裝配式BIM技術的研究通常是局限于設計或是施工階段，尚缺從設計到施工、最終運營維護的全生命周期階段的裝配式BIM技術的應用。本文介紹全生命周期階段的裝配式BIM技術應用的技術路線，即開發構件庫平臺以便于管理PC構件族庫; 開發BIM合模插件，進行裝配式BIM技術的三維可視化協同設計; 綜合應用PKPM－BIM協同平臺及Navisworks軟件進行預制構件深化設計及加工; 應用品茗HiBIM軟件進行機電深化設計; 建立BIM模型，結合BIM+建造管理平臺進行施工階段的BIM應用; 開發運維平臺，便于進行運營維護BIM應用。

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設計階段的裝配式BIM技術應用

創建預制構件族庫

創建構件族庫，可提高建模效率。各專業建好模型后，再通過碰撞檢測，優化裝配式建筑各模塊的模型，根據模型指導施工。中鐵一院開發的構件庫平臺如圖1所示。針對裝配式BIM構件進行標準化管理，設計人員上傳的構件需經過專人審核才可顯示，之后構件才會出現在構件庫應用界面，被項目人員應用。搜集整理裝配式構件，上傳至構件庫平臺，對裝配式構件進行管理，保證裝配式BIM設計的標準化。

圖1 構件庫平臺

三維可視化協同設計

傳統的BIM協同方式有二: 其一，為使用Ｒevit軟件工作集協同，但此方式基于一個局域網協同，范圍不廣; 其二，為使用Ｒevit鏈接方式協同，但此方式無法同時在線協同，只能線下采用將模型參照進項目的方式協同。我院開發的BIM合模插件如圖2所示，結合了Ｒevit鏈接和工作集的優點。使用BIM合模插件，可遠程異地同時在線在一個項目中建模或合模。使用合模插件可迅速發現各種碰撞問題，根據合模結果優化設計，減少設計返工。

圖2 BIM合模插件

BIM合模插件可在線批閱，內審人員可直接在模型界面提意見，BIM設計人員逐條修改意見并在 BIM合模插件中回復意見。甚至給業主一個賬號，業主可實時登錄，提前看到根據最新圖紙建立的三維多專業BIM模型。針對立體化的三維模型，業主及時提出意見，各設計可及時返工，節約了設計時間。

預制構件的深化設計

基于BIM合模插件及PKPM－BIM協同設計平臺，對裝配式預制構件進行深化設計，發現設計問題并進行修改，最終用于預制構件的生產及現場裝配施工。

管線分段和支吊架設計

采用品茗HiBIM機電深化功能對項目的水暖電專業進行深化設計，依據優化后的全專業模型進行機電預制和管線分段。通過對分段的管線進行編號、管線統計和預制出圖，得到預制機電工程安裝工程量和下料加工圖，為項目后續施工提供準確的資源采購計劃，避免工期延誤。在機電安裝準備階段，提前進行支吊架設計、選型和布置，并進行承載力驗算，對不合理的進行調整直到驗算通過，最后導出支吊架計算書，作為驗算的記錄報告。最終形成的暖通分段和支吊架設計模型如圖3所示。

圖3 暖通分段和支吊架設計三維效果

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施工階段的裝配式BIM技術應用

施工單位通過中鐵一院自主研發的BIM+建造管理平臺可以實現施工綜合過程中的管控。BIM+建造管理平臺如圖4所示，以BIM輕量化引擎為核心，將設計階段的三維模型輕量化處理，使得在瀏覽器端就能瀏覽查看和管理。主要包含質量、安全、技術、進度、人機物料、公 文及變更管理等。

圖4 BIM+建造管理平臺

裝配式BIM技術在施工階段的應用主要分為預制構件庫存模擬、運輸模擬、安裝模擬、場地布置模擬等的應用。

改進預制構件庫存

在項目前期施工準備階段，根據平面布置的原則和規范，將臨時設施等載入場地模型中進行動態模擬，使施工現場平面布置達到最優使用狀態。優化后的預制構件堆場模型如圖5所示。

