BIM技术在钢结构模块化建筑工程中的应用

BIM技术在钢结构模块化建筑工程中的应用
发表时间：2016-04-14T11:18:40.627Z 来源：《工程建设标准化》2015年12月供稿作者：赵飞李渤生杨超王艳
[导读] 山东莱钢建设有限公司如今BIM技术的发展与应用，已被公认为继CAD技术之后建筑业的二次科技革命.
（1.山东莱钢建设有限公司，山东，青岛，266071）
【摘要】如今BIM技术的发展与应用，已被公认为继CAD技术之后建筑业的二次科技革命，十八大以来，国家高度重视信息化产业发展，住房城乡建设部大力推动BIM技术在建设行业的应用；模块化建筑体系的专利技术又代表了目前世界上最先进的住宅设计和建造水平，也是目前国际上最先进和最彻底的住宅产业化、工业化的建筑模式。

如何将两者有机结合是本文重点阐述的内容；本文主要介绍了BIM技术针对钢结构模块化建筑工程的特点，在多专业协同设计、结构预留孔洞、三维碰撞检查、虚拟施工模拟、工程量预算、三维技术交底等方面的应用，从而有效地提升项目精细化管理水平。

【关键词】BIM应用；钢结构；模块化建筑
引言
建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。

它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。

如今BIM技术的发展与应用，已被公认为继CAD技术之后建筑业的二次科技革命，十八大以来随着国家高度重视信息化产业发展，住房城乡建设部大力推动BIM技术在建设行业的应用，加之国家“十二五”规划明确提出节能减排目标，为缓解资源消耗，全国各级政府纷纷出台相关绿色建筑激励政策，推进绿色建筑工作的不断深入，大力发展建筑工业化。

而模块化建筑体系作为目前国际上最先进和最彻底的住宅产业化、工业化的建筑模式，可以说将BIM技术应用到模块化建筑领域能够充分发挥出两者的优势，对推动我国住宅产业化、工业化进程有着深远的意义。

BIM技术应用大多以多专业协同设计、结构预留孔洞、三维碰撞检查、虚拟施工模拟、工程量预算、三维技术交底等方面为普遍切入点。

本文结合我公司承建的某钢结构商业会所工程，浅谈BIM技术在钢结构模块化建筑工程中的应用。

一、工程概况及特点
我公司承建的某钢结构商业会所工程项目，该工程设计为三层，建筑面积约204平方米，采用钢结构模块化建筑方式集成化建造，运用BIM技术进行建筑、结构、水电暖等多专业协同一体化设计，交付条件为精装修；主体采用6个钢框架订制模块组合而成（每层2个模块）如图1所示；内外墙等围护部件采用轻钢龙骨內加保温材料复合墙板，楼地面及屋面采用钢框架夹层复合地板及屋面板；本工程由于采用集成化、模块化建造，其主要的特点和难点有：
1.1本工程除了独立基础和屋面防水面层需要在现场施工完成外，主体结构、内外墙等围护结构、门窗及室内外精装修等工作都是在工厂流水线上完成，集成化程度高达95%，对一体化设计要求很高如图2所示。

1.2本工程为精装修交付工程，其包含的强弱电、给排水、暖通、消防等系统，涉及的专业多，多工种作业，交叉施工多，技术交底协调难度大。

1.3本工程部件集成化程度高，机电管线的布置大多在楼板、结构梁、内外墙体内，该部位开孔洞尺寸必须准确无误，要求综合管线排布方案在施工前多次模拟优化。

1.4本工程工期短，质量要求高、投资造价控制严。

图1 该工程模块划分图
二、BIM技术在本工程中的应用
Revit是Autodesk公司一套系列软件的名称。

Revit系列软件是一种领先的建筑信息模型(BIM)软件，它是智能、三维、参数化的基于对象的CAD系统，可帮助建筑设计师设计、建造和维护质量更好、能效更高的建筑。

利用BIM能够帮助建筑师减少错误和浪费，以此提高利润和客户满意度，进而创建可持续性更高的精确设计。

Revit系列BIM软件其多专业协同设计特性，能够优化团队协作，使得建筑师与工程师、承包商、建造人员与业主更加清晰、可靠地沟通设计意图；其智能的碰撞检查功能，使得多专业设计冲突碰撞问题更容易检验和化解；其高效快速的统计功能，能够得到精准的工程预算，有效控制项目成本。

图2 该工程多专业一体化协同设计图
2.1 确定项目建筑设计方案
在方案阶段，通过BIM软件Revit平台进行项目初步建筑设计，并创建项目Revit建筑BIM模型，然后将Revit建筑BIM模型通过第三方插
件导入到虚拟现实软件Lumion中，通过其强大的实时3D可视化工具，创建出项目效果图及建筑方案演示动画，通过此与客户进行有效沟通，可以让客户快速直观准确的了解产品的方案设计，确定最终方案。

