BIM 与 3D 打印技术在建筑装饰装修中的应用实践

所属分类：建筑论文阅读次时间：2021-11-15 15:28

本文摘要：摘要: 基于 BIM 和 3D 打印现代信息技术手段，以实际工程项目广东碧桂园职业学院体育馆琴房地面装修工程为例，在 BIM 施工模拟、BIM 施工技术交底和 3D 打印节点构造等方面，进行了建筑装饰装修应用实践，实践结果表明，可以明显提升现场施工效率，同时保证现场施工

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　　摘要: 基于 BIM 和 3D 打印现代信息技术手段，以实际工程项目———广东碧桂园职业学院体育馆琴房地面装修工程为例，在 BIM 施工模拟、BIM 施工技术交底和 3D 打印节点构造等方面，进行了建筑装饰装修应用实践，实践结果表明，可以明显提升现场施工效率，同时保证现场施工质量，取得较好的应用效果，为 BIM 和 3D 打印技术在建筑装饰装修实际工程项目中的灵活应用提供参考。

　　关键词: BIM; 3D 打印; 装饰装修

建筑装饰论文

　　BIM 和 3D 打印技术作为现代信息技术手段，在国内建筑装饰装修行业，2013 年中国建筑股份有限公司技术中心的罗兰在介绍装饰工程 BIM 技术应用的研究背景和现实状况的基础上，针对装饰工程 BIM 应用流程进行了初探，提出了基本流程，并总结当下在装饰工程实施流程中应用存在的障碍，探讨其在装饰工程中无缝应用的思路[1]; 2017 年中建东方装饰有限公司的郭景介绍了 BIM 与 3D 打印技术在建筑装饰工程中的应用流程的探索情况与思考总结[2]; 2019 年中国建筑第八工程局的殷茂源从 BIM + 装配式 + 3D 打印案例的实际应用出发，详细阐述 BP3D 理念。

　　分析当下 3 项技术存在的难题及 BP3D 的未来发展和解决方案，并为以后实现和利用 BP3D 技术提供了示范和借鉴[3]; 2020 年中建安装集团有限公司的张波，基于建设多个城市地铁工程项目的经验，考虑现阶段传统地铁工程项目施工存在的各种弊端，以杭州地铁 5 号线一期工程车站( 含区间) 设备安装及装修实际工程项目为例，进行了一次 BIM 技术的综合应用，利用到了 BIM + CAM( Revit + Fabrication) 软件，进行机电预制构件的深化设计，采用 3D 打印现代信息技术手段，实现了数字化验证 BIM 装配式设计效果[4]。

　　在国外，英国的《The Economist》杂志于 2011 年刊发了一篇名为《The Third Industrial Revolution》文章，里面提到 3D 打印技术与数字化生产模式、智能手机并肩而立，均属于“The Third Industrial Revolution( 第三次工业革命) ”的重要标志，可以助推新的工业革命的产生; 目前，国外 3D 打印技术已经得到了广泛的应用，在具体的应用领域方面，主要涵盖航空航天、建筑、医疗、产品设计、工艺品、生物工程等。在欧美国家，3D 打印现代信息技术目前已开启了商业模式，主要集中在航空航天业、医疗和电子领域等。

　　现基于 BIM 与 3D 打印两种现代信息技术手段，针对建筑装饰装修工程，在 BIM 施工模拟、BIM 施工技术交底和 3D 打印节点构造三个方面，以广东碧桂园职业学院校内实际工程项目———广东碧桂园职业学院体育馆琴房地面装修工程为例，进行实际工程项目的具体应用实践。

　　1 工程概况

　　广东碧桂园职业学院三期在建工程———体育馆工程，由广东省国强公益基金会投资，由碧桂园集团旗下子公司广东博意建筑设计院有限公司设计，由学院的生产教学公司———广东国良建筑工程有限公司承建，属于学院的“产教融合”项目。体育馆工程于 2018 年 7 月开工，建筑面积 6 930 m2 ，建筑高度 16. 10 m，主体结构为钢筋混凝土框架，屋面采用钢网架( 属于一种空间杆系结构，受力杆件通过节点按照一定的规律铰接) ，室内有三面看台、标准篮球场、羽毛球场、功能训练室、形体训练室、舞蹈室、器材室、健身房、音乐教室、琴房等。

　　其中琴房位于学院体育馆三层东侧，共有 20 间，考虑到后续使用时在吸音隔音方面的特殊要求，为此进行了声学装修设计，现场进行声学装修施工。其中琴房顶棚装饰采用吸音隔音吊顶板，琴房墙面装饰采用生态木吸音墙板，琴房地面装饰采用强化复合地板。琴房声学装修现场施工，全部由学院智能建造工程系装饰施工与机器人技术应用教学部专业教师团队，组织装饰专业学生完成，现场开展校内实践教学，真正实现“产教融合”。