圖5 預制構件堆場優化

預制構件運輸模擬

模擬預制構件在城市道路上的運輸及施工現場的環形運輸，如圖6所示。

圖6 預制構件運輸模擬

預制構件安裝中的運用

施工前進行預制構件吊裝模擬，提前發現碰撞問題，如圖7所示。

圖7 預制構件吊裝模擬

創建內支撐及模板模型，模擬施工，提前發現現場支撐模板時可能出現的問題，并進行優化。相關模型如圖8所示。

圖8 盤扣架、三角架、梁模板、板模板

三維場地布置應用

采用CAD軟件的湘源控規插件提取總圖中的高程信息并導出為excel格式。用revit軟件的地形表面功能讀取excel數據，生成原始地形地貌模型。根據設計的場地建筑地坪標高，采用revit場地地坪功能修改原始地形地貌生成含建筑設計地坪的地形模型。在sketchup模型中建立道路河流、古建筑等模型，并分批導入revit族中。以族的形式將模型插入總圖模型中，最終生成場地模型。

通過布置施工的參數化模型，創建標準化的工地，實現場地三維全景漫游，增強可視化效果，使施工人員快速了解現場環境。利用BIM軟件進行場地布置和施工模擬，復核材料運輸通道、PC構件的吊裝方案，優化場地布置，最終施工現場的場地利用率得以提高。最終應用施工場地布置全景模型指導現場施工，如圖9所示。

圖9 施工場地布置模擬及航拍圖

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運維階段的裝配式BIM技術應用

智能運維管理系統

為了更好地管理建筑，進行運營維護，需開發運維管理平臺，如圖10所示。其中保密措施為采用私有云的部署方式。自動控制層通過傳感器、攝像頭、門禁等采集信息，生成數據。將生成的數據轉入技術平臺層進行開發利用。基于技術平臺開發出業務功能。最終通過移動端、PC端、大屏展示端三種方式進行終點交互式控制。

圖10 運維管理平臺架構

智能空間管理系統

結合BIM模型與視頻監控系統，在運維管理平臺上實時監控各層樓、各房間的使用情況，結合AI智能識別系統，統計出使用數據。根據樓層、房間的使用頻率，自動生成建議報告，包含空間規劃、空間分配、人流管理等。視點管理過程如圖11所示。

圖11 視點管理

應急管理系統

應急預案BIM應用是基于BIM(建筑信息模型)數據、GIS(地理信息平臺)及UE4(可視化研發平臺)形成的包括但不限于消防攻堅及救援的部署智慧指揮平臺，如圖12所示。為消防部門部署指揮提供數據可視化支持和依據。消防指揮中心可利用該平臺合理制定攻堅及救援預案，并及時分發到現場用于指揮調度。最終通過SDK接口提供業務系統的對接，實現可視化指揮調度。

圖12 應急管理

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總結與展望

（1）裝配式BIM技術還存在BIM軟件繁多、數據流轉不暢通的問題。為了更好地促進BIM技術服務于業主方，業主需做好頂層設計，限制數類BIM軟件數據以便于統一數據格式; 制定好BIM標準，以便于設計院建立的模型可以更好地符合施工方的要求，施工方應用模型可以更好地添加施工信息，進行施工應用。為了更進一步統一數據格式，項目中還可開發一個能夠集成不同BIM軟件、溝通各方數據的信息平臺，提高預制構件設計信息的互操作性。

（2）由于構件在現場裝配過程中缺乏精準性，可能導致構件裝配錯誤，增加裝配成本。裝配式BIM技術可降低構件安裝成本，但構件還不能應用BIM技術精準定位，還需選取一種適用于裝配式特定的定位技術，使現場裝配能夠精準定位施工。

（3）綜合應用構件庫平臺、BIM合模插件、PKPM－BIM協同設計平臺、Navisworks軟件、品茗HiBIM軟件、BIM+建造管理平臺，可促進裝配式BIM構件管理、設計、施工的良好發展。進一步需開發運維管理平臺，平臺可接收BIM合模插件、BIM+建造管理平臺的數據，更好地進行BIM運營維護相關工作。設計院依舊是裝配式BIM技術的源頭方，設計院開發一系列的BIM軟件及平臺，真正可促進BIM應用的健康、和諧發展。BIM技術不再是一種畫完圖紙后還需建模型的累贅，而是可及時優化設計方案、優化施工、方便后期運營維護的方法。

（4）BIM軟件及平臺眾多，工程項目的各參建方需頂層設計，系統及有步驟的開發適合各自的BIM軟件及平臺，綜合應用市面上比較好用的軟件，不要輕易開發軟件，徒增開發、應用成本。各軟件開發時，預留后期開發接口以及與其他參建方數據交流的接口。

來源：鐵路BIM聯盟