BIM技术在超高层装配式建筑论证阶段的应用实践——以南约百纳商业用地项目为例.pdf

建筑经济CONSTRUCTION ECONOMY第 44 卷第 S1 期2023 年 7 月Vol.44 No.S1Jul.2023摘要：目前BIM技术在装配式建筑项目中的应用主要集中在设计、施工、生产环节上，而在装配式项目前期实施论证阶段的应用却较为少见。以南约百纳商业用地项目为例，介绍BIM技术在项目装配式实施论证阶段中重点论证内容的应用，详细论述BIM技术在此阶段中的应用成效。结果表明，BIM技术应用能为实施论证工作提质增效，整体周期提速，在装配式建筑实施论证阶段有很高的应用价值。关键词：超高层；装配式建筑；实施论证；BIM技术；预制构件中图分类号：TU17；TU741文献标识码：A文章编号：1002-851X（2023）S1-0297-04DOI：10.14181/ki.1002-851x.2023S1297Application of BIM Technology in the Implementation Demonstration Stage of Super High-Rise Prefabricated Building：A Case Study of Nanyue Baina Commercial Land ProjectWEI Bowen1，HU Xiaofei1，MAO Zongjun2，OU Yangling1，YANG Senlin2，WU Wanqiu1（1.Urban Planning&Design Institute of Shenzhen，Shenzhen 518000，China；2.Shenzhen Branch of Wuchuan Lulu Construction Engineering Co.，Ltd，Shenzhen 518000，China）Abstract：At present，the application of BIM technology in assembly building projects is mainly focused on design，construction and production，while the application in the pre-assembly project implementation demonstration stage is less common.Taking the Nanyobaina commercial land project as an example，this paper introduces the application of BIM technology in the demonstration phase of the project and discuss in detail the effectiveness of BIM technology in this phase.The results show that the application of BIM technology speeds up the overall implementation demonstration cycle，improves the quality and efficiency of the implementation demonstration work，and has high application value in the implementation demonstration stage of the assembly building.Keywords：super high-rise building；prefabricated building；implementation demonstration；BIM technology；prefabricated component1引言近年来，深圳装配式建筑项目规模逐步扩大，全市新出让住宅用地项目、人才住房和保障性住房，全面实施装配式建筑。根据 关于做好装配式建筑项目实施有关工作的通知（深建规 2018 13号）有关要求，项目在初步设计完成后，建设单位需要进行装配式建筑评分，并编制装配式建筑项目实施方案，完成装配式实施论证评审，最大程度满足各技术项最低评分及技术总评分的要求。其中论证过程中实施方案的编制与装配式建筑技术的评分需要建设单位主导，设计单位、施工单位、专业分包单位配合完成。然而与传统项目的设计流程相比，装配式建筑前期的设计流程更复杂、更精细、更综合，增加了实施方案编制、构件图设计等重要环节，使得整一个装配式实施论证过程时间非常紧张，协调难度大，论证通过与否关作者简介：韦博文，主创工程师、注册二级市政建造师，主要研究方向：建筑工程信息化、BIM技术应用研究。BIM技术在超高层装配式建筑论证阶段的应用实践以南约百纳商业用地项目为例韦博文1，胡晓飞1，毛宗均2，欧阳玲1，杨森林2，吴婉秋1（1.深圳市城市规划设计研究院股份有限公司，广东 深圳 518000；2.吴川市陆陆建筑工程有限公司深圳分公司，广东 深圳 518000）建 筑 经 济2023年298系到后续项目能否正常建设。