BIM技术在预制装配式住宅工程中的应用.docx

大型居住社区浦江基地05-02地块保障房工程
来源：筑龙BIM网 上传人：Christinalyc 发表时间：2013年4月12日 浏览：167
【摘要】2012首届“龙图杯”全国BIM（建筑信息模型）大赛一等奖获奖项目：BIM技术在预制装配式住宅工程中的应用。　　　　　　　　　　　　　　　　

一、项目背景
1、项目名称：大型居住社区浦江基地05-02地块保障房工程
2、项目类型：居住建筑 
3、项目设计单位：上海城建（集团）公司 上海市地下空间设计研究总院有限公司
　　上海城建（集团）公司（以下简称上海城建）成立于1996年，是由原上海市政局所属的建设、设计、施工等企业合制组建而成。经过16年的改革与发展，上海城建形成了以基础设施设计施工总承包为龙头、以基础设施投资和房地产开发经营为依托的三大核心业务板块。上海城建先后承建了一批知名度高、影响力广泛的大型工程，成为上海市乃至长江角地区知名的建筑企业。在中国500强企业中，上海城建已连续7年名列市政企业前茅，在中国承包商60强中列第13位。上海城建注重科技创新，拥有较为完善的科技创新体系，在科技创新平台建设方面拥有3家国家级企业创新平台，8家市级企业技术中心，2家市级工程中心，7家高新技术企业，3家院士研究室，2家博士后工作站。年均科技投入占主营业务收入的3%以上。至2011年年底上海城建拥有授权专利350项，其中发明专利140项。近五年获得国家、部级科技进步奖54项，获得国家优质工程奖、鲁班奖、詹天佑大奖等50余项。依靠多年从事大型市政工程建设的技术优势，上海城建在越江隧道、道路桥梁、房地产投资与建设等领域拥有一批国际先进的核心技术。
　　上海市地下空间设计研究总院有限公司于1979年成立，隶属于上海城建（集团）公司，是国家建筑行业中甲级设计单位。具有建筑行业甲级、工程总承包甲级，工程咨询甲级以及市政行业（轨道交通工程）甲级资质。同时，上海市地下空间设计研究总院有限公司是上海市第一批全面质量管理达标单位，并通过ISO9001:2008版质量体系认证。
4、相关软件应用：
　　Autodesk Revit Architecture
　　Autodesk Revit Structure
　　Autodesk Revit MEP
　　Autodesk Navisworks
　　Autodesk Inventor
　　Autodesk 123D
　　Autodesk Cloud
　　TEKLA Structures
　　DASSAULT SYSTEMES CATIA
　　DASSAULT SYSTEMES DELMIA
5BIM应用评价与反馈：
　　“城建集团拥有预制装配式建筑全生命周期的产业链，各环节信息沟通显得尤为重要，BIM在全产业链的管理中起到了非常大的作用，提高了质量，节约了时间。以信息化推动建筑产业化发展，是趋势，也是挑战，BIM作为信息化的重要技术，具有极大的发展空间。”
　　　　　　　　　　　　　　　　　——上海市地下空间设计研究总院 总经理 熊　诚
　　“BIM的推广和发展，需要开发商和业主的共同努力，甚至需要整个产业链上下游的推动，因为BIM的协同设计能够极大的减少人力物力成本的投入，同时能够为下一步的工作打下坚实的基础，我相信BIM的未来一定能够光芒四射。”
　　　　　　　　　　　　　　　　——上海市地下空间设计研究总院 副总经理 王　挥
　　“BIM在项目中发挥了巨大作用：在设计阶段有效提高了效率，减少了出错率，同时也验证设计的合理性。建筑业一直在期待着向制造业一样改变其粗放型的建造管理模式，向精细化转型，从而实现建筑行业的低能耗、高效率的发展目标，现在我们认为完全可以通过在建筑全生命周期中应用BIM技术得到实现。”
　　　　　　　　　　　　　　——上海市地下空间设计研究总院 建筑分院院长 陈解华
　　“未来，BIM软件是大众化的产品，工程师能够在最短的时间内以最小的投入掌握BIM技术，而且能够很好的应用在实际过程中。”
　　　　　　　　　　　　　——上海市地下空间设计研究总院 建筑分院副院长 陆众杰
　　“BIM技术降低了项目的综合成本，项目初期产生的数据即使在项目完成很长时间之后仍然发挥作用，比如在协同设计阶段，BIM不仅极大的缩短了设计周期，而且为工程师后续的工作提供了极大的便利。”
　　　　　　　　——上海市地下空间设计研究总院 建筑信息化研究中心副主任 辛佐先
二、正文：
　　　　BIM在预制装配式住宅中的应用——大型居住社区浦江基地05-02地块保障房工程
　　项目概况
　　大型居住社区浦江基地05-02地块保障房工程用地面积20564平方米，总建筑面积51459.82平方米(地上部分44959.79平方米，地下部分6500.03平方米)。根据建设单位安排并得到政府主管部门的支持，05-02地块采用预制装配整体式混凝土住宅技术体系。住宅建筑全部由14~18层的高层住宅组成，框剪结构，预制率50%-70%。
　　项目挑战及解决方案
　　作为一个保障房项目，浦江基地05-02地块项目的挑战包括：设计、生产、施工工期紧，质量要求高。采用预制装配式技术，要在短时间内高质量地完成从设计到施工的全部工作，建筑信息的传递及协调工作尤为重要。主要挑战有三方面：第一，深化设计阶段，预制构件相互间的碰撞检查细度要精确到钢筋级别，在短时间内采用传统的人员凭借经验，观察二维图纸识别已不可能完成。第二，构件生产阶段，生产厂家对万余预制构件的图纸消化及计划、生产、供货也是一个挑战。第三，施工阶段的快速准确的构件定位，高质量的安装需要新的技术支持。
　　基于以上项目挑战，上海城建集团组建了BIM仿真研究中心，通过BIM技术，实现了信息化的项目管理。在深化设计阶段采用了信息粒度达到钢筋级别的碰撞检查，建立了基于BIM及物联网技术的PC构件生产及施工管理系统，研发了RFID芯片及现场手持设备。
图1 集团BIM应用系统图
　　1、设计阶段的BIM应用概况
　　大型居住社区浦江基地05-02地块保障房工程BIM建模（如图2所示）主要采用Revit系列三维建模软件平台，由不同的设计人员为该项目创建建筑、结构、给排水三维信息化模型，建模过程在Autodesk协同环境中完成，准确且高效。
图2 BIM协同设计
 　　Revit 系列软件支持建筑信息数据提取与挖掘功能，可快速准确的输出各种工程量统计表，为投资控制和设计优化提供便利（如图3所示）。

