BIM在住宅全生命期應用：“BIM不僅是一種技術，更是一種思維方式”！

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功能介紹嘉圖BIM致力于工程項目BIM咨詢、BIM技術培訓，嘉圖BIM擁有由Autodesk  Revit全球認證教師、一級注冊結構工程師、國家一級BIM建筑師組成的優秀技術團隊，可滿足建筑工程項目設計、施工、運營各階段的BIM需求。  

本文摘自中建一局集團建設發展有限公司、北京市住宅建筑設計研究院有限公司發布的《像造汽車一樣造房子——BIM在長陽天地產業化住宅的全生命期應用》

BIM技術正受到業主的關注和青睞，但限于目前發展條件，業主的需求我們不一定能全部滿足。從設計院的角度看，BIM提供了一個廣闊的應用前景。在我們院內部，我們也將BIM當作十二五期間中的科技創新發展重點。相信通過技術的推廣和應用，BIM會給我們帶來更大的價值?！? 高洋 BIM總監 北京市住宅院

BIM對建筑行業的發展起到正面作用，前景廣闊，意義深遠。無論在設計、施工、還是運維，它將給業界帶來新的機遇和挑戰?！? 李浩 項目經理 長陽天地

節點法項目管理與BIM相結合，在項目中取得了實質效益。我們應該正確認識應用BIM的目的、方法、效益，把握實施BIM的模式、技術、路徑，共同努力實現項目管理目標?！? 李拓 BIM經理 長陽天地

長陽天地效果圖

應用軟件：

Autodesk?  Revit? Architecture

Autodesk?  Revit? Structure

Autodesk?  Revit? MEP

Autodesk?  Navisworks?

Autodesk?  BIM 360?

AutoCAD?  Civil 3D?

Autodesk?  Ecotect?

Autodesk?  Green Building Studio?

Autodesk?  Design Review

Autodesk?  DWG TrueView?

AutoCAD?  WS

我國經濟社會發展已經進入城鎮化和工業化時代，作為國民經濟支柱產業的建筑業迫切需要產業現代化轉型升級。建筑產業現代化是以技術集成型的規?；S生產取代勞動密集型的手工生產方式，以工業化制品現場裝配取代現場濕作業施工模式，實現住宅部品部件生產的工廠化、施工現場的裝配化的綠色建造?？梢杂行岣邉趧由a率，減少原材料和能源的浪費，降低建筑工程成本，實現規模經濟效益。

不同于傳統建筑方式，住宅產業化是用工業化生產方式建造住宅，被形象地比喻為“像造汽車一樣造房子”——樓板、樓梯等幾乎所有部件在工廠里建造，再運送到工地進行組裝，工人們像搭積木一樣將建筑部件一層一層搭建起來，一座新房子就建成了。

而BIM技術的興起，其高效的設計模式，可視化的模型展現，嚴格的邏輯思維模式，工程信息的賦予與展現，都為產業化住宅在設計和施工運維帶來的巨大的推動作用。

長陽西站產業化住宅項目屬于裝配整體式剪力墻結構，建筑面積  9萬9千281平方米，位于北京市房山區長陽鎮，屬于全產業化住宅。其中預制構件包括樓梯、樓板、陽臺板、空調板，內外承重墻預制率也達到90%  。

基于BIM的在產業化住宅長陽天地項目的全生命期應用的流程圖如下：

圖1  BIM的全生命期應用流程圖

圖2風環境模擬

本工程有6棟21層住宅和6棟11層住宅。  基于Autodesk Revit進行建筑設計、機電設計，結構建模。

通過BIM技術實現綠色建筑的理念，基于室外風環境的模擬，提出基于BIM的優化方案，以滿足室內通風要求。日照模擬，充分利用場地自然條件，合理設計建筑體形、朝向、樓距和窗墻面積比，使住宅獲得良好的日照、通風和采光。