如图3所示
图3 该工程建筑方案确认图
2.2 多专业协同一体化设计
与客户沟通后，按照最终确定方案，在BIM软件Revit平台上各专业进行项目协同设计，Revit多专业协同的最好方式就是工作集，工作集主要是提供一种工作共享的方式，将一个专业的设计快速反映到其它的专业中去，让自己的设计意图，设计进度反馈给其它专业并进行信息共享，比如本工程BIM组包含建筑、结构、水电暖三位成员，小组以工作集的方式进行工作共享，那么，水电暖工程师在进行自己的设计或建模过程中能在自己的项目文件中查看其它两个专业的进展情况，只需要将本地文件与中心文件同步即可，同样，自己对模型进行的任何修改都能通过同步到工作集的方式反馈到其它专业的项目文件中，这样可大大提高协同工作效率。

BIM小组通过工作集的方式可高效的创建出各专业的BIM模型如图4所示。

图4 该工程各专业BIM模型
2.3 综合结构预留孔洞
本工程为钢结构模块化建筑，由于受交通运输高度限制，为保证房间空间净高，每个模块的吊顶均在一次结构设计中给预留空间，不再进行装修阶段吊顶的二次结构设计，这样各类管线需要布置在楼板结构层中，楼板结构钢梁、C型檩条、轻钢龙骨上均需要预留孔洞，各类孔洞共计约780个如图5所示，运用BIM技术，将各专业BIM模型在Revit平台上整合，可精确定位孔洞的详细位置，在此基础上深化形成综合结构预留孔洞布置图。

图5该工程主体钢结构BIM模型预留机电专业孔洞2.4 三维碰撞检查
在传统的二维图纸设计中，各专业图纸会审时，较难发现不同专业之间的碰撞问题，特别是结构与综合管线的碰撞干涉问题，而这些问题往往只有在施工过程中才被发现，由此带来大量返工，造成人财物的大量浪费，而且延误了工期，致使项目成本难以控制。

本工程应用BIM技术，将各专业BIM模型在Revit平台上整合，进行三维碰撞检查，在此基础上对三维管线深化设计，优化布置方案如图6所示，彻底消除管线的硬碰撞、软碰撞问题，减少在施工阶段可能存在的返工的可能性，保证了室内管线的间距和吊顶标高。

施工人员可以利用碰撞优化后的三维管线方案，进行施工交底、模拟施工，有力的保证施工进度。

图6 该工程结构专业与给排水专业碰撞检查
2.5 虚拟施工交底指导
针对传统施工管理模式下，技术方案无法细化、不直观、交底不清晰、图纸审核不仔细，施工过程损耗大的问题。

本工程利用BIM模型的虚拟性与可视化，借助4D虚拟动漫技术呈现技术方案，使施工重点、难点部位可视化、提前扑捉施工难点，避免返工现象；模拟展现施工工艺，三维模型技术交底如图7所示，提升结构、水电暖、建筑精装修等各专业协同沟通效率；模拟施工流程，优化施工过程管理。

通过采用BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场监测，大大减少了施工质量问题、结构安全问题，减少了返工和整改，确保工程质量，加快施工整体进度，从而提高了项目精细化管理水平。

图7 该工程给排水专业三维模型技术交底
2.6 工程量预算
Revit软件创建的BIM模型是以建筑物的建筑构件分类别、分层创建的，完全是按照真实建筑物的实际建造过程模拟创建，并且具有建筑物所具有的真实的物理信息，故Revit可以自动提取各种建筑构件、房间和面积构件、注释、修订、视图、图纸等图元的属性参数，并以表格的形式显示图元信息，从而自动创建门窗、机电设备等构件统计表，装修材质明细表等各种表格如图8所示，而且还可以在设计过程中的任何时候创建明细表，明细表也会同步自动更新以反映对项目的修改，这样BIM小组成员多人协同工作，可以快速精确统计出不同阶段的建筑工程量，并考虑相互扣减及空间位置关系。

极大的提高了工作效率，为数据获取进行项目成本管控提供了极大的帮助。

图8 该工程机电设备明细表
三、结论
随着BIM技术和模块化建造技术在建筑工程中应用的不断深入，工程质量、进度能够得到进一步保证，并加强了工程造价的过程管控，必将带动建筑工程在设计标准化、产品模数化、生产工业化、施工装配化、管理信息化迈上一个新的台阶，从而有力推动我国住宅产业化、工业化进程。

参考文献：
[1]任锦龙，毛路，荣慕宁：BIM技术在工程中的综合应用，建筑技术，2012.（11）
[2]丁蕤：BIM技术在酒店改造综合机电工程中的应用，安装，2013.(9).
[3]史育童，方项伟，谢会雪：BIM技术在某大型商业综合中心工程中的应用，建筑技术，2013.（10）。