图3 基于Revit 模型的数据提取与数据挖掘
　　在2D环境下，每一张图纸都是一个单独的“迷你项目”，先从平面开始绘制，然后画立面、剖面，再按照项目进展更改所有的图纸。永无休止地修改、再修改成为建筑师繁重冗长工作的一个重要原因，占用了大量宝贵的时间和精力。而BIM技术改变了这种工作方式。在虚拟建筑中做设计，设计过程的核心是模型而不是图纸，所有的图纸都直接从模型中生成——图纸成为设计的副产品。每一个视图都是同一个数据库中的数据从不同角度的表现。利用虚拟建筑模型，建筑师可以根据自己的需要在任何时候生成任意视图。平面图、立面图、剖面图、3D视图甚至大样图，以及材料统计、面积计算、造价计算等等都从建筑模型中自动生成。事实上，只是根据需要从一个单一的存储了所有信息的数据库中提取所需的资料，所有的图纸都是同样的数据信息的不同表达方式，所有的报表都是对相关信息的归类和统计。 
　　运用 BIM 技术创建的虚拟建筑模型中包含着丰富的非图形数据信息，提取模型中的数据，导入各专业分析模拟软件中，即可进行结构性能分析、日照分析、风流体分析、能耗分析、消防疏散分析等，如图4所示。

