BIM 与 3D 打印技术在建筑装饰装修中的应用实践

　　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

　　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

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