　　2 工程应用实践

　　2. 1 BIM 施工模拟

　　BIM 施工模拟是指基于前期已建好的三维 BIM 模型 ( 目前常用的 BIM 建模软件有 Revit，Rhino，SU，3ds Max等) ，然后在计算机上以实时、交互和直观形象的形式，模拟出实际工程项目施工环境、施工工艺，可以对现有的施工方案进行优化，有助于提升现场施工效率。体育馆琴房地面装修工程正式施工前，学院智能建造工程系装饰施工与机器人技术应用教学部教师团队利用 Revit 建模软件，准确创建了体育馆建筑 BIM 三维模型，以及选取体育馆某一间独立的琴房作为样板间，创建了琴房精装修 BIM 三维模型。主要针对体育馆琴房地面装修采用的强化复合地板，进行了现场安装模拟，便于选定合理的强化复合地板排版图，同时可以熟悉层次构造、理顺具体的施工工艺流程。

　　2. 2 BIM 施工技术交底

　　施工技术交底是在正式施工前进行的一项非常重要的技术管理工作，由现场施工单位相关技术人员作为技术交底人，面向参与现场实际施工的人员进行交底。通过施工技术交底，可以使得接受技术交底的人员明确现场施工重难点、施工工艺流程、技术措施要求等，有助于后续实际施工的开展，有效保证现场施工质量，避免生产安全事故的发生。

　　BIM 施工技术交底，是在传统施工技术交底的基础上，引入了 BIM 现代信息技术手段，使得传统的一维、二维层次施工技术交底( 略显抽象，难以精确表达复杂装饰节点构造) ，转变为三维层次施工技术交底( 直观性强，可以精确表达复杂装饰节点构造) ，可以明显提高施工技术交底效率，使得现场接受施工技术交底的人员，能够快速、准确理解施工重难点、施工工艺流程、技术措施要求等。体育馆琴房地面装修工程开展现场 BIM 施工技术交底，充分利用好琴房精装修 BIM 三维模型、强化复合地板 BIM 三维节点构造，可以及时发现和解决现场施工人员在技术方面存在的各种疑问，有效保证琴房强化复合地板的安装质量。

　　2. 3 3D 打印节点构造

　　3D 打印技术是一种基于数字模型文件，采用 PLA( 聚乳酸，polylactic acid) 、木塑、尼龙、金属、混凝土等材料，通过“增材制造”原理，进行快速成型的现代信息技术。目前市场上还有采用呈现液体状的光敏树脂作为耗材，进行打印的光固化 3D 打印机，通过光固化 3D 打印机打印出来的模型精度较高。3D 打印技术正在融入我们的生活，大量应用于建筑、教育、医疗、服装等领域，成为生活中的创造工具[5]。

　　要进行 3D 打印节点构造，首先需要在 Revit，Rhino， SU，3ds Max 等三维建模软件中，精确创建出节点构造三维模型，然后从建模软件中导出后缀名为. stl 格式的模型文件，接着将 stl 格式模型文件在与 3D 打印机配套的切片软件中打开，进行切片处理( 将模型切成一层一层，3D 打印机程序可以识别) ，形成后缀名为. gcode 格式的模型，最后将 . gcode 格式模型通过 SD 卡与 3D 打印机连接，可以正式打印出 3D 节点构造实物模型。

　　目前市场上可用于 3D 打印的耗材种类繁多，其中有一种名为 PLA( 聚乳酸，polylactic acid) 的 3D 打印耗材，是一种绿色环保耗材，呈线条状，常见规格直径为 1. 75 mm，卷成 1 卷，1 卷/1 kg，用真空袋包装，原材料为玉米、木薯等提取出来的淀粉，特别适合用于 3D 打印装饰节点构造，体育馆琴房地面装修工程 3D 打印节点构造采用的耗材，就是 PLA 耗材。体育馆琴房地面强化复合地板现场安装时，发现离墙边( 或柱边) 的伸缩缝，如采用常规的小木块去塞，实际施工时很不好操作，后续安装踢脚线前还需将小木块取出，带来不少的施工麻烦。

　　为此，为解决这个“痛点”，对传统的强化复合地板留设伸缩缝做法做了改进，灵活应用 BIM 与 3D 打印现代信息技术手段，制作“3D 打印弹簧片”，实际使用时，依据强化复合地板的规格以及准备预留的伸缩缝宽度，选择合适的“3D 打印弹簧片”规格和数量，将“3D 打印弹簧片”放入伸缩缝中，因其具备一定的弹性，为此后续安装踢脚线前可以不用再取出，完全满足强化复合地板常规的热胀冷缩需求，给现场施工带来不少便利，提升施工效率，同时保证现场施工质量。

　　3 结语

　　广东碧桂园职业学院体育馆琴房在进行地面强化复合地板安装时，将 BIM 与 3D 打印现代信息技术手段结合，在 BIM 施工模拟、BIM 施工技术交底和 3D 打印节点构造等方面进行灵活应用，开展实际工程项目应用实践，可以有效提升施工效率，保证工程质量，可以为 BIM 和 3D 打印技术在建筑装饰装修实际工程项目中的灵活应用，提供一定的参考。

　　参考文献：

　　[1] 罗兰，赵静雅. 装饰工程 BIM 应用流程初探[J]. 土木建筑工程，2013，5( 6) : 81 - 88.

　　[2] 郭景，王晖，郭志坚，等. BIM 与 3D 打印技术在建筑装饰工程中的应用[J]. 施工技术，2013，47( 2) : 120 - 122.

　　作者：李森萍，赵岩松，冯建行，陈普华