图4 基于Revit BIM模型的建筑性能分析

　　在深化设计阶段，BIM完成了PC零件库、碰撞检查、动态施工仿真、深化设计自动化；在该阶段通过Revit模型导入到Tekla里，为深化设计阶段预留、预埋打好基础，并进行钢筋深化的设计。首先，由于构件是在工厂事先生产好而后运输到施工现场安装，从而对深化设计提出了相当高的要求，利用Revit的模型导入到Tekla里，把每个节点都进行智能化的碰撞检查后，避免了设计、构件制作以及现场施工矛盾。其次，在深化设计阶段参数化钢筋成为难点，因为在对BIM模型构件进行配筋的过程中，会有大量的重复工作，无数条钢筋无数次的碰撞检查，如果传统方式绘制及检查将会失去BIM的意义，但是上海市地下空间设计研究总院有限公司经过对软件的研究后，自行进行了软件的二次开发，完成了自动配筋过程，大大的提高了工作效率，并且利用基于BIM的Autodesk Revit系列软件在建筑设计阶段自动出图，节约了人力成本和缩短了作图周期。
　　2、构件生产阶段的BIM应用概况
　　BIM能够支持建筑从设计到制造的信息传递，将设计阶段产生的BIM模型供生产阶段提取和更新。BIM在构件生产阶段的显著优势在于信息传递的准确性与时效性强。这使得构件生产的精益生产技术有可能得以真正实现。以精益建造的理论体系作指导，借助BIM 的信息化平台，充分发挥BIM强大的技术功能支持与数据信息集中化存储的优势，保证项目全生命周期准确、及时、有效的信息流，才能实现精益生产的目标。
　　在构件生产，BIM完成了模具设计自动化、生产计划管理、构件质量控制，对改进传统构件生产模式有很好的补充作用。通过RFID芯片将虚拟的BIM模型与现实中的构件联系起来，实现了构件生产的集约型管理，同时也使构件有属于自己的身份证，为把控构件的全生命周期提供了重要条件。

图5 构件生产管理系统

图6 使用手持机及RFID芯片进行构件生产管理

　　3、构件施工吊装阶段的BIM应用概况
　　在设计3D-BIM模型数据库的基础，通过将施工进度数据与模型对象相关联产生具有时间属性的4D模型。借助Navisworks的API,实现基于WEB的3D环境工程进度管理。

图7 基于WEB的3D环境工程进度管理

　　采用BIM先进质量技术方法和管理经验，可以降低信息传递过程中的衰减，提高施工质量，加强施工过程中的安全管理。利用手持平板电脑及RFID芯片，开发施工管理系统，可指导施工人员吊装定位，实现构件参数属性查询，施工质量指标提示等，将竣工信息上传到数据库，做到施工质量记录可追溯。
　　4、BIM技术应用创新点
　　（1）组织结构创新
　　大型居住社区浦江基地05-02地块保障房工程有一个明显特点，即项目全生命周期均在城建集团内部单位实施，基于集团全产业链的平台，便于应用BIM技术优化项目实施过程。集团子公司上海市地下空间设计研究总院承担了项目全过程的BIM总体协调任务，为此上海城建（集团）公司组建了以上海市地下空间设计研究总院人员为核心的17人BIM团队，保证了项目的整个生命周期的运行。
　　（2）技术创新
　　BIM技术应用该项目设计到施工的各个阶段，除应用BIM软件进行建筑信息管理之外，还拓展应用了大量其他领域的技术，包括虚拟现实技术、数据分析与数据挖掘技术、物联网、三维激光扫描、云计算、移动设备、三维打印等。整合大量技术，将BIM技术带到施工现场，是本项目的一项重要实践与创新。