BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用

林沙珊

(閩南理工學(xué)院土木工程學(xué)院 福建省 363700)

BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用

林沙珊

(閩南理工學(xué)院土木工程學(xué)院 福建省 363700)

發(fā)展裝配式建筑推進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)化是發(fā)展綠色建筑最快捷的方式，而建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的主要特征之一則是信息化，BIM（建筑信息化模型）技術(shù)廣泛的應(yīng)用必將極大的促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。本文以南通政務(wù)中心北側(cè)停車綜合樓為案例闡述了BIM技術(shù)在裝配式建筑中的運(yùn)用價(jià)值，為BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用提供借鑒。

綠色建筑； BIM技術(shù)； 裝配式建筑；建筑信息模型

引言

建筑信息模型 BIM(Building Information Modeling)是以建筑工程項(xiàng)目各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)進(jìn)行建筑模型的建立,為設(shè)計(jì)和施工提供相協(xié)調(diào)的、內(nèi)部保持一致的、并可進(jìn)行運(yùn)算分析的信息。建筑信息模型是BI M的載體。BIM不是軟件,是一個(gè)概念(或理念)、是一個(gè)可以提升工程建設(shè)行業(yè)從策劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)全產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量和效率的系統(tǒng)工程[1]。BIM通過利用數(shù)字建模軟件，把真實(shí)的建筑信息參數(shù)化、數(shù)字化以后形成一個(gè)模型。以此為平臺(tái)，從設(shè)計(jì)師、工程師直到施工單位和物業(yè)管理方，都可以在整個(gè)建筑項(xiàng)目的全生命周期進(jìn)行信息的共享和改進(jìn)。

裝配式建筑可以改善結(jié)構(gòu)精度、滲透、開裂等質(zhì)量通病，提高隔聲、保溫、防火等性能便于系統(tǒng)維護(hù)、更新，有著巨大的節(jié)能減排作用，還能大大提高了施工效率和縮短了施工工期[2]， 《加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》提出，我國(guó)要力爭(zhēng)用10年左右時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%[3]。按照推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的要求，大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)、混凝土等裝配式建筑，具有發(fā)展節(jié)能環(huán)保新產(chǎn)業(yè)、提高建筑安全水平、推動(dòng)化解過剩產(chǎn)能等一舉多得之效。而BIM在實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)、可持續(xù)設(shè)計(jì)方面具有優(yōu)勢(shì)，可以提高生產(chǎn)效率，降低建設(shè)行業(yè)的碳排放量。如何更好的運(yùn)用BIM技術(shù)為裝配式建筑服務(wù)，推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，為建筑設(shè)計(jì)的“綠色探索”注入高科技力量是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一。本文以南通政務(wù)中心北側(cè)停車綜合樓工程中BIM技術(shù)運(yùn)用為例，闡述BIM技術(shù)在裝配式建筑中的運(yùn)用價(jià)值，為BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用提供借鑒。

1 工程運(yùn)用實(shí)例

1.1 工程概況

南通市政務(wù)中心北側(cè)停車綜合樓項(xiàng)目位于南通市政務(wù)中心北側(cè)地塊，洪江路以南，工農(nóng)路以西交匯處，總建筑面積4.9萬平方米。該建筑是一棟總高度為60.3米的停車綜合樓：地下兩層汽車庫(kù)，地上一層為大廳、廚房、餐廳，二至七層為汽車庫(kù)，八層西側(cè)為會(huì)議中心，東側(cè)為汽車庫(kù)，九至十六層為業(yè)務(wù)用房。

本項(xiàng)目采用預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)形式，在充分理解傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)上，并考慮PC構(gòu)件模具經(jīng)濟(jì)性、合理性的基礎(chǔ)上，對(duì)傳統(tǒng)圖紙進(jìn)行PC構(gòu)件拆分。結(jié)合本工程的實(shí)際情況，在{（6～12）×（A～G）}軸線區(qū)間內(nèi),設(shè)計(jì) 2層結(jié)構(gòu)平面以上，15層結(jié)構(gòu)平面以下進(jìn)行PC構(gòu)件的拆分與設(shè)計(jì)；在{（1～5）×（A～G）}軸線區(qū)間范圍里，設(shè)計(jì)2層結(jié)構(gòu)平面以上，8層結(jié)構(gòu)平面以下進(jìn)行PC構(gòu)件的拆分與設(shè)計(jì)。

1.2 項(xiàng)目難點(diǎn)

（1）施工工期緊張，因此對(duì)各工序的合理搭接要求高。施工工期短階段時(shí)間內(nèi)資源投入大，對(duì)總承包商的管理、協(xié)調(diào)、組織能力要求較高。

（2）場(chǎng)地狹小，現(xiàn)場(chǎng)平面布置困難大。因工期較緊，作業(yè)量比較大，特別是配套工程，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的布置要求比較高，應(yīng)充分考慮施工機(jī)械設(shè)備、辦公、道路、現(xiàn)場(chǎng)出入口、臨時(shí)堆放場(chǎng)地等的優(yōu)化合理布置。

（3）預(yù)制裝配特點(diǎn)，對(duì)施工工序要求高。本項(xiàng)目PC構(gòu)件預(yù)制的特點(diǎn)決定了項(xiàng)目必須加強(qiáng)對(duì)構(gòu)件預(yù)留預(yù)埋及施工工序的控制，這個(gè)過程將耗費(fèi)大量的人力資源來控制構(gòu)件的生產(chǎn)與安裝

