BIM技術(shù)在裝配式建筑施工中應(yīng)用

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【摘要】裝配式建筑革新了建筑工程的施工模式，它以環(huán)?？沙掷m(xù)、生產(chǎn)高效率、管理低成本被工程建設(shè)全行業(yè)所關(guān)注，無論是設(shè)計、施工，還是運維，越來越多的企業(yè)一改傳統(tǒng)做法，選擇這種新型建造模式。本文簡要介紹了裝配式建筑工程在我國的應(yīng)用情況，提出bim技術(shù)與裝配式建筑施工可以進(jìn)行有機結(jié)合，并產(chǎn)生優(yōu)化效應(yīng)，重點闡述了BIM技術(shù)在裝配式建筑施工過程中的具體應(yīng)用內(nèi)容，認(rèn)為BIM技術(shù)在裝配式建筑施工中能夠起到積極作用，應(yīng)該被大力推廣和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；裝配式建筑；施工應(yīng)用

1引言

近年來，由于裝配式建筑綠色、環(huán)保、節(jié)能、高效的特點，再加上政策利好，建筑行業(yè)在施工過程中都更愿意選擇裝配式的施工模式。所有預(yù)制構(gòu)件按照設(shè)計要求進(jìn)行預(yù)制生產(chǎn)，并確定出廠時間和運輸方式，在施工過程中，工人將各種構(gòu)件材料進(jìn)行組裝和裝配。但是，裝配式建筑構(gòu)件的設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、安裝環(huán)節(jié)對精準(zhǔn)度的要求都很高，因此，為了更好地控制成本、履行綠色環(huán)保的責(zé)任，在裝配式建筑施工過程中引入BIM技術(shù)，將所有環(huán)節(jié)在數(shù)據(jù)模型中進(jìn)行全過程模擬和精準(zhǔn)控制，使工程項目的施工作業(yè)更加科學(xué)、合理、優(yōu)化、綠色、節(jié)能，體現(xiàn)較高施工水平。

2裝配式建筑工程

2.1裝配式建筑工程的概述

裝配式建筑工程從某種角度來說屬于系統(tǒng)工程，包括設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、安裝等環(huán)節(jié)。選擇裝配式建筑，從設(shè)計一開始就要注意選擇預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件，并限定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裝配工藝，經(jīng)過生產(chǎn)和運輸，最后，在具體的施工階段進(jìn)行構(gòu)件的組裝和裝配。從整個流程來看，在施工作業(yè)之前需要先設(shè)計好高精準(zhǔn)度的預(yù)制構(gòu)件，避免安裝和裝配環(huán)節(jié)由于尺寸不合適造成成本的提高、工期的拖延。由工廠進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)，既能提高資源的合理利用，也能改善因濕作業(yè)導(dǎo)致的施工工地環(huán)保不達(dá)標(biāo)的情況。裝配式工程符合當(dāng)前行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的要求，符合綠色環(huán)保節(jié)能可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求[1]。2.2我國裝配式建筑工程的發(fā)展現(xiàn)狀近年來，我國房地產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展給裝配式建筑工程的發(fā)展提供了契機。傳統(tǒng)的建造施工方式與人們持續(xù)增長的住房需求不匹配，存在較突出矛盾，這就要求建筑工程的建造模式必須革新。隨著科技的發(fā)展，裝配式出現(xiàn)在人們面前，經(jīng)過大量的工程實踐，裝配式建造水平得到提高，裝配式建筑工程成為建筑行業(yè)發(fā)展的大趨勢。

3BIM技術(shù)

BIM概念最早由美國提出，全稱為BuildingInformationModeling。在概念剛提出的時候，BIM只是產(chǎn)品模型，包含的數(shù)字信息內(nèi)容很少。隨著經(jīng)濟(jì)和數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，BIM應(yīng)用日臻成熟，它成為可以囊括建筑工程項目全生命周期信息數(shù)據(jù)的三維模型，這里的信息數(shù)據(jù)種類繁多、格式多樣，包括進(jìn)度管理、資源調(diào)配、項目內(nèi)容等全方位的數(shù)據(jù)。在建筑工程項目中應(yīng)用BIM技術(shù)，可以基于三維數(shù)據(jù)模型呈現(xiàn)出項目的整體信息，各專業(yè)的設(shè)計、建造情況均可直觀看到，也便于各參與方進(jìn)行溝通，更正、優(yōu)化設(shè)計方案，把控施工進(jìn)度，提高施工質(zhì)量。BIM技術(shù)高效的信息整合傳遞分享特點，可以避免傳統(tǒng)項目設(shè)計建造過程中費時、耗力的情況，給后續(xù)的施工提供很大便利[2]。