結構設計階段，我們從Autodesk  Revit結構模型出發，利用盈建科模型和pkpm模型的互導，將結構計算信息進行有效的傳遞。利用軟件進行鋼筋參數化建模，進行碰撞檢查，輸出施工圖紙。

電器設備專業基于Autodesk  Revit與其他專業進行協同設計，進行管線碰撞檢查，同各專業進行實時調整。同時在Autodesk Revit  MEP中通過數據驅動的系統建模和設計來優化管道橋架設計，可以最大限度地減少管道橋架系統設計中管道橋架之間、管道橋架與結構構件之間的碰撞。

在結構設計中，利用軟件出圖相對傳統CAD模式，大幅度的減少了制圖的工作量，出圖時間由四天縮短為兩天。

深化設計階段，預制構件間鋼筋排布復雜，鋼筋建模是我們遇到的最大問題。

而當今市面上的BIM軟件對于鋼筋的支持度卻不好，以Autodesk  Revit為例 ：首先，鋼筋布置麻煩，必須在剖面中添加，而且不能將鋼筋載入族中，作為嵌套族存在  ，系統鋼筋在遇到洞口避讓不方便，無法滿足深化需求，鋼筋尺寸等不符合國內相關規范圖集的要求，鋼筋明細表統計不能添加鋼筋形狀圖。

針對以上種種問題  我們再Autodesk Revit上進行深度二次開發，完成了智能的參數化鋼筋族庫，使PC模型基于參數驅動生成，同時簡化了深化環節，塑造了一套高效的流水線深化模式  。

圖3預制混凝土外墻和PCF節點

我們在Autodesk  Revit中對鋼筋進行重新搭建，使鋼筋尺寸完全符合圖集規范要求而且利用直徑、保護層等關鍵參數將彎折角度、彎折長度等來驅動整個鋼筋形狀，每個鋼筋都具有高度的課調性，改變彎折角度、鋼筋部分彎折、整體偏移等等都輕松實現。

圖4智能參數化鋼筋

在模型中遇到鋼筋與構建內預埋件打架，實現一鍵自動鋼筋彎折，并且可以隨意改變彎折方向。在模型中進行單根鋼筋的布置也十分方便布置鋼筋如同畫線一樣，鋼筋自動識別結構層，并自動留出各個面層的保護層厚度。

為了進一步簡化建模流程，常規鋼筋都嵌套進結構墻里鎖定，并關聯相關參數，鋼筋跟隨墻身尺寸變化而變化，實現整個模型的基于參數化驅動生成。

圖5參數化設計界面

如圖，只需要在表中填寫尺寸及鋼筋信息，Autodesk  Revit就可以自動生成相規格的墻板鋼筋模型。不只是鋼筋，我們還將構建中的線盒、線管、施工預埋件、施工留洞、鋼筋套筒等全部參數化，使搭建模型如同搭積木般簡單。

完整模型后，我們又將碰撞檢查進行更細致的劃分，以確保設計精度和減少施工返修。

首先是預制構件內部的碰撞檢查，包括：鋼筋與鋼筋間、鋼筋與構建內施工預埋、鋼筋與機電預埋。

圖6鋼筋碰撞檢查

圖中就是檢查出水平鋼筋與施工預埋的連接件發生了碰撞。

然后是預制構件與現澆部分的碰撞檢查，包括預制墻板與現澆暗柱之間的鋼筋碰撞檢查、預制構件的鋼筋與施工外掛圍擋的預埋件的碰撞檢查。通過極其細分的碰撞檢查，最大程度的減少傳統設計和施工過程中無法預測到的問題，實現精細化設計。

圖7建筑圖紙

這就是我們生成的外墻板  2526B-3的建筑深化圖紙 ，每張圖紙都會有渲染好的3D效果圖，便于工人視圖。

眾所周知，Autodesk  Revit自身的明細表功沒有辦法實現在表格中生成相應鋼筋的尺寸及標注。

我們通過二次開發將鋼筋形狀參數與模型信息進行關聯，實現了在導出鋼筋下料單的時候，同步添加包含尺寸標注的鋼筋形狀示意圖。整個過程  基本是程序自動完成耗時不到1分鐘。在構件生產時，數控設備接收模型信息轉化出的鋼筋尺寸文件，實現鋼筋加工自動化。

