智能建造下的BIM全专业设计应用与实践

葛伟 曹强

中国建筑科学研究院有限公司 北京构力科技有限公司武汉研发中心 北京 100020

[摘要] 目前智能建造领域存在“设计不标准、格式不一致、数据不通用、信息不共享、生产不统一”等突出问题，针对在智能建造实施过程遇到的这些技术问题，BIM全专业设计的模型数据对其解决起到了至关重要的作用。项目实施过程表明，在BIM模型数据指导下，智能建造项目的设计质量与建设质量明显优于传统设计施工建造的项目。PKPM-BIM软件是一款专门为房建BIM设计打造的专业软件，软件基于自主BIMBase平台协同设计建筑、结构、给排水、暖通、电气等五大专业模型，同时支持节能计算、装配式混凝土、装配式钢结构等专项模型设计，可以让工程师轻松掌握房建全专业设计流程，有利于智能建造设计阶段BIM技术的推广和应用。

[关键词] 智能建造；BIMBase平台；BIM全专业设计；正向设计；装配式建筑

1 引言

智能建造是新型建筑工业化协同发展的重要实现方式，其中包含建筑信息模型（BIM）技术在工程全生命周期的集成应用，模型数据在各环节数字化协同、构件数据在深化加工中的传递等数字化技术应用，通过BIM技术可以整合到高度集成的体系架构中以提高整体施工组织能力，进而推动建筑业智能化转型升级。

智能建造技术需要使用三维数字信息模型来实现建筑物整个生命周期的数据管理，基于自主BIMBase平台的PKPM-BIM软件，可以实现房建全专业的BIM模型创建，并将生成的BIM模型数据直接流转到PKPM-PC（装配式设计深化软件）中进行拆分与深化设计，通过模型构件对接生产加工，实现装配式建筑与智能建造技术相互结合，从而提高生产效率、降低施工成本、保障施工质量，并提高项目管理效率。

2 BIM全专业设计

1.1 BIM翻模设计的弊端

BIM翻模设计由于设计图纸的多次修改与方案调整，BIM工程师需要反复人工衬图并核对修改变化，存在图纸变更问题疏漏与模型修改调整的两大效率问题。传统二维设计存在三维设计无法考量的一些设计问题，BIM工程师需要将发现的设计问题提资给设计师修改，修改后再反向提资给BIM工程师调整模型，导致每一次图纸的修改，对于BIM建模的工作量都会有增加，如图1所示。

图1 BIM翻模设计与二维设计之间的关系流程图

BIM翻模设计的模型与图纸由于需要人工校核，图模一致性无法得到保证，模型构件的数据准确性失真，直接影响建筑全生命周期的数据流转，降低项目生产效率。

1.2 智能建造下的BIM正向设计

基于自主BIMBase平台的BIM正向设计，可以实现房建全专业的协同设计，各专业在设计生产、建模制图的过程中，可以实时参照其他专业的三维模型，控制模型显示样式，实现基于BIMBase平台的数据流转互用，从根本上优化内部设计、提资流程，提升整体生成效率，如图2所示。

图2 智能建造下的BIM正向设计关系流程图

区别于仅输出BIM正向设计图纸、工程数量表格的设计成果交付方式，智能建造下的BIM正向设计支持直接复用BIM施工图模型，为深化设计专项提供模型数据。同时，结合生产厂商与施工管理单位的数据需要，BIM正向设计可以提供xml文件等结构化数据成果，为实现在设计、深化、生产、管理的“一模多用”做好数据贯通的技术基础。

3 BIM深化模型数据指导构件生产加工

基于BIMBase平台底座的各个专业模型可以实现数据互通，以装配式深化为例，PKPM-BIM结构专业模型可以直接传递至PKPM-PC进行装配式拆分方案设计，同时支持构件装配率统计与结构计算分析，完成拆分后的构件可以进行深化设计，布置钢筋、检查碰撞及自动避让调整，并且支持一键生成施工图和构件加工详图。所有构件数据支持传递到构件厂，自动生成BOM清单，完成排产计划，利用构件数据驱动设备自动化生产，如图3所示。

图3 PKPM-PC装配式方案设计、深化出图与对接生产线

4 工程实例

中建壹品·汉芯公馆住宅项目，作为湖北省首个国家级智能建造试点项目，在项目实施过程中，汉芯公馆的模型数据起到了至关重要的作用。其中，项目的BIM模型设计工作主要采用自主BIMBase平台，设计生产对接系统与一体化平台由中建三局与北京构力科技有限公司共同研发，充分保证了底层数据的自主性与安全性，打通了建筑软件与制造业软件之间的数据壁垒，实现了数据驱动工厂、驱动装备、驱动项目管理的多种应用。

图4 汉芯公馆BIMBase总图模型鸟瞰图

汉芯公馆项目BIM模型数据的产生和应用是落实智能建造的关键，项目设计与深化模型数据的流通分为施工图模型、专项深化模型、措施及合模、全专业继承模型组成。在汉芯公馆项目设计实施过程中，设计院基于BIMBase平台上的PKPM-BIM软件完成全专业的正向协同设计；专项深化阶段，装配式预制构件深化设计、铝模板深化设计继续沿用BIMBase平台的深化设计模块，机电深化设计、装饰深化设计使用Revit平台，通过BIMBase平台转换通用格式复用土建施工图模型，如图5所示。

图5 设计与深化模型数据的流通

在生产阶段中，深化完成后的所有BIM预制构件数据传递到构件厂，如图6所示，在一体化平台中建立BIM生产模型，自动生成BOM清单，完成排产计划，在钢筋加工和混凝土浇筑等环节实现了数据驱动设备自动化生产。

图6 从BIM正向设计到数据驱动生产

5 结论

本文重点介绍了基于自主BIMBase平台的智能建造应用，BIMBase平台上的PKPM-BIM是一款专门为房建全专业协同设计打造的专业软件，同时支持BIM模型数据传递PKPM-PC装配式拆分深化以及对接生产加工数据，依托BIMBase平台建造模型数据，促进设计、生产、施工全流程智能化应用，助力智能建造技术推广。

参 考 文 献

[1] 尤志嘉，郑莲琼，冯凌俊.智能建造系统基础理论与体系结构[J].土木工程与管理学报，2021,(2)：105-111,118

[2] PKPM-BIM软件使用说明书. 北京构力科技有限公司 2024.

[3] PKPM-PC软件使用说明书. 北京构力科技有限公司 2024.