4BIM技術(shù)在裝配式建筑施工過程中的應(yīng)用

4.1預(yù)制構(gòu)件參數(shù)化處理

裝配式建筑中需要用到的構(gòu)件有非常多的種類，為了方便對構(gòu)件進(jìn)行管理，提高構(gòu)件精準(zhǔn)度，需要使用BIM技術(shù)進(jìn)行參數(shù)化建模。以疊合板為例，經(jīng)分析構(gòu)件組成，可建立關(guān)于疊合板的嵌套族，疊合板的零件如各類鋼筋、預(yù)留預(yù)埋件、混凝土底板等作為子族；零件的合集作為父族；構(gòu)件的信息以參數(shù)代表，在調(diào)用構(gòu)件族文件時，將所需尺寸等信息導(dǎo)入文件中，即可生成所需構(gòu)件模型。通過參數(shù)化建模建立產(chǎn)品族庫，在搭建工程BIM模型時可以明顯降低近似構(gòu)件建模的工作量，同時方便統(tǒng)一修改某一種構(gòu)件的參數(shù)。工程中的材料管理也可以依據(jù)構(gòu)件庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行，對構(gòu)件庫進(jìn)行分類拆分，按照工程施工節(jié)點劃分模型、統(tǒng)計材料表和工程量，為工程的精細(xì)化管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[3]。

4.2預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計

①基于BIM技術(shù)的裝配式建筑深化設(shè)計以構(gòu)件的深化設(shè)計為核心，構(gòu)件深化設(shè)計的精準(zhǔn)度直接左右著整個項目的質(zhì)量。在構(gòu)件的深化設(shè)計中主要需解決構(gòu)件和節(jié)點連接、構(gòu)件與其他構(gòu)件和結(jié)構(gòu)間的干涉。②預(yù)制件之間的連接節(jié)點是裝配式建筑最脆弱的環(huán)節(jié)。使用BIM模型研究預(yù)制件連接的情況，在軟件中對薄弱位置的構(gòu)件連接節(jié)點進(jìn)行模擬測試，檢查在該節(jié)點位置是否能夠順利連接。還需對預(yù)留鋼筋進(jìn)行碰撞檢驗，并根據(jù)預(yù)制構(gòu)件模型進(jìn)行預(yù)留孔洞位置檢驗。

4.3管線綜合深化設(shè)計

各專業(yè)BIM模型完成后需要拼裝在一起形成全專業(yè)模型，將建筑、結(jié)構(gòu)、機電等單專業(yè)模型在三維環(huán)境中整合進(jìn)行管線綜合深化設(shè)計。在傳統(tǒng)的裝配式建筑深化設(shè)計中，由于二維圖紙的限制，施工時會遇到大量的不協(xié)調(diào)、不合理問題導(dǎo)致返工；采用BIM技術(shù)將二維圖紙轉(zhuǎn)化為三維模型，使用Navisworks軟件對管線的碰撞問題進(jìn)行修正，可減少節(jié)點、結(jié)構(gòu)與管線沖突，保證機電管線在建筑中的協(xié)調(diào)?；贐IM模型的三維空間展示解決了傳統(tǒng)二維圖紙空間信息缺乏的問題，便于提前發(fā)現(xiàn)施工中可能出現(xiàn)的問題，尤其在機電管線復(fù)雜的車庫和機房區(qū)域極大提高了綜合布線的效率，保證了深化設(shè)計的質(zhì)量。同時，基于整合后的全專業(yè)模型可以使用軟件直接輸出任意位置的局部剖面圖，生成的剖面圖也會與模型保持實時的更新，有效保證了深化設(shè)計出圖的效率[4]。

