BIM 與 3D 打印技術(shù)在建筑裝飾裝修中的應(yīng)用實(shí)踐

　　摘 要: 基于 BIM 和 3D 打印現(xiàn)代信息技術(shù)手段，以實(shí)際工程項(xiàng)目———廣東碧桂園職業(yè)學(xué)院體育館琴房地面裝修工程為例，在 BIM 施工模擬、BIM 施工技術(shù)交底和 3D 打印節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等方面，進(jìn)行了建筑裝飾裝修應(yīng)用實(shí)踐，實(shí)踐結(jié)果表明，可以明顯提升現(xiàn)場 施工效率，同時(shí)保證現(xiàn)場施工質(zhì)量，取得較好的應(yīng)用效果，為 BIM 和 3D 打印技術(shù)在建筑裝飾裝修實(shí)際工程項(xiàng)目中的靈活應(yīng)用提 供參考。

　　關(guān)鍵詞: BIM; 3D 打印; 裝飾裝修

　　BIM 和 3D 打印技術(shù)作為現(xiàn)代信息技術(shù)手段，在國內(nèi)建 筑裝飾裝修行業(yè)，2013 年中國建筑股份有限公司技術(shù)中心 的羅蘭在介紹裝飾工程 BIM 技術(shù)應(yīng)用的研究背景和現(xiàn)實(shí) 狀況的基礎(chǔ)上，針對(duì)裝飾工程 BIM 應(yīng)用流程進(jìn)行了初探， 提出了基本流程，并總結(jié)當(dāng)下在裝飾工程實(shí)施流程中應(yīng)用存 在的障礙，探討其在裝飾工程中無縫應(yīng)用的思路[1]; 2017 年 中建東方裝飾有限公司的郭景介紹了 BIM 與 3D 打印技術(shù) 在建筑裝飾工程中的應(yīng)用流程的探索情況與思考總結(jié)[2]; 2019 年中國建筑第八工程局的殷茂源從 BIM + 裝配式 + 3D 打印案例的實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，詳細(xì)闡述 BP3D 理念。

　　分析 當(dāng)下 3 項(xiàng)技術(shù)存在的難題及 BP3D 的未來發(fā)展和解決方 案，并為以后實(shí)現(xiàn)和利用 BP3D 技術(shù)提供了示范和借鑒[3]; 2020 年中建安裝集團(tuán)有限公司的張波，基于建設(shè)多個(gè)城市 地鐵工程項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，考慮現(xiàn)階段傳統(tǒng)地鐵工程項(xiàng)目施 工存在的各種弊端，以杭州地鐵 5 號(hào)線一期工程車站( 含 區(qū)間) 設(shè)備安裝 及 裝 修 實(shí) 際 工 程 項(xiàng) 目 為 例，進(jìn) 行 了 一 次 BIM 技術(shù)的綜合應(yīng)用，利用到了 BIM + CAM( Revit + Fabrication) 軟件，進(jìn)行機(jī)電預(yù)制構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)，采用 3D 打 印現(xiàn)代信息技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化驗(yàn)證 BIM 裝配式設(shè) 計(jì)效果[4]。

　　在國外，英國的《The Economist》雜志于 2011 年刊發(fā)了 一篇名為《The Third Industrial Revolution》文章，里面提到 3D 打印技術(shù)與數(shù)字化生產(chǎn)模式、智能手機(jī)并肩而立，均屬 于“The Third Industrial Revolution( 第三次工業(yè)革命) ”的重 要標(biāo)志，可以助推新的工業(yè)革命的產(chǎn)生; 目前，國外 3D 打 印技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，在具體的應(yīng)用領(lǐng)域方面，主 要涵蓋航空航天、建筑、醫(yī)療、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝品、生物工程 等。在歐美國家，3D 打印現(xiàn)代信息技術(shù)目前已開啟了商業(yè)模式，主要集中在航空航天業(yè)、醫(yī)療和電子領(lǐng)域等。

　　現(xiàn)基于 BIM 與 3D 打印兩種現(xiàn)代信息技術(shù)手段，針對(duì) 建筑裝飾裝修工程，在 BIM 施工模擬、BIM 施工技術(shù)交底和 3D 打印節(jié)點(diǎn)構(gòu)造三個(gè)方面，以廣東碧桂園職業(yè)學(xué)院校內(nèi)實(shí) 際工程項(xiàng)目———廣東碧桂園職業(yè)學(xué)院體育館琴房地面裝修工程為例，進(jìn)行實(shí)際工程項(xiàng)目的具體應(yīng)用實(shí)踐。

