本项目为苏州市虎丘C地块保障房建设项目11#住宅，建筑面积8219.56m²，地下一层，地上18层，总高59.7m，结构类型为装配整体式剪力墙结构，抗震设防烈度七度，抗震等级三级，建筑设计使用年限50年。本工程按民用建筑工程设计等级为居住建筑一级，建筑耐久年限50年，耐火等级地上二级、地下一级;屋面防水等级I级，项目的三维效果如图1所示。

图1 建筑三维模型

2 BIM技术在装配式建筑中应用的基本技术路线

现阶段装配式建筑的设计流程，不少设计院是在传统设计基础上增加了构件的拆分及深化设计，尽管设计方法比较成熟，但由于装配式项目加工和装配的精细化程度较高，协调难度较大，如按照传统设计方法和施工手段，造成大量的信息不对称，严重影响了建造的效率和质量。基于BIM技术的装配式设计，优化了传统的设计流程，其最大的特点利用BIM模型库，采用模块化的设计手段，将整个设计流程串联起来，从而提高设计效率。首先运用建筑信息化BIM技术对建筑物前期的方案进行日照采光、自然通风等性能化分析，选择最优的户型组合方式。根据建筑模型进行结构部分以及MEP部分的组装，再将全专业的BIM模型导入到Navisworks、PKPM－BIM等专业软件，计算分析整体模型的结构和造价的合理性。最后，在BIM模型库中选出相匹配的构件模型进一步深化调整，优化后的信息传递至加工厂进行批量生产。BIM技术的应用贯穿了装配式建筑的模块化设计、加工和装配的全过程，其数据高度集成，提高了装配式建筑施工效率，具体的实施流程如图2所示。

图2 基于BIM的装配式建筑设计施工应用流程

3 BIM技术在装配式建筑设计阶段应用

3.1三维可视化协同设计

装配式建筑是集设计、生产、施工、装修和管理为一体的集成化建筑，相较于传统建筑集成化程度较高，全生命周期的各阶段都需要各专业人员共同配合才能完成项目建设。如按照传统的二维协同化设计，以二维图纸交付，将存在信息沟通不畅，造成较多的错漏碰缺等设计问题。为此，本项目在设计的过程中，采用了工作集协同设计方式，通过工作集将项目的建筑、结构和机电进行分解，将分解的子项目分配给多人协作完成，如双方设计内容有交叉，可以直接基于三维模型进行线上交流，向对方发送申请编辑权限请求进行修改，最后将完成的设计成果通过局域网同步上传到服务器的中心文件，实现专业间及专业内部之间设计信息的有效传递和交流，减少设计变更。因此，基于BIM技术可视化协同设计特点，能串联起装配式建筑设计、生产、施工、装修和管理的全过程，使得设计过程运转流畅，实现了BIM技术的真正价值，有利于装配式建筑精细化施工和管理，提高了建造效率。

3.2预制构件深化设计及校验

由于装配式建筑的特点，BIM模型整体拆分界面不明确，单一预制构件族设计完成后，在模型组装的过程中容易出现构件拼装碰撞，尤其是构件外露的钢筋在墙板、梁柱交界处，极易产生钢筋的位置冲突，此外灌浆套筒和连接钢筋也容易产生错位，同时预制构件设计过程中机电管道洞口未预留，使得水暖电部件和预制构件发生冲突，需要现场重新开槽开洞进行安装，影响施工进度。为避免出现上述问题，在本项目中将Revit创建的模型导入到PKPM－BIM协同设计平台，采用PKPM－PC拆分模块对模型进行三维拆分，拆分过程中同时考虑运输尺寸、吊装的重量以及装配的模数化，匹配工厂和构件库中现有的构件。当墙、板、柱和楼梯等预制构件完成拆分后，将预制构件进行三维预拼装，最后将拼装后的模型整合到Navisworks平台，进行碰撞检测、施工模拟，提前发现施工过程中可能出现的冲突问题，从而深化调整，最终将优化的预制构件通过软件PKPM－PC导出加工详图和材料统计表，将BIM模型深化数据信息提供给构件厂智能化加工，提高装配式建造效率，预制墙板构件深化模型及加工图如图3、4所示。

图3 预制构件NQY30－2墙板深化模型

3.3管线分段和支吊架设计

在机电设计阶段，采用品茗HiBIM机电深化功能对本项目的水暖电专业进行了深化设计，依据优化后的全专业模型进行机电预制和管线分段，分割范围结合实际采用了单根、整段管线，以及管线类型的方式进行分割，暖通、桥架以及管道分段连接采用了风管法兰、桥架连接片和管道卡箍连接方式，通过对分段的管线进行编号、管线统计和预制

图4预制构件NQY30－2墙板加工图

出图，得到了本预制机电工程安装工程量和下料加工图，为项目后续施工提供了准确的资源采购计划，避免工期延误。

在机电安装准备阶段，本项目提前进行支吊架设计、选型和布置(如图5)，并进行承载力验算，对不合理的进行调整直到验算通过，最后导出支吊架计算书，作为验算的记录报告。在验算过程中主要设置支吊架规格、管线的规格类型、材质密度以及支吊架的布置间距，通过验算，可以得出支吊架的选型和布置是否符合规范的要求，如图6表示支吊架跨度验算不满足要求，主要由于支吊架布置间距3m超过了最大间距2.6m要求，其它杆件、焊缝、膨胀螺栓以及根部底板满足验算要求。优化调整验算通过后，对支吊架进行编号、按楼层统计支吊架规格数量、长度和重量，提高了支吊架施工效率。

3.4立面砌体排砖深化设计

由于装配式建筑精细化施工的要求较高，为了使砌体砌筑精准定位达到设计的效果，必须提前做好策划。本项目采用基于Revit平台的HiBIM软件土建深化功能，对外墙砖块进行精准定位(见图7)，根据项目的要求，实现一键智能砌体排砖，直接指导施工。通过应用BIM技术的可视化砌体排砖功能，设置砌体墙、塞缝砖、导墙的材料类型，调整相应的尺寸，结合现场实现砌体墙的单面和多面墙排砖、同时根据砖匹数修改构造柱槎高，导出砖的excel形式的材料统计表(表1)和砌体排砖CAD大样图(见图8)，根据计算出的砌体砖，塞缝砖以及导

墙砖的使用量，制定了准确的材料采购量计划，在项目中指导工人精准施工，节约材料的消耗量，使砌体施工美观。排砖的过程中还考虑了砌体墙内设置有构造柱、圈梁以及翻边的情况，优化砖的最终排布方案，方便工人施工，最大化节约材料。

图5暖通分段和支吊架设计三维效果

图6支吊架验算

未完待续……

内容来源：土木建筑工程信息技术 2021年8月

作者：王会 连云港职业技术学院

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