4.4場地布置模擬

①在工程施工的不同階段都可以通過BIM技術(shù)對施工場地布置方案進(jìn)行優(yōu)化，例如重型機械的路線設(shè)計，施工過程中材料堆放的模擬等，通過計算機模擬的優(yōu)化方案可以有效減少二次場地布置造成的浪費[5]。②在工程的準(zhǔn)備階段，可以基于BIM模型建立施工場地模型，將場地內(nèi)堆料場地、安全文明、加工區(qū)、交通路線等模擬綜合布置。在施工之前即可生成場地全景漫游，身臨其境的體驗施工場地的布置情況和參觀路線的模擬。4.5關(guān)鍵節(jié)點施工模擬①應(yīng)用BIM技術(shù)可視化的性質(zhì)，可在編制施工方案時進(jìn)行模擬仿真，對施工重點、難點進(jìn)行可視化交底，BIM提供的三維模型，可以讓相關(guān)人員直觀了解節(jié)點施工方案細(xì)節(jié)和重點，使設(shè)計交底更準(zhǔn)確。②BIM技術(shù)的可視化交底內(nèi)容還應(yīng)包括對關(guān)鍵節(jié)點及施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的模擬動畫，以動畫的形式更好地展示施工方案，輔助進(jìn)行最優(yōu)方案的遴選與后續(xù)的人員培訓(xùn)工作。

4.6預(yù)制構(gòu)件管理

傳統(tǒng)模式下的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)流程為：模型設(shè)計→構(gòu)件出圖→人工錄入→數(shù)控加工；而應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行的裝配式預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)模式，由BIM生成的數(shù)據(jù)可直接導(dǎo)入工廠端進(jìn)行生產(chǎn)。新的生產(chǎn)模式流程為：BIM深化模型→數(shù)字化加工→生成加工料單。料單利用RFID技術(shù)，將預(yù)制構(gòu)件與帶有構(gòu)件信息的電子標(biāo)簽相匹配，可作為構(gòu)件出庫、運輸、堆放的管理基礎(chǔ)。裝配式項目施工通常有堆場管理問題、預(yù)制構(gòu)件發(fā)貨效率問題和構(gòu)件運輸過程管理問題。為解決預(yù)制構(gòu)件的管理難題，將RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，以云端作為服務(wù)端，以構(gòu)件信息為主線開發(fā)協(xié)同管理平臺，將構(gòu)件的生產(chǎn)、運輸、堆場、吊裝等施工過程進(jìn)行串聯(lián)，使構(gòu)件信息可通過網(wǎng)頁端、移動端、系統(tǒng)管理端進(jìn)行實時管控。在使用BIM技術(shù)進(jìn)行裝配式建筑預(yù)制件生產(chǎn)時，可以在構(gòu)件的料單和電子標(biāo)簽中加入構(gòu)件的數(shù)據(jù)參數(shù)，通過黏貼或者RFID電子標(biāo)簽的方式綁定在對應(yīng)構(gòu)件上，在協(xié)同管理平臺中就可以一物一碼的對構(gòu)件進(jìn)行運輸和庫存的跟蹤管理。

5結(jié)語

綜上所述，將BIM技術(shù)應(yīng)用在裝配式建筑工程施工中，二者特性的有機結(jié)合可以形成諸多優(yōu)勢，助力工程項目的高質(zhì)量施工。首先，可以利用三維模型對各施工節(jié)點的情況進(jìn)行可視化模擬，便于項目的各參建方及時了解流程和現(xiàn)場情況。其次，在預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，用BIM進(jìn)行深化設(shè)計可以提高預(yù)制構(gòu)件的精確度。再次，基于BIM信息模型可以實現(xiàn)管線綜合的碰撞檢查，可以避免返工、修改、延誤工期等情況。最后，應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行各專業(yè)協(xié)同作業(yè)，可以進(jìn)一步細(xì)化施工管理工作。

參考文獻(xiàn)

[1]董留鎖，孟鑫桐，侯志輝，劉占省，尤偉.BIM技術(shù)在天津錦塘苑大型裝配式建筑施工管理中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，2020，51(11):1301-1304.

[2]吳健平.BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用探究[J].學(xué)園，2017(6):148-149.

[3]趙培莉.BIM技術(shù)在裝配式建筑工程項目全壽命周期成本管理中的應(yīng)用研究[J].四川水泥，2021(4):208-209.

[4]楊振建.基于BIM技術(shù)的裝配式建筑施工應(yīng)用探索[J].門窗，2019(9):103+105.

[5]潘健.上海中心大廈機電工程建造技術(shù)綜述[J].安裝，2014(11):22-27.

作者:徐林 單位:中國建筑第二工程局有限公司華東公司