北京市高米店公租房项目住宅装修产业化BIM应用 北京市高米店公租房项目住宅装修产业化BIM应用
BIM Application of Housing Decoration Industrialization on Beijing Gaomidian Public Rental Apartments Project
文/江苏省苏中建设集团股份有限公司 唐小卫 张延龙 郭金宏
随着我国人口红利的消失，建筑工人严重短缺，外加现阶段工程建设对环境造成的巨大污染，“十二五”期间国家提出发展建筑产业化。产业化的发展离不开技术的支持，而BIM技术的兴起，为其提供了有力的支撑。以北京市高米店公租房项目为例，从施工方的角度，结合团队建设、软硬件配置、模型建立、模板拼合、管线布置、模拟安装、节点图、资料挂接、材料统计及定位、材料集中采购、效果模拟、质量检查等12个方面介绍了BIM技术在住宅装修产业化施工过程中的应用。
1 背景
“十二五”期间，北京市以保障性住房为重点，全面推进住宅产业化，在北京市保障性住房建设中落实的40个项目，共计240万m2的产业化住宅中，严格按照《关于在保障性住房建设中推进住宅产业化工作任务的通知》中产业化住宅实施标准建设。到采取产业化建造方式的住宅达到当年开工建筑面积的30%以上，累计示范面积超过1500万m2。
1.1 BIM介绍
1975年“BIM之父”查克?伊士曼教授借鉴制造业的产品信息模型 （Product Information Modeling）提出“Building Description System”概念，旨在运用计算机系统对建筑物开展智能模拟，这是BIM思想的最初来源。20世纪80年代，芬兰学者对智能模型系统进行了更深入的研究，提出“Product Information Model”系统。1986年，美国学者Robert Aish提出了和BIM概念非常接近的“Building Modeling”概念。不久后，BIM概念被提出，由于当时计算机硬件与软件水平十分有限，BIM没有在实践中得到应用。直到2002年，Autodesk公司提出BIM并推出了BIM软件产品，此后另外两大国际软件开发商Bentley及Graphisoft也相继推出了BIM产品。从此BIM从理论思想变成了用来解决实际问题的数据化工具和方法。
1.2 全装修概念
全装修的概念是针对传统毛坯房二次装修所提出的，是指建筑、装修一次到位，即在用户入住之前，房屋所有空间的固定面全部铺装或粉刷完成，厨房及卫生间的基本设施全部安装完成。相对二次装修，全装修房能很大程度地实现绿色节能建筑发展要求。根据专业测算，全装修可以减少建筑成本10%的损失，减少装饰材料33%的损耗，可以减少二次装修带来的6000万t建筑垃圾（以每户产生2t，每年3000万户计算），这些建筑垃圾86%属于可回收再利用的资源。
2 国内外BIM技术发展现状
2.1 国外应用现状
国外住宅产业化的发展始于“二战”后，经过半个多世纪的发展，住宅产业化目前在日本、美国、欧洲等发达国家的普及率日益提高，成为地产行业发展的主流。工业化生产方式是一种将传统现场施工转为制造装配的业务策略，目的是降低成本，节约时间，提高质量。国外 BIM 技术发展较为成熟，已经可以作为住宅产业化发展的主要动力， 从设计方案、 制造需求、 安装需求3个角度结合，成为住宅产业化的主要技术支撑。
以瑞典为例，瑞典的建筑商目前已经完成了现场化施工(On- site Production) 到工业化预制的模式转型。2002年以来，瑞典近74%的家庭独立式住宅是通过工业化模式生产。住宅产业化和BIM技术的结合发展模式也日趋成熟，采用BIM技术结合离散事件模拟（DES）技术，共同为项目提供包含造价及工程计划信息的建筑信息模型。
2.2 国内应用现状