　　1 工程概況

　　廣東碧桂園職業(yè)學(xué)院三期在建工程———體育館工程 ，由廣東省國強(qiáng)公益基金會(huì)投資，由碧桂園 集團(tuán)旗下子公司廣東博意建筑設(shè)計(jì)院有限公司設(shè)計(jì)，由學(xué) 院的生產(chǎn)教學(xué)公司———廣東國良建筑工程有限公司承建， 屬于學(xué)院的“產(chǎn)教融合”項(xiàng)目。體育館工程于 2018 年 7 月 開工，建筑面積 6 930 m2 ，建筑高度 16. 10 m，主體結(jié)構(gòu)為鋼 筋混凝土框架，屋面采用鋼網(wǎng)架( 屬于一種空間桿系結(jié)構(gòu)， 受力桿件通過節(jié)點(diǎn)按照一定的規(guī)律鉸接) ，室內(nèi)有三面看 臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)籃球場、羽毛球場、功能訓(xùn)練室、形體訓(xùn)練室、舞蹈 室、器材室、健身房、音樂教室、琴房等。

　　其中琴房位于學(xué)院體育館三層?xùn)|側(cè)，共有 20 間，考慮 到后續(xù)使用時(shí)在吸音隔音方面的特殊要求，為此進(jìn)行了聲 學(xué)裝修設(shè)計(jì)，現(xiàn)場進(jìn)行聲學(xué)裝修施工。其中琴房頂棚裝飾 采用吸音隔音吊頂板，琴房墻面裝飾采用生態(tài)木吸音墻板， 琴房地面裝飾采用強(qiáng)化復(fù)合地板。琴房聲學(xué)裝修現(xiàn)場施 工，全部由學(xué)院智能建造工程系裝飾施工與機(jī)器人技術(shù)應(yīng) 用教學(xué)部專業(yè)教師團(tuán)隊(duì)，組織裝飾專業(yè)學(xué)生完成，現(xiàn)場開展 校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)，真正實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)教融合”。

　　2 工程應(yīng)用實(shí)踐

　　2. 1 BIM 施工模擬

　　BIM 施工模擬是指基于前期已建好的三維 BIM 模型 ( 目前 常 用 的 BIM 建 模 軟 件 有 Revit，Rhino，SU，3ds Max等) ，然后在計(jì)算機(jī)上以實(shí)時(shí)、交互和直觀形象的形式，模擬 出實(shí)際工程項(xiàng)目施工環(huán)境、施工工藝，可以對(duì)現(xiàn)有的施工方 案進(jìn)行優(yōu)化，有助于提升現(xiàn)場施工效率。 體育館琴房地面裝修工程正式施工前，學(xué)院智能建造 工程系裝飾施工與機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用教學(xué)部教師團(tuán)隊(duì)利用 Revit 建模軟件，準(zhǔn)確創(chuàng)建了體育館建筑 BIM 三維模型，以及選取體育館某一間獨(dú)立的琴房作為樣板 間，創(chuàng)建了琴房精裝修 BIM 三維模型 。主要 針對(duì)體育館琴房地面裝修采用的強(qiáng)化復(fù)合地板，進(jìn)行了現(xiàn) 場安裝模擬，便于選定合理的強(qiáng)化復(fù)合地板排版圖，同時(shí)可 以熟悉層次構(gòu)造、理順具體的施工工藝流程。

　　2. 2 BIM 施工技術(shù)交底

　　施工技術(shù)交底是在正式施工前進(jìn)行的一項(xiàng)非常重要的 技術(shù)管理工作，由現(xiàn)場施工單位相關(guān)技術(shù)人員作為技術(shù)交 底人，面向參與現(xiàn)場實(shí)際 施 工 的 人 員 進(jìn) 行 交 底。通 過 施 工技術(shù)交底，可以使得接受技術(shù)交底的人員明確現(xiàn)場施 工重難點(diǎn)、施工工藝流程、技術(shù)措施要求等，有助于后續(xù) 實(shí)際施工的開展，有 效 保 證 現(xiàn) 場 施 工 質(zhì) 量，避 免 生 產(chǎn) 安 全事故的發(fā)生。

　　BIM 施工技術(shù)交底，是在傳統(tǒng)施工技術(shù)交底的基礎(chǔ)上， 引入了 BIM 現(xiàn)代信息技術(shù)手段，使得傳統(tǒng)的一維、二維層 次施工技術(shù)交底( 略顯抽象，難以精確表達(dá)復(fù)雜裝飾節(jié)點(diǎn)構(gòu) 造) ，轉(zhuǎn)變?yōu)槿�維層次施工技術(shù)交底( 直觀性強(qiáng)，可以精確 表達(dá)復(fù)雜裝飾節(jié)點(diǎn)構(gòu)造) ，可以明顯提高施工技術(shù)交底效 率，使得現(xiàn)場接受施工技術(shù)交底的人員，能夠快速、準(zhǔn)確理 解施工重難點(diǎn)、施工工藝流程、技術(shù)措施要求等。體育館琴 房地面裝修工程開展現(xiàn)場 BIM 施工技術(shù)交底，充分利用好 琴房精裝修 BIM 三維模型、強(qiáng)化復(fù)合地板 BIM 三維節(jié)點(diǎn)構(gòu) 造，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決現(xiàn)場施工人員在技術(shù)方面存在的 各種疑問，有效保證琴房強(qiáng)化復(fù)合地板的安裝質(zhì)量。

