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)保可持續(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(jì)、施工，還是運(yùn)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(jiǎn)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(jī)結(jié)合，并產(chǎn)生優(yōu)化效應(yīng)，重點(diǎn)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(diǎn)，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(jì)要求進(jìn)行預(yù)制生產(chǎn)，并確定出廠時(shí)間和運(yùn)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(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝環(huán)節(jié)對(duì)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(xiàng)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(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝等環(huán)節(jié)。選擇裝配式建筑，從設(shè)計(jì)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(yùn)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(gè)流程來看，在施工作業(yè)之前需要先設(shè)計(jì)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(jī)。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(shí)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(shì)。

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(shí)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(xiàng)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(xiàng)目內(nèi)容等全方位的數(shù)據(jù)。在建筑工程項(xiàng)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(xiàng)目的整體信息，各專業(yè)的設(shè)計(jì)、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(jì)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(diǎn)，可以避免傳統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)建造過程中費(fèi)時(shí)、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(duì)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(shí)，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(shí)可以明顯降低近似構(gòu)件建模的工作量，同時(shí)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(duì)構(gòu)件庫進(jìn)行分類拆分，按照工程施工節(jié)點(diǎn)劃分模型、統(tǒng)計(jì)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(jì)

①基于BIM技術(shù)的裝配式建筑深化設(shè)計(jì)以構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)為核心，構(gòu)件深化設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度直接左右著整個(gè)項(xiàng)目的質(zhì)量。在構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)中主要需解決構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(duì)薄弱位置的構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行模擬測(cè)試，檢查在該節(jié)點(diǎn)位置是否能夠順利連接。還需對(duì)預(yù)留鋼筋進(jìn)行碰撞檢驗(yàn)，并根據(jù)預(yù)制構(gòu)件模型進(jìn)行預(yù)留孔洞位置檢驗(yàn)。

4.3管線綜合深化設(shè)計(jì)

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(jī)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(jì)。在傳統(tǒng)的裝配式建筑深化設(shè)計(jì)中，由于二維圖紙的限制，施工時(shí)會(huì)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(duì)管線的碰撞問題進(jìn)行修正，可減少節(jié)點(diǎn)、結(jié)構(gòu)與管線沖突，保證機(jī)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(jī)電管線復(fù)雜的車庫和機(jī)房區(qū)域極大提高了綜合布線的效率，保證了深化設(shè)計(jì)的質(zhì)量。同時(shí)，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(huì)與模型保持實(shí)時(shí)的更新，有效保證了深化設(shè)計(jì)出圖的效率[4]。

4.4場(chǎng)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(duì)施工場(chǎng)地布置方案進(jìn)行優(yōu)化，例如重型機(jī)械的路線設(shè)計(jì)，施工過程中材料堆放的模擬等，通過計(jì)算機(jī)模擬的優(yōu)化方案可以有效減少二次場(chǎng)地布置造成的浪費(fèi)[5]。②在工程的準(zhǔn)備階段，可以基于BIM模型建立施工場(chǎng)地模型，將場(chǎng)地內(nèi)堆料場(chǎng)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(chǎng)地全景漫游，身臨其境的體驗(yàn)施工場(chǎng)地的布置情況和參觀路線的模擬。4.5關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)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(shí)進(jìn)行模擬仿真，對(duì)施工重點(diǎn)、難點(diǎn)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(diǎn)施工方案細(xì)節(jié)和重點(diǎn)，使設(shè)計(jì)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(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的模擬動(dòng)畫，以動(dòng)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(jì)→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(yùn)輸、堆放的管理基礎(chǔ)。裝配式項(xiàng)目施工通常有堆場(chǎng)管理問題、預(yù)制構(gòu)件發(fā)貨效率問題和構(gòu)件運(yùn)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(tái)，將構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸、堆場(chǎng)、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(dòng)端、系統(tǒng)管理端進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)，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(duì)應(yīng)構(gòu)件上，在協(xié)同管理平臺(tái)中就可以一物一碼的對(duì)構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)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(jī)結(jié)合可以形成諸多優(yōu)勢(shì)，助力工程項(xiàng)目的高質(zhì)量施工。首先，可以利用三維模型對(duì)各施工節(jié)點(diǎn)的情況進(jìn)行可視化模擬，便于項(xiàng)目的各參建方及時(shí)了解流程和現(xiàn)場(chǎng)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(jì)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(shí)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)

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作者:徐林 單位:中國建筑第二工程局有限公司華東公司