圖8構件廠加工接受

BIM模式的深化設計與傳統CAD模式相比，算量時間大大減少，同時減少了依靠人腦進行空間想象的錯誤。

圖9流程模式對比

圖中下半部分是一個BIM工程師深化設計的過程。我們將這種模式流水線化，一個人搭建模型，一個人做深化調整和碰撞，一個人工程量下料單制作和布置圖紙與輸出。

流水線的好處顯而易見，每一個人只專注處理某一個階段的工作，大大提高工作效率及產量，間接地提高了BIM的普及率，基于BIM做深化設計出圖不需要員工精通Autodesk  Revit。比如其中一人需在Autodesk  Revit上搭積木式建?；蛘卟贾脠D紙做標注，培訓兩小時便可勝任。不僅提高了生產力，也解放了生產力。生產效率提升了4倍，與此同時，因為有了碰撞檢查、基于模型的工程量統計，圖紙的準確性遠遠高出了手工深化設計出圖。

從預制構件生產開始，我們借助精益建造平臺基于物聯網和互聯網將RFID技術  、BIM模型、 構件管理整合在一起實現信息化、可視化構件管理。

圖10構件管理流程圖

在精益建造平臺中，我們著力對構件的全生命周期進行管理。在構件的生產階段，我們就通過圖中的手持設備將構件的信息  ，從澆筑、質檢、入庫、出庫這幾個階段掃碼錄入平臺信息庫。

例如在構件生產時，操作人員在手持設備上，將構件的產品類型、規格編號等信息填好，在掃描構件中的芯片ID，通過網絡上傳到平臺，管理人員登陸平臺后，就可以在澆筑管理的界面中查看構件的各種信息。同樣，在質檢環節中，操作人員將檢查出的問題（如構件邊緣有毛刺、構件有裂縫等）通過手持設備傳遞到平臺，供管理人員查看管理。之后構件在入庫、出庫等環節也遵循同樣的操作模式，構件的全部生產信息就可以在平臺上查看。

圖11手持設備界面

基于此RFID技術，管理人員可以像網購一樣，實時查詢構件的物流狀態，為構件管理、進度安排做好準備。同時  每個構件的ID還同BIM模型對應構件的全局ID綁定，把BIM中的I 即information 信息補充完善。

施工過程中，操作人員將構件的  庫存狀態、吊裝信息、安裝情況、成品檢驗等情況錄入并上傳，通過平臺數據查看。使施工管理人員對項目的整體進度安排有了精確地數據支持。

最終，基于構件的信息，形成包含整個生命周期信息的BIM模型成為了最終的竣工模型。

同樣，業主方登錄精益建造平臺后，便可查看構建的運維狀態，方便之后的運維檢修。

這就是借助RFID技術、供應鏈、結合我們的建造平臺管理，將數據化構件的整個生命周期信息，達到精細化管理的效果。

圖12放樣機器人流程

智能機器人放樣在項目中的應用，大大簡化了放樣工作和放樣時間，一個人一臺設備便可代替了傳統的幾個人操作模式。

將BIM模型導入到專用的手持平板設備里，點選放樣點進行放樣，機器便自動用激光將放樣點打出，與此同時機器還可以將現場放樣信息返回到模型里，供管理人員進行校核。

圖13連梁鋼筋節點

圖14上下墻拼接節點

圖15模版工藝探討

圖16獨立支撐布置

在項目進行中，積累了相當多的族模型，使我們再進行方案研討、工藝模擬時很方便搭建好模型進行討論。圖中是對鋼筋排布、獨立支撐布置、模板支設的方案討論的模型截圖?；贐IM模型在施工過程中，進行節點做法推敲、針對具體問題，反饋設計，進行工藝模擬等。

圖17三方合作圖

來源：豆丁施工