姬麗苗 張德海 管梽瑜

(沈陽(yáng)建筑大學(xué)BIM中心，沈陽(yáng) 110168)

1 建筑產(chǎn)業(yè)化

建筑產(chǎn)業(yè)化是以工廠生產(chǎn)的方式來(lái)建造房屋建筑，把房屋作為工廠產(chǎn)品，依據(jù)統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)形式和標(biāo)準(zhǔn)，使用先進(jìn)的工藝，按專業(yè)分工，集中在工廠進(jìn)行房屋構(gòu)配件的大批量生產(chǎn)，然后在施工工地進(jìn)行機(jī)械化組裝。其主要特點(diǎn)是:生產(chǎn)的連續(xù)性、生產(chǎn)部品的標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)過(guò)程各階段的集成化、工程的高度組織化、盡可能用機(jī)械代替人的手工勞動(dòng)，生產(chǎn)與組織一體化。建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展將取代傳統(tǒng)建造模式向高效率、低能耗、節(jié)能、環(huán)保、現(xiàn)場(chǎng)干作業(yè)、平行設(shè)計(jì)、平行施工的產(chǎn)業(yè)化模式轉(zhuǎn)變。

預(yù)制裝配式建筑是指用在工廠生產(chǎn)加工的預(yù)制構(gòu)件通過(guò)運(yùn)輸工具運(yùn)送到工地現(xiàn)場(chǎng)，在施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)裝配、連接、部分現(xiàn)澆而成的建筑。它作為建筑產(chǎn)業(yè)化的一種新型結(jié)構(gòu)形式，推進(jìn)著現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展。

建筑產(chǎn)業(yè)化就是“像搭積木一樣”造房子，它在工程項(xiàng)目建設(shè)中以新型的“設(shè)計(jì)-制造-安裝”模式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“設(shè)計(jì)-現(xiàn)場(chǎng)澆注”。目前，影響建筑產(chǎn)業(yè)化實(shí)施存在的問(wèn)題是不能夠充分協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、制造和安裝過(guò)程之間的關(guān)系，從而影響工程工期、成本和質(zhì)量。因此，建筑產(chǎn)業(yè)化的主要任務(wù)是協(xié)調(diào)好建筑工程項(xiàng)目中預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)、制造、安裝過(guò)程之間的關(guān)系。

以下介紹基于BIM技術(shù)的3D協(xié)同設(shè)計(jì)在預(yù)制裝配式建筑產(chǎn)業(yè)化中的應(yīng)用。

2 BIM技術(shù)及3D協(xié)同設(shè)計(jì)

BIM(Building Information Modeling)即建筑信息模型的簡(jiǎn)稱，是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，建立三維數(shù)字化模型，且為這個(gè)模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫(kù)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，BIM就是數(shù)字化的虛擬建筑，可以用來(lái)展示整個(gè)建筑生命周期。BIM是一種革命性的技術(shù)，它能夠在建筑全生命周期中利用協(xié)調(diào)一致的信息，對(duì)建筑物進(jìn)行分析、模擬、可視化、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算等工作。BIM的實(shí)現(xiàn)從根本上解決規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、拆除各階段信息斷層，實(shí)現(xiàn)工程信息在整個(gè)建筑生命周期內(nèi)的有效利用與管理，消除信息傳遞孤島，幫助用戶提高效率、降低成本。

基于BIM的3D協(xié)同設(shè)計(jì)是利用3D可視化技術(shù)建立BIM模型，建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備在同一模型上共享數(shù)字化模型信息進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，虛擬三維施工模型，完成碰撞檢測(cè)，修改碰撞，得到最佳施工方案進(jìn)行施工協(xié)調(diào)，最終完成項(xiàng)目。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:設(shè)計(jì)從2D設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向3D設(shè)計(jì);從各工種單獨(dú)完成項(xiàng)目轉(zhuǎn)向各工種協(xié)同完成項(xiàng)目;從離散的分布設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向基于同一模型的全過(guò)程整體設(shè)計(jì);從線條繪圖轉(zhuǎn)向構(gòu)件布置。協(xié)同設(shè)計(jì)是BIM的核心，3D建模及模擬是BIM的基礎(chǔ)。

