BIM 與 3D 打印技術在建筑裝飾裝修中的應用實踐

　　摘 要: 基于 BIM 和 3D 打印現代信息技術手段，以實際工程項目———廣東碧桂園職業學院體育館琴房地面裝修工程為例，在 BIM 施工模擬、BIM 施工技術交底和 3D 打印節點構造等方面，進行了建筑裝飾裝修應用實踐，實踐結果表明，可以明顯提升現場 施工效率，同時保證現場施工質量，取得較好的應用效果，為 BIM 和 3D 打印技術在建筑裝飾裝修實際工程項目中的靈活應用提 供參考。

　　關鍵詞: BIM; 3D 打印; 裝飾裝修

　　BIM 和 3D 打印技術作為現代信息技術手段，在國內建 筑裝飾裝修行業，2013 年中國建筑股份有限公司技術中心 的羅蘭在介紹裝飾工程 BIM 技術應用的研究背景和現實 狀況的基礎上，針對裝飾工程 BIM 應用流程進行了初探， 提出了基本流程，并總結當下在裝飾工程實施流程中應用存 在的障礙，探討其在裝飾工程中無縫應用的思路[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 在建筑裝飾工程中的應用流程的探索情況與思考總結[2]; 2019 年中國建筑第八工程局的殷茂源從 BIM + 裝配式 + 3D 打印案例的實際應用出發，詳細闡述 BP3D 理念。

　　分析 當下 3 項技術存在的難題及 BP3D 的未來發展和解決方 案，并為以后實現和利用 BP3D 技術提供了示范和借鑒[3]; 2020 年中建安裝集團有限公司的張波，基于建設多個城市 地鐵工程項目的經驗，考慮現階段傳統地鐵工程項目施 工存在的各種弊端，以杭州地鐵 5 號線一期工程車站( 含 區間) 設備安裝 及 裝 修 實 際 工 程 項 目 為 例，進 行 了 一 次 BIM 技術的綜合應用，利用到了 BIM + CAM( Revit + Fabrication) 軟件，進行機電預制構件的深化設計，采用 3D 打 印現代信息技術手段，實現了數字化驗證 BIM 裝配式設 計效果[4]。

　　在國外，英國的《The Economist》雜志于 2011 年刊發了 一篇名為《The Third Industrial Revolution》文章，里面提到 3D 打印技術與數字化生產模式、智能手機并肩而立，均屬 于“The Third Industrial Revolution( 第三次工業革命) ”的重 要標志，可以助推新的工業革命的產生; 目前，國外 3D 打 印技術已經得到了廣泛的應用，在具體的應用領域方面，主 要涵蓋航空航天、建筑、醫療、產品設計、工藝品、生物工程 等。在歐美國家，3D 打印現代信息技術目前已開啟了商業模式，主要集中在航空航天業、醫療和電子領域等。

　　現基于 BIM 與 3D 打印兩種現代信息技術手段，針對 建筑裝飾裝修工程，在 BIM 施工模擬、BIM 施工技術交底和 3D 打印節點構造三個方面，以廣東碧桂園職業學院校內實 際工程項目———廣東碧桂園職業學院體育館琴房地面裝修工程為例，進行實際工程項目的具體應用實踐。

　　1 工程概況

　　廣東碧桂園職業學院三期在建工程———體育館工程 ，由廣東省國強公益基金會投資，由碧桂園 集團旗下子公司廣東博意建筑設計院有限公司設計，由學 院的生產教學公司———廣東國良建筑工程有限公司承建， 屬于學院的“產教融合”項目。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，主體結構為鋼 筋混凝土框架，屋面采用鋼網架( 屬于一種空間桿系結構， 受力桿件通過節點按照一定的規律鉸接) ，室內有三面看 臺、標準籃球場、羽毛球場、功能訓練室、形體訓練室、舞蹈 室、器材室、健身房、音樂教室、琴房等。

　　其中琴房位于學院體育館三層東側，共有 20 間，考慮 到后續使用時在吸音隔音方面的特殊要求，為此進行了聲 學裝修設計，現場進行聲學裝修施工。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木吸音墻板， 琴房地面裝飾采用強化復合地板。琴房聲學裝修現場施 工，全部由學院智能建造工程系裝飾施工與機器人技術應 用教學部專業教師團隊，組織裝飾專業學生完成，現場開展 校內實踐教學，真正實現“產教融合”。