近年来我国BIM技术发展速度快，各公司已经有了一套相对成熟的BIM实施流程，北京、上海、江苏等地建成了一批构件厂。湖南远大住工、万科集团等大型集团已经实施了装配式施工，万科在BIM技术与装配式设计施工探索中已有很多成果，形成了一套实施方案，并在深圳等地进行实施和实践改进。与传统住宅相比，工业化住宅每平方米降低能耗20%， 降低水耗63%， 节省木模板87%， 建筑垃圾减少 91%。这样的成果来源于对数据的精确管理，随时在线、计量的实时性。BIM 对于地产企业乃至整个住宅行业的推动意义在于能够实现工程产品的数据化。
目前，BIM技术已经成为我国住宅产业化发展的技术支撑，这需要政府、业主方、设计院、施工方以及销售方等全行业共同制定出正确的、适应我国国情的规程制度。
3 项目介绍
北京市高米店公租房项目是保障性住房投资中心成立后首批自建项目之一，也是江苏省苏中建设集团股份有限公司北京分公司（以下简称公司）继北京奥体南区商务办公楼后又一试点项目。为响应北京市住建委推行产业化及绿色施工的号召，提升企业产业化施工能力，保障项目高质量按时完成，本项目采用了BIM技术（见图1）。
图1 高米店公租房项目效果
3.1 工程概况
项目占地面积41788.34m2，容积率为2.8，住宅层高2.7m，绿化率30%，规划建筑面积为119160m2，主要包括5栋18层住宅楼和2栋2层配套商业楼，总居住户数1830户。其中零居室（35m2以下）538套，占比29.4%；一居室（35～45m2）36套，占比2.0%；小两居室（43～50m2）142套，占比7.7%；两居室（50～59m2）1098套，占比60%；集体宿舍16套，占比0.9%。地上及地下共配备472个停车位。
项目位于大兴区新媒体产业基地起步区，地理位置优越，交通便捷，北侧距南五环约1km，西侧紧邻京开高速公路，距地铁大兴线高米店南站约2km。
该项目为住宅产业化试点项目，项目内实施了结构施工产业化（预制楼梯）、装修产业化（厨房墙面涂装板和整体卫浴），实现了部品部件标准化生产和安装，减少了湿作业施工，提高了工作效率，达到政府对于施工项目的节能环保要求。
3.2 装修工程内容
1）集成式厨卫部品部件的设计、采购及安装，包括集成厨房、集成卫生间、室内门系统、集成吊顶等。
2）室内装修 进行户内轻钢龙骨隔墙安装，地面系统、供暖系统安装，墙面、顶棚的基层处理、找平、面层装饰，成品木门加工及安装以及窗台板、窗帘杆、晾衣杆等采购与安装。
3）安装部分 室内部品安装，给排水管道、电气管路安装等。
4）工程施工范围内的清洁、清理，施工期间的成品保护，保修期内的保修等。
5）符合设计规范要求，工期要求152天。
4 BIM技术应用
4.1 建立模型
标准户型多为A1-A5等户型，对这些户型进行精细化建模。首先建立结构模型，然后附加管线及各模块。对模块进行深化设计，并提供给厂家进行加工（见图2）。
图2 A1户型装修结构分解
4.2 模板拼合排布
模板一直是施工现场浪费较严重的一项，工人随意切割不仅造成了材料的浪费，同时也浪费人工，耽误工期，且产生大量废料造成环境污染。通过Revit的参数化族建立，尽量由一块板分割不同部位所需模板的尺寸，通过过滤器对嵌板进行筛选，非整块的重新进行累加拼接，按标准网格再次划定界限切割，达到节约能源、绿色施工的目的（见图3～6）。
图3 A1户型各房间水泥基板面积划分
图4 水泥板面积筛选
图5 幕墙嵌板网格划分
图6 模板切割过程示意
4.3 管线布置
Navisworks一项被大量使用的方式是碰撞检测，在住宅装修产业化施工中，对预埋水管及线管进行优化，使其整齐、美观，并与地脚模块等进行碰撞检测，确保图纸正确，保证施工的顺利进行（见图7，8）。
图7 水电管线模拟
图8 底部隔离层完成后效果
4.4 安装模拟
目前国内的工人还是以农民工为主，整体知识水平不高，对于复杂图纸理解不到位，易造成时间浪费或者安装错误，因此通过动画对装配式施工进行模拟，可使工人明了施工过程（见图9）。
