预制构件深化设计中的BIM应用

BIM是指创建并利用数字技术对建设工程项目的设计、建造和运营全过程进行管理和优化的过程、方法和技术。BIM以三维数字技术为基础，以三维模型所形成的数据库为核心，不仅包含了各个专业设计师们的专业设计理念，而且还容纳了从设计到施工乃至建成使用和最终拆除的全过程信息，集成了工程图形模型、工程数据模型以及和管理有关的行为模型。BIM是一个面向对象的，参数化、智能化的建筑物的数字化表示，支持建设工程中的各种运算，且包含的工程信息都是相互关联的。

BIM实现了“模型等于图纸”“模型高于图纸”的目标，具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。采用BIM技术不仅可以实现设计阶段的协同设计，施工阶段的建造全过程一体化和运营阶段对建筑物的智能化维护和设施管理，同时打破从业主、施工单位到运营方之间的隔阂和界限，实现对建造全生命周期管理。

装配式建筑是一个系统的集成，BIM技术具有信息集成优势，在工程总承包管理模式下，应用BIM技术利于装配式建筑的设计、生产、装配、运维的系统一体化协同发展。利用BIM的三维可视化、一体化协同平台，基于多专业、多环节信息共享，实现建筑、结构、机电、装修的一体化，设计、加工、装配一体化。

目前BIM软件的分类没有一个严格的标准和准则，主要参考美国总承包协会（AGC）的资料。按功能划分，如表5-6所示：

表5-6　BIM常用工具

1.拆分设计

在装配式建筑中要做好预制构件的“拆分设计”，俗称“构件拆分”。传统方式下大多是在施工图完成以后，再由构件厂进行“构件拆分”。实际上，正确的做法是在前期策划阶段就应介入，确定好装配式建筑的技术路线和产业化目标，在方案设计阶段根据既定目标依据构件拆分原则进行方案创作，这样才能避免方案性的不合理导致后期技术经济性的不合理，避免由于前后脱节造成的设计失误。BIM信息化有助于建立上述工作机制，为装配式建筑提供强有力的载体，从设计出发考虑模型的拆分，而非用传统的仅靠构件厂商来完成的方法。图5-9为基于BIM的预制构件拆分设计示意。

图5-9　基于BIM的预制构件拆分设计

2.协同设计

通过协同设计建立统一的设计标准，包括图层、颜色、线型、打印样式等，在支持多样数据端口的企业信息化平台基础上，设计团队各个专业所有人员可以同时在一个项目文件上工作，从而减少现行各专业之间（以及专业内部）由于沟通不畅或沟通不及时导致的错、漏、碰、缺，真正实现所有图纸信息的一致性，实现一处修改其他自动修改，提升设计效率和设计质量。同时，协同设计也对设计项目的规范化管理起到重要作用，使得进度管理、设计文件统一管理、人员负荷管理、审批流程管理、自动批量打印、分类归档等一系列流程均可在信息化平台上全部完成。图5-10为基于BIM平台的协同设计示意。

图5-10　基于BIM平台的协同设计

3.碰撞检查与规避

装配式混凝土建筑设计过程中，要保证每个预制构件到现场拼装不发生问题，靠人工进行校核和筛查显然是不可能的。但BIM在设计阶段就可以较好的规避风险，利用BIM模型可以把可能发生的现场冲突与碰撞在设计阶段中进行事先消除。传统的二维施工图纸无法精确定位钢筋的位置，在绑扎钢筋时经常会有碰撞发生。在BIM模型中能够检查钢筋碰撞，得出碰撞报告，在交付施工图之前将碰撞调整至最低。图5-11为碰撞检查示意：

图5-11　碰撞检查

4.预制构件生产

用深化设计软件生成3Dpdf，同时可导出构件图、生产数据、物料清单信息、IFC（Industry Foundation Classes）格式文件等。IFC是当前主导的BIM构件技术标准，通过IFC文件解析器可以进行IFC文件数据读写，与兼容IFC标准的应用软件进行数据交互，实现预制构件信息的导入与导出，最终实现BIM信息模型到预制构件制造的数据传递。

项目施工管理人员根据项目布置图规划安排施工安装顺序，并以任务分配书的形式提交给生产管理人员并确定生产时间，生产管理人员根据生产计划和工作日程安排，将深化设计数据转换成流水线机械能够识别的格式后进入生产阶段。实时监控生产过程，采集各个生产工序加工信息（作业顺序、工序时间、过程质量等）、构件库存信息、运输信息。信息汇总分析以供再优化及管理决策。

5.现场装配信息化管理(www.xing528.com)

基于BIM设计模型，通过融合无线射频（RFID）、物联网（IOT）等信息技术（图5-12），实现构件产品在装配过程中，充分共享装配式建筑产品的设计信息、生产信息和运输等信息，实时动态调整、实现以装配为核心的设计—生产—装配无缝对接的信息化管理。

图5-12　RFID无线射频技术

通过构件的预埋芯片，实现基于构件的设计信息、生产信息、运输信息、装配信息的信息共享，通过安装方案的制定，明确相对应构件的生产、装车、运输计划。

6.施工指导

在深化阶段可对复杂构件和复杂节点（如大难度吊装、隐蔽工程）等情况，使用BIM（如Revit，3DMAX）等软件进行图形影像化的模拟，供设计深化交底和施工指导使用，以达到增加复杂建筑系统的可施工性，提高施工生产效率，增加复杂建筑系统的安全性。图5-13为三维可视化模型。

图5-13　三维可视化模型

7.预制率计算

BIM构件可被赋予信息，可被用于计算、分析或统计。BIM集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据，是对该工程项目相关信息的详细表达。通过BIM可方便的统计装配式结构的预制率，如图5-14、图5-15所示。

图5-14　装配式结构BIM模型

8.深化设计族库

图5-15　预制率计算结果

企业随着项目的开展和深入，都会积累到一套自己独有的族库，如参数化标准典型节点、标准构件以及预留预埋件等，按照其特性、参数等属性分类归档到数据库，储存到企业信息化平台，方便在以后的工作中，可直接调用族库数据，并根据实际情况修改参数，可有效提高工作效率（表5-7）。族库可以说是一种无形的知识生产力，族库管理已经超出了REVIT族库的概念，可以囊括知识库、问题库，可以如图书馆索引一样进行索引，并于引用和查找相关的文件。族库的质量，是相关行业企业或组织的核心竞争力的一种体现。

表5-7　预制构件族库

库管理由专门的库管理员完成建库和维护工作，其他BIM设计人员只需要使用即可，对于BIM建模人员，只需要在界面搜索调用即可。库管理员可以建立各专业标准的构件库和文档库，同时可以添加相关的访问权限，保证企业智力资产的安全。

库分类管理比较灵活，可以按照专业进行分类管理，例如电器专业可以分为插座、桥架配件、消防电气、灯具等类别，灯具也可以细分为子类，并设置有分类路径，便于专业人员查阅。对于不同分类零件的访问记录，使用记录和相关的技术说明文档均可关联起来。