　　2 工程應用實踐

　　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) ，然后在計算機上以實時、交互和直觀形象的形式，模擬 出實際工程項目施工環境、施工工藝，可以對現有的施工方 案進行優化，有助于提升現場施工效率。 體育館琴房地面裝修工程正式施工前，學院智能建造 工程系裝飾施工與機器人技術應用教學部教師團隊利用 Revit 建模軟件，準確創建了體育館建筑 BIM 三維模型，以及選取體育館某一間獨立的琴房作為樣板 間，創建了琴房精裝修 BIM 三維模型 。主要 針對體育館琴房地面裝修采用的強化復合地板，進行了現 場安裝模擬，便于選定合理的強化復合地板排版圖，同時可 以熟悉層次構造、理順具體的施工工藝流程。

　　2. 2 BIM 施工技術交底

　　施工技術交底是在正式施工前進行的一項非常重要的 技術管理工作，由現場施工單位相關技術人員作為技術交 底人，面向參與現場實際 施 工 的 人 員 進 行 交 底。通 過 施 工技術交底，可以使得接受技術交底的人員明確現場施 工重難點、施工工藝流程、技術措施要求等，有助于后續 實際施工的開展，有 效 保 證 現 場 施 工 質 量，避 免 生 產 安 全事故的發生。

　　BIM 施工技術交底，是在傳統施工技術交底的基礎上， 引入了 BIM 現代信息技術手段，使得傳統的一維、二維層 次施工技術交底( 略顯抽象，難以精確表達復雜裝飾節點構 造) ，轉變為三維層次施工技術交底( 直觀性強，可以精確 表達復雜裝飾節點構造) ，可以明顯提高施工技術交底效 率，使得現場接受施工技術交底的人員，能夠快速、準確理 解施工重難點、施工工藝流程、技術措施要求等。體育館琴 房地面裝修工程開展現場 BIM 施工技術交底，充分利用好 琴房精裝修 BIM 三維模型、強化復合地板 BIM 三維節點構 造，可以及時發現和解決現場施工人員在技術方面存在的 各種疑問，有效保證琴房強化復合地板的安裝質量。

　　2. 3 3D 打印節點構造

　　3D 打印技術是一種基于數字模型文件，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，進行快速成型的現代信息技術。目 前市場上還有采用呈現液體狀的光敏樹脂作為耗材，進 行打印的光固化 3D 打印機，通過光固化 3D 打印機打印 出來的模型精度較高。3D 打印技術正在融入我們的生 活，大量應用于建筑、教育、醫療、服裝等領域，成為生活 中的創造工具[5]。

　　要進行 3D 打印節點構造，首先需要在 Revit，Rhino， SU，3ds Max 等三維建模軟件中，精確創建出節點構造三維 模型，然后從建模軟件中導出后綴名為. stl 格式的模型文 件，接著將 stl 格式模型文件在與 3D 打印機配套的切片軟 件中打開，進行切片處理( 將模型切成一層一層，3D 打印機 程序可以識別) ，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 打印機連接，可以正式打 印出 3D 節點構造實物模型。

　　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 一種綠色環保耗材，呈線條狀，常見規格直徑為 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 打印裝飾節點構造，體 育館琴房地面裝修工程 3D 打印節點構造采用的耗材，就 是 PLA 耗材。 體育館琴房地面強化復合地板現場安裝時，發現離墻 邊( 或柱邊) 的伸縮縫，如采用常規的小木塊去塞，實際施 工時很不好操作，后續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“痛點”，對傳統的 強化復合地板留設伸縮縫做法做了改進，靈活應用 BIM 與 3D 打印現代信息技術手段，制作“3D 打印彈簧片”，實際使用時，依據強化復合地板的規格以及準備預 留的伸縮縫寬度，選擇合適的“3D 打印彈簧片”規格和數量，將“3D 打印彈簧片”放入伸縮縫中，因其具備一定的彈 性，為此后續安裝踢腳線前可以不用再取出，完全滿足強化 復合地板常規的熱脹冷縮需求，給現場施工帶來不少便利， 提升施工效率，同時保證現場施工質量。

　　3 結語

　　廣東碧桂園職業學院體育館琴房在進行地面強化復合 地板安裝時，將 BIM 與 3D 打印現代信息技術手段結合，在 BIM 施工模擬、BIM 施工技術交底和 3D 打印節點構造等方 面進行靈活應用，開展實際工程項目應用實踐，可以有效提 升施工效率，保證工程質量，可以為 BIM 和 3D 打印技術在 建筑裝飾裝修實際工程項目中的靈活應用，提供一定的 參考。

　　參考文獻：

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

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

　　作者：李森萍，趙巖松，馮建行，陳普華

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