸指导，这相对于传统的二维图纸普适性更高。

图18BIM模型支持设备管线安装更新即时反馈

6、BIM在住宅产业化产业链中的整体应用针对装配式剪力墙结构住宅的建筑特点，真正实现建筑的全生命周期，自设计阶段开始至运维阶段，再到较后的拆除阶段都能在同一BIM模型上完成信息整合集成。设计单位贯穿整个BIM应用的过程，一方面可以真正实现设计单位参与设计生产全过程助力住宅产业化的形成，另一方面可以将生产施工阶段的技术手段整合到设计阶段来，将接下来的生产过程进行预演，真正发挥BIM信息化应用的信息集成优势，促进产业化形成。该产业链需要各生产部门进行信息共享和交互，进行产业化战略合作。‘

7、BIM信息化家属的应用在住宅产业化过程中带来生产提效

（1）将数据库信息导入与构件项目文件相对应的族文件，再将具有参数信息的构件模型拼装组成BIM模型。

（2）根据新的项目工况要求对构件库进行新的构件增加更新，再将具备新项目信息的族文件重新组成新的建筑，将数据库信息重新导入到新建项目整体BIM模型中，便可得出相关精计算量，有效提高生产效率。在新的项目“大连万科城”中，墙板结构计算合理后，一栋装配楼的所有墙板和楼板，基于构件库模型进行的建模参数修改生成新的构件只用了2天时间。

图19基于REVIT模型的模型构件gao效使用

（3）BIM模型可以提供三维和二维的加工图纸，大大提高了设计效率。三维绘图让构件能借助Autodesk Navisworks进行碰撞检测，解决构件内部组成部分的碰撞问题。

图20BIM模型知道构件生产

（4）BIM模型提供的三维和二维的加工图纸，可以直观、有效的进行可视化指导，提高工人效率，对于生产过程也可以进一步通过BIM模型进行模拟，有效地对生产过程进行整体性控制。

图21BIM模型指导构件精确加工

（5）通过BIM模型可以进行施工模拟指导，能对工期进行有效地掌握，并对现场生产材料进行有效的分区管理，实现科学生产，减少建筑垃圾。

图22BIM模型指导现场施工

总结应用心得：

1、BIM信息化技术有利于项目信息集成，便于设计方与生产方、施工方实现信息资源共享，有利于指导生产，能有效地提高工作效率。

2、根据装配式住宅的特点，用BIM信息化技术以建筑构件作为基本单元建模为原则开始建立构件模型，再由构件模型拼装出建筑整体，这样可以有效地对每一个预制构件信息进行很好的统计，进而实现整体项目的算量统计，有利于实现产业化的整体算量统计。

3、采用通过可载入族建模的方式建立的构件模型可以重复利用，提高工作效率。

4、应用BIM信息化技术可以从多方面帮助提高设计质量，提高生产效率。针对装配式住宅特点对其有效地进行二次开发，可以从更深层次中发挥BIM信息化技术在实现住宅产业化中的作用。