3 基于BIM技術(shù)的3D協(xié)同設(shè)計(jì)在建筑產(chǎn)業(yè)化中的應(yīng)用

要想做好建筑產(chǎn)業(yè)化，就是要實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的“設(shè)計(jì)-現(xiàn)場(chǎng)施工”模式向裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的“設(shè)計(jì)-制造-安裝”模式轉(zhuǎn)變。那么，協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)方設(shè)計(jì)、工廠制造和現(xiàn)場(chǎng)安裝之間的關(guān)系是建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的首要任務(wù)。首先要擺脫裝配式混凝土結(jié)構(gòu)“設(shè)計(jì)-制造-安裝”中的兩種傳統(tǒng)模式，一是以設(shè)計(jì)院的構(gòu)件設(shè)計(jì)為主導(dǎo)的模式，二是以工廠生產(chǎn)制造為主導(dǎo)的模式。第一種模式的各種構(gòu)件的設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)師的構(gòu)思和多樣化的需求，但沒(méi)有充分考慮工廠生產(chǎn)制造和現(xiàn)場(chǎng)安裝的需求，導(dǎo)致構(gòu)件無(wú)法制造、無(wú)法安裝，需要修改設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)，而生產(chǎn)制造廠現(xiàn)場(chǎng)待工等料，結(jié)果造成誤時(shí)誤事的巨大浪費(fèi)。第二種模式對(duì)工期、成本、質(zhì)量的控制能力比第一種好，但是制造商僅考慮構(gòu)件生產(chǎn)的高效性導(dǎo)致生產(chǎn)出的構(gòu)件單一呆板，不能滿足市場(chǎng)對(duì)構(gòu)件多樣化的需求，也不能令業(yè)主滿意。

圖3 基于BIM的3D協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程

基于BIM的3D協(xié)同設(shè)計(jì)是以信息主導(dǎo)方法將有效地解決建筑產(chǎn)業(yè)化面臨的技術(shù)和管理問(wèn)題。借助BIM技術(shù)，構(gòu)件在工廠實(shí)際開始制造以前，統(tǒng)籌考慮設(shè)計(jì)、制造和安裝過(guò)程的各種要求，設(shè)計(jì)方利用BIM建模軟件(如Revit)將參數(shù)化設(shè)計(jì)的構(gòu)件進(jìn)行建立3D可視化模型，在同一數(shù)字化模型信息平臺(tái)(圖1)上使建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備協(xié)同工作，并對(duì)此設(shè)計(jì)進(jìn)行構(gòu)件制造模擬和施工安裝模擬，有效進(jìn)行碰撞檢測(cè)，再次對(duì)參數(shù)化構(gòu)件協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)以滿足工廠生產(chǎn)制造和現(xiàn)場(chǎng)施工的需求，使施工方案得到優(yōu)化與調(diào)整并確定最佳施工方案。最后施工方根據(jù)最優(yōu)設(shè)計(jì)方案施工，完成工程項(xiàng)目要求(圖2)?；贐IM的3D信息模型一旦出現(xiàn)設(shè)計(jì)方案與工廠制造、現(xiàn)場(chǎng)施工沖突建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備碰撞沖突，即可在同一參數(shù)化信息模型上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，參數(shù)化協(xié)同設(shè)計(jì)可做到一處參數(shù)修改，處處模型同步更新。如此便將構(gòu)件在工廠制造現(xiàn)場(chǎng)安裝前出現(xiàn)的所有問(wèn)題都在電腦里進(jìn)行修改，達(dá)到構(gòu)件設(shè)計(jì)、工廠生產(chǎn)制造和現(xiàn)場(chǎng)安裝的高效協(xié)調(diào)，保障項(xiàng)目按計(jì)劃的工期、造價(jià)、質(zhì)量順利完成(圖3)。

4 結(jié)論

基于BIM的3D協(xié)同設(shè)計(jì)利用BIM技術(shù)的參數(shù)化、協(xié)調(diào)性、可視化、模擬性等特點(diǎn)，給建筑產(chǎn)業(yè)化帶來(lái)了前所未有的機(jī)會(huì)。BIM技術(shù)的應(yīng)用為建筑產(chǎn)業(yè)化不但解決了信息創(chuàng)建、管理、傳遞的問(wèn)題，而且BIM模型、三維圖紙、裝配模擬、采購(gòu)制造運(yùn)輸存放安裝的全程跟蹤等手段為工業(yè)化建造方法的普及也奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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