BIM技术发展至今，在装配式设计、施工等领域的应用已较为成熟，因此提出采用BIM技术作为重要的辅助手段，保障装配式实施论证评审过程。2BIM技术在装配式建筑中应用的现状装配式建筑技术于2002年被引入建筑业，与其他建筑方式相比，装配式建筑具有极大的优势，可以规范设计生产模式、实现标准化设计，以工厂预制构件生产取代了传统的建筑施工工艺，在设计-建造-采购一整套环节上进行有效的协同，大大提高了建筑的生产效率。而BIM技术在我国在2012年才开始应用广泛，BIM技术具有很强的泛用性，能应用不同领域。将BIM技术与装配式建筑工程相结合，可以解决由于设计、施工、构件加工、连接不足等各种原因造成的资源浪费问题，目前国内已有众多成熟的装配式建筑BIM技术应用案例。吴天宇等采用全设计阶段标准化设计对住宅楼项目进行有效管控，在户型标准化设计、装配式结构设计、装配式装修设计等均展开BIM设计应用，使得项目高效顺利完成。郭卫等在中海丽春湖墅项目将BIM技术应用于施工全过程管理，在深化设计、碰撞检查、进度模拟，重难点部位的可视化模拟等深度应用，实现高密度、大体量、群体性装配式建筑工程项目施工全过程的精细化管控，具有良好的经济与社会效益和推广应用价值。张佳盛等通过BIM-RFID集成技术在预制构件生产运输方面进行管理和应用，加强了构件厂与项目方构件生产的信息交流，保证了现场预制构件施工进度。马晨光等在商业办公楼项目探索了BIM技术在装配式结构中的应用，提出基于BIM技术的装配式结构设计方法，利用BIM技术对装配式预制构件集成化设计和工程量数据统计，并阐述了现阶段装配式结构BIM技术应用的不足。从上述研究案例可知，BIM技术在装配式建筑中的应用更多还是集中在设计、施工、生产方面，在前期报批报建的实施论证阶段却较少应用。本文以南约百纳商业用地项目为例，探索项目装配式实施论证阶段的BIM技术应用，期望对BIM技术在装配式建筑领域增添有价值的参考经验。3BIM技术在装配式建筑论证阶段中的应用3.1项目装配式概况南约百纳商业用地项目位于深圳市龙岗中心城东部、宝龙高新园西部，宝荷路与碧新路西北角，紧邻龙岗中央科学公园。规划总用地面积为85301.01平方米，项目开发建设用地总计容建筑面积499745平方米，共11栋楼，装配式建筑高度最低为137.85米，最高为199.5米，类型涵盖商品住宅、公寓以及写字办公楼，11栋楼均实施装配式建筑，预制构件种类主要是预制外墙、预制空调下挂板、钢筋桁架楼承板、预制楼梯、预制内隔墙条板，项目预制构件总数达5795件，是宝龙片区目前最大体量的超高层装配式建筑群。3.2实践应用过程3.2.1预制构件设计根据南约项目初步装配式构件图纸建立标准层以及预制构件BIM模型，精细度以LOD300即可，通过分析及优化预制构件与现浇结构之间的连接节点，包括构件顶部、底部、两侧的节点是否存在不合理、碰撞等问题（如图1），避免后期出现节点大改影响评审周期。其中预制构件BIM模型采用Revit结合Dynamo可视化编程语言建立，设计师无需花费大量时间在程序语言的学习上，只需将编程逻辑用直观的逻辑节点进行连线，便可在Revit中进行参数化建模、模型批量处理等操作，大幅提高三维建模效率。同时基于预制构件族出具的预制构件图纸比传统的设计方式更提高效率，传统装配式设计人员在一个构件局部出现修改时需要核对该构件的整套视图，有时候甚至不得不对整个构件图纸进行修改，这大大地增加了设计人员的工作量而且其产生错误的几率也会因此而增大。3.2.2预制构件生产分析预制构件设计往往由装配式建筑设计单位负责，但预制构件的生产则由构件厂负责，两者容易就预制构件设计问题出现分岔，设计单位更考虑建筑功能，构件生产单位则更考虑构件如何保质保量地生产。预制构件的生产质量是影响建筑整体装配质量的关键因素，前期必须考虑预制构件的生产设计，前面在预制构件节点设计完成后，结合生产模具模型，与建设单位、设计单位、生产单位共同商讨构件生产时可能遇到的问题，重点分析构件振捣方法和摆放方向（图2），提前规避不合理的设计，避免实际生产时出现振捣不到位，缺棱掉角等问题。针对本项目预制空调板及预制外墙（门挂板）比较特殊造型的预制构件，通过基于BIM模型的分析法能解决各方对空间理解上的不足，也能在评审会上让评审专家更直观地理解与提出建议。3.2.3吊重计算与塔吊选型项目11栋超高层均为装配式建筑，构件总数达5795第 44 卷第 S1 期299件，现场预制构件吊装任务非常繁重，如何保证预制构件的吊装流水、安全、质量是项目重难点之一。在实施论证期间，必须考虑预制构件的吊装问题，因此针对塔吊的选型是评审在施工方面最看重的内容。首先在装配式建筑BIM模型里，通过快速自动统计各个构件体积，计算得出各个构件的吊重，再结合吊装时采用的吊具（通常以1.0吨计算），获得整个构件吊装时的最大重量。根据最大重量选取塔吊型号为W7020-12E、W7527-16D，综合考虑预制构件现场堆放位置、构件运输车停放位置以及群塔防碰撞允许范围，在总平面BIM模型里放置可自动调节半径的参数化塔吊，最后基于BIM模型出具塔吊平面布置图以及吊重分析图（如图3），配合实施 论证。