4.5 资料挂接
工程建设会产生大量资料，包裹管理资料、技术资料等。国外先进建筑企业对于施工资料的保存十分重视，如日本施工企业，业主要升级房屋配套设置，可通过公司数据库，调出住宅信息，确定部件型号等。而我国在这方面较落后，工程结束后，大量资料保存在档案馆，后期维护、查找资料十分困难。而BIM技术解决了这一问题，将资料与模型进行挂接，使后期维护、更换相关配件有所依据（见图10）。
通过Navisworks将进场验收资料、试验报告、验收资料等挂接到模型中，各部位的建筑过程的资料信息可一一对应。
4.6 节点图
建筑施工中某些复杂的节点往往理解困难，传统的二维图纸无法形象表现。通过BIM技术可以将信息快速获取、传递，通过三维节点图，使工人更容易理解，提高沟通效率，加快施工进度（见图11～14）。
4.7 材料统计及定位
在装修过程中，库存存量应满足现场施工材料的用量，大量的库存不仅造成储存成本的增加，同时占用了资金。BIM技术可以通过模型统计出各材料用量、尺寸，提供给厂家进行加工，安排工期。通过对族形式的设立，如通过结构柱模板的形式自动加入定位标记，使预制构件在安装过程中快速定位，对照三维图、平面轴网，实现快速安装（见图15～17）。
4.8 物料集中采购
图9 动画模拟装配式施工
图10 Navisworks资料挂接效果
图11 厨房剖面
图12 涂装板与龙骨结合处
图13 卫生间架空层
图14 卫生间分解示意
在互联网大潮下，伴随阿里巴巴等互联网公司的兴起，给大型集团采购提供了新思路，公司为发挥规模优势，与建设主管部门联合开发了材料采购平台。材料全部“团购”式采购，成本降低10%以上，同时通过后期的用户评价，确保材料的物美价廉。
图15 结构柱三维布置
图16 平面轴网
图17 竖向龙骨明细
4.9 模拟样板间效果
为提高施工速度，保证质量，施工时一般先制作样板间，但在看不到效果的情况下，样板间制作往往未能让建设方满意，造成材料浪费，成本增加，因此采用BIM技术设定不同方案进行建模并附材质渲染，达到样板间效果（见图18）。
图18 厨房样板间效果
4.10 质量检查
管理人员在施工检查过程中需要携带图纸等资料，而通过BIM技术，在移动终端中植入图纸、生成三维模型，可使检查更直观、方便。
5 应用效益
本项目通过三维动画演示检验了前期方案的合理性，提前发现管线碰撞、线盒位置在两块涂装板中间不美观等问题，保证了施工进度与质量。
通过模板的合理划分、铝合金龙骨的明细提取以及位置的确定，减少了材料浪费，提高了绿色施工水平，为产业化施工提供了有力的技术支持。
通过样板间的模拟加快了选型，减少了浪费，加快了进度。同时为未来建筑产业化的施工奠定了技术基础，公司BIM水平在奥体南区项目的基础上有了大幅提高。
6 结语
针对住宅装修产业化的发展现状和发展趋势，从建筑施工、装修一体化的角度出发，利用BIM技术在住宅装修施工中的应用，解决了装修的材料统计、效果展示与材料采购的协同问题以及工人对图纸理解难题；利用BIM模型在住宅装修施工阶段的应用，实现了依据模型进行材料统计、效果展示、模板优化、材料采购，以及辅助复杂节点和关键部位的施工。
BIM 技术在住宅产业化装修中的应用为住宅装修产业化的发展提供了新方法，不仅有利于绿色节能建筑的发展，也有利于加快我国住宅产业化的发展步伐。
参考文献：
[1] 薛兆明.BIM技术在住宅产业化中的应用探讨[J].山西建筑，，41（21）：5-6.
[2] 佟曾，王代兵.BIM在全装修住宅项目开发中的应用[J].住宅科技，（2）：25-28.
唐小卫，江苏省苏中建设集团股份有限公司技术质量部经理，高级工程师
张延龙，江苏省苏中建设集团股份有限公司北京分公司技术员，助理工程师
郭金宏，江苏省苏中建设集团股份有限公司北京分公司技术总工程师，高级工程师