　　2. 3 3D 打印節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

　　3D 打印技術(shù)是一種基于數(shù)字模型文件，采用 PLA( 聚 乳酸，polylactic acid) 、木塑、尼龍、金屬、混凝土等材料，通 過“增材制造”原理，進(jìn)行快速成型的現(xiàn)代信息技術(shù)。目 前市場上還有采用呈現(xiàn)液體狀的光敏樹脂作為耗材，進(jìn) 行打印的光固化 3D 打印機(jī)，通過光固化 3D 打印機(jī)打印 出來的模型精度較高。3D 打印技術(shù)正在融入我們的生 活，大量應(yīng)用于建筑、教育、醫(yī)療、服裝等領(lǐng)域，成為生活 中的創(chuàng)造工具[5]。

　　要進(jìn)行 3D 打印節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，首先需要在 Revit，Rhino， SU，3ds Max 等三維建模軟件中，精確創(chuàng)建出節(jié)點(diǎn)構(gòu)造三維 模型，然后從建模軟件中導(dǎo)出后綴名為. stl 格式的模型文 件，接著將 stl 格式模型文件在與 3D 打印機(jī)配套的切片軟 件中打開，進(jìn)行切片處理( 將模型切成一層一層，3D 打印機(jī) 程序可以識(shí)別) ，形成后綴名為. gcode 格式的模型，最后將 . gcode 格式模型通過 SD 卡與 3D 打印機(jī)連接，可以正式打 印出 3D 節(jié)點(diǎn)構(gòu)造實(shí)物模型。

　　目前市場上可用于 3D 打印的耗材種類繁多，其中有 一種名為 PLA( 聚乳酸，polylactic acid) 的 3D 打印耗材，是 一種綠色環(huán)保耗材，呈線條狀，常見規(guī)格直徑為 1. 75 mm， 卷成 1 卷，1 卷/1 kg，用真空袋包裝，原材料為玉米、木薯等 提取出來的淀粉，特別適合用于 3D 打印裝飾節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，體 育館琴房地面裝修工程 3D 打印節(jié)點(diǎn)構(gòu)造采用的耗材，就 是 PLA 耗材。 體育館琴房地面強(qiáng)化復(fù)合地板現(xiàn)場安裝時(shí)，發(fā)現(xiàn)離墻 邊( 或柱邊) 的伸縮縫，如采用常規(guī)的小木塊去塞，實(shí)際施 工時(shí)很不好操作，后續(xù)安裝踢腳線前還需將小木塊取出，帶 來不少的施工麻煩。

　　為此，為解決這個(gè)“痛點(diǎn)”，對(duì)傳統(tǒng)的 強(qiáng)化復(fù)合地板留設(shè)伸縮縫做法做了改進(jìn)，靈活應(yīng)用 BIM 與 3D 打印現(xiàn)代信息技術(shù)手段，制作“3D 打印彈簧片”，實(shí)際使用時(shí)，依據(jù)強(qiáng)化復(fù)合地板的規(guī)格以及準(zhǔn)備預(yù) 留的伸縮縫寬度，選擇合適的“3D 打印彈簧片”規(guī)格和數(shù)量，將“3D 打印彈簧片”放入伸縮縫中，因其具備一定的彈 性，為此后續(xù)安裝踢腳線前可以不用再取出，完全滿足強(qiáng)化 復(fù)合地板常規(guī)的熱脹冷縮需求，給現(xiàn)場施工帶來不少便利， 提升施工效率，同時(shí)保證現(xiàn)場施工質(zhì)量。

　　3 結(jié)語

　　廣東碧桂園職業(yè)學(xué)院體育館琴房在進(jìn)行地面強(qiáng)化復(fù)合 地板安裝時(shí)，將 BIM 與 3D 打印現(xiàn)代信息技術(shù)手段結(jié)合，在 BIM 施工模擬、BIM 施工技術(shù)交底和 3D 打印節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等方 面進(jìn)行靈活應(yīng)用，開展實(shí)際工程項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)踐，可以有效提 升施工效率，保證工程質(zhì)量，可以為 BIM 和 3D 打印技術(shù)在 建筑裝飾裝修實(shí)際工程項(xiàng)目中的靈活應(yīng)用，提供一定的 參考。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 羅 蘭，趙靜雅. 裝飾工程 BIM 應(yīng)用流程初探[J]. 土 木建筑工程，2013，5( 6) : 81 - 88.

　　[2] 郭 景，王 暉，郭志堅(jiān)，等. BIM 與 3D 打印技術(shù)在 建筑裝飾工程中的應(yīng)用[J]. 施工技術(shù)，2013，47( 2) : 120 - 122.

　　作者：李森萍，趙巖松，馮建行，陳普華

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