3.2.4铝模与爬架体系复核考虑到装配式建筑结构的整体性以及工期需求等因素，项目11栋超高层建筑均选定铝合金模板体系和集成式附着工具式脚手架（TC-8型）体系作为装配式建筑施工保障，其中工具式脚手架属于装配式建筑技术评分的第五项装配化施工的重点评分内容，采用即可获 两分。装配式实施论证过程需要铝模、爬架单位协同配合，负责对实施过程中专业问题答疑。传统模式下，铝模单位采用iPM软件进行三维配模设计，附着式工具式脚手架（爬架）的设计常用各家自研的智能软件进行设计，但是这都是专业单位为满足实施论证评审而临时设计的三维模型，模型格式无法互通，缺乏协同分析作用，难以考虑预制构件与铝模、爬架之间连接的问题，例如预制构件侧面紧贴外围剪力墙时，铝模的加固方法如果考虑不周，就会容易出现漏浆、构件移位等问题。基于上述问题，在实施论证阶段就应利用BIM技术的协同优势提前分析，铝模三维配模可采用铝巨人2018或PKPM-LMB设计，铝巨人2018可基于Revit进行配模设计，PKPM-LMB产出配模模型转换与Revit互通的格式，而爬架三维模型可在Revit里搭建，重点建立设计节点处的立杆、附着导向座、倒挂葫芦、水平桁架，其余类似翻转防护网框、走道板可粗略建模。然后结合装配式预制构件BIM模型、塔楼建筑结构专业BIM模型、塔吊附墙深化模型，在Navisworks将五者进行协同碰撞分析，重点复核每个标准预制构件所处位置五者的空间碰撞关系。基于此种BIM协同方式，在实施论证阶段就可提前考虑设计不合理问题，判断施工难易度，完成论证评审答疑回复。3.2.5总平面运输路线模拟由于装配式预制构件的运输到场时间、路线会影响到现场的安装进度，因此利用BIM技术对预制构件的运输进行策划和模拟，以南约百纳商业用地项目06地块、12地块为例，共提出三个运输路线策划：（1）运输路线1构件车从西侧1#大门主入口进入双向主路，待构件卸车完毕倒车出主入口并驶入积谷田路，该条路线主要供1栋二单元塔楼构件车辆卸载及运输；（2）运输路线2构件车从西侧1#大门主入口进入双向主路，沿项目北侧围墙途经1#塔吊、2#塔吊覆盖范围，再左转驶出积谷田路或者直行驶出宝荷路，该路线主要供1栋二单元、图1预制外墙、预制空调下挂板节点分析图2构件振捣分析模型韦博文，等BIM技术在超高层装配式建筑论证阶段的应用实践建 筑 经 济2023年3001栋一单元塔楼构件车辆运输使用；（3）运输路线3则是构件车由项目北侧高科西路从2#主入口驶入，再直行驶出宝荷路，该路线主要供1栋一单元塔楼构件车辆运输使用。将总平面BIM模型导入3DMax软件进行路线动画制作，有助于提高对三条预制构件运输路线的理解，直观地分析路线与现场结合的情况，验证运输路线可行性，同时作为装配式实施论证会上必须演示的汇报材料之一。3.2.6应用小结BIM技术在南约百纳商业用地项目装配式实施阶段的应用成功辅助了项目的装配式建筑实施论证评审过程，使得论证评审一次通过，比传统实施论证周期提前了20%，省去了大量沟通时间成本，减少了各方参与路途长远的会议次数，得到了评审团以及各方人员的一致好评。通过BIM技术辅助预制构件设计与生产分析，大大提高了装配式设计人员工作效率，解决了传统二维图纸出图效率低的问题，消除传统构件生产单位对建筑设计不考虑实际的歧义。涉及施工的论证部分，依托BIM技术在吊重分析、塔吊选型、运输路线、装配化施工体系方面的应用，为业主方与评审团验证了后期装配式实际建造落地的可能。4结语通过此次南约项目实施论证BIM技术应用实践，得出以下结论：（1）目前BIM技术在装配式建筑实施论证阶段仍处应用较少，主要由于装配式政策时刻在更新，所论证内容层次、重要性均有所不同，未来应紧跟步伐，需要充分发挥BIM技术的优势，针对性、选择性地进行应用。（2）BIM技术在装配式建筑项目中的应用是一种辅助性的高效管理手段，充分发挥BIM技术的集成性、协同性，优化了传统实施论证流程，提取了重点论证内容做抓手应用，在保证现有评审周期最终节点的基础上，为实施论证工作提质增效，按期完成论证评审。高效的管理手段使得整体实施过程得到较大的提升，对现状论证工作有很好的指引和促进作用。（3）通过本项目的应用实践，将BIM技术应用于实施论证过程，取得了较好的项目效果。探索了BIM技术在装配式建筑实施论证阶段的相关应用，填补了BIM技术在装配式前期实施论证阶段的空白，为装配式建筑领域的BIM技术应用积累了经验，增添了一份新的参考 实例。参考文献1 吴天宇，潘敏华，刘沛允.北京城市副中心职工周转房朗清园项目装配式结构设计探讨J.建筑结构，2022（S2）：1573-1577.2 郭卫，李芒原，乔海洋，等.基于大体量、高密度、群体性装配式住宅工程施工全过程推演研究与应用J.建筑结构，2022（S1）：3013-3020.3 张佳盛，钟佳，许斌，等.装配式建筑工程中BIM与RFID技术集成与改进的研究应用J.施工技术，2019（6）：11-15.4 马晨光，阎强强，王晶秋，等.BIM技术在装配式结构中的探索和应用J.建筑结构，2022（S1）：1926-1929.5 文志彬，罗毅，吴琴锋，等.基于Dynamo的桁架钢筋混凝土叠合板参数化设计J.建筑结构，2022（18）：128-132.图3塔吊选型布置及吊重分析图