2 BIM技術(shù)在工程中的運(yùn)用

2.1 碰撞校核，優(yōu)化模型，控制成本

在建立土建專業(yè)模型、鋼筋專業(yè)模型、安裝專業(yè)模型時(shí)工程設(shè)置、構(gòu)件命名、構(gòu)件繪制、顏色設(shè)置以及坐標(biāo)體系等幾個(gè)方面對(duì)建模過程進(jìn)行約定，保證數(shù)據(jù)的協(xié)同性。將各個(gè)專業(yè)模型進(jìn)行碰撞，達(dá)到PC構(gòu)件整體性的檢查以及管線綜合排布的優(yōu)化可以有效解決由于各專業(yè)獨(dú)立設(shè)計(jì)，信息不對(duì)稱造成的無法按圖施工或返工。針對(duì)預(yù)制混凝土裝配式建筑，在優(yōu)化模型的過程中，BIM技術(shù)可以打破傳統(tǒng)二維PC構(gòu)件拆分的單一性，充分考慮構(gòu)件之間的整體性，并在碰撞的過程中校核預(yù)留洞及預(yù)埋件位置并即使發(fā)現(xiàn) PC構(gòu)件之間存在的土建與鋼筋搭接問題。如圖一、二所示

模型的優(yōu)化程度直接決定了工程量計(jì)算的精準(zhǔn)性。建立在BIM技術(shù)上的工程量計(jì)算大大提高了其準(zhǔn)確性和靈活性，通過BIM模型可進(jìn)行專業(yè)分段分區(qū)提取所需工程量，并與實(shí)際工程量進(jìn)行資源對(duì)比分析，為施工備料、勞動(dòng)力分配等提供有效支撐，提高管理效率，控制成本。

圖一 地下一層碰撞檢查及優(yōu)化排布

圖二 PC構(gòu)件預(yù)留預(yù)埋校核

圖三 PC柱吊裝方案模擬

圖四 施工場(chǎng)地布置

2.2 吊裝施工模擬，調(diào)整進(jìn)度與計(jì)劃

通過對(duì)PC預(yù)制構(gòu)件的拆分提取相關(guān)信息為PC構(gòu)件生產(chǎn)提供準(zhǔn)確的信息。在BIM模型中可將構(gòu)件從生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)降跹b等過程與相對(duì)應(yīng)的時(shí)間尺度相關(guān)聯(lián)，對(duì)PC構(gòu)件吊裝方案進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)模擬。再將BIM模型與項(xiàng)目Project進(jìn)度計(jì)劃相關(guān)聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目5D層面的應(yīng)用。也可將計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度的控制與優(yōu)化。

BIM技術(shù)可以解決預(yù)制裝配式建筑對(duì)構(gòu)件吊裝的高要求(圖三)，模擬施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境提前規(guī)劃起重機(jī)位置及路徑，有助于提高工人的生產(chǎn)準(zhǔn)確度，并能直接影響施工安裝的精確度，最終達(dá)到驗(yàn)證、優(yōu)化、調(diào)整、優(yōu)選施工方案的目的。

2.3 質(zhì)量、安全可視化，信息及時(shí)共享

安全管控一直是現(xiàn)場(chǎng)重要的管理內(nèi)容之一，但是傳統(tǒng)管理方式存在執(zhí)行力不夠、信息傳遞效率等問題，造成了管理效率低的問題。本項(xiàng)目制定了基于BIM技術(shù)的安全管理流程，用以控制項(xiàng)目的安全問題。 南通市政務(wù)中心北側(cè)停車綜合樓項(xiàng)目場(chǎng)地狹小，為防止可能出現(xiàn)的安全問題，對(duì)臨邊防護(hù)措施進(jìn)行可視化模擬，充分考慮施工機(jī)械設(shè)備、辦公、道路、現(xiàn)場(chǎng)出入口、臨時(shí)堆放場(chǎng)地等因素對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了優(yōu)化合理布置。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況制定基于BIM技術(shù)的質(zhì)量控制流程，通過BIM系統(tǒng)的協(xié)同共享機(jī)制將現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量情況進(jìn)行反饋，通過iBan客戶端上傳到魯班BIM系統(tǒng)，并生成質(zhì)量問題分析報(bào)告。實(shí)現(xiàn)了管理人員與現(xiàn)場(chǎng)人員高效率的信息流通，及時(shí)對(duì)質(zhì)量進(jìn)行控制。

2.4 無紙化運(yùn)維

項(xiàng)目利用BIM平臺(tái)將運(yùn)維階段所需要的信息與模型進(jìn)行了銜接，顛覆了利用圖紙保存信息的低效方式，信息進(jìn)行有效的標(biāo)注與分類，例如將質(zhì)量標(biāo)簽分為質(zhì)量通病、樣板工程和技術(shù)復(fù)核三類便于檢索，利用Luban BE平臺(tái)內(nèi)置功能設(shè)置設(shè)備指定更換、維修時(shí)間自動(dòng)提醒，確保數(shù)據(jù)信息在今后幾十年通用有效。

3 BIM技術(shù)的運(yùn)用總結(jié)

在南通政務(wù)中心北側(cè)停車綜合樓這個(gè)項(xiàng)目通過BIM技術(shù)在方案決策、協(xié)同管理、提高工作效率、成本控制、以及進(jìn)度、質(zhì)量、安全等方面的有顯著成效。BIM技術(shù)功能強(qiáng)大有極大的運(yùn)用價(jià)值，從設(shè)計(jì)、招標(biāo)、施工到后期的運(yùn)維每個(gè)階段的各項(xiàng)目參與方均有其更高的使用價(jià)值。比如（1）設(shè)計(jì)階段，BIM可進(jìn)行地圖定位將擬建建筑物置于實(shí)際環(huán)境，對(duì)擬建建筑物的熱環(huán)境、采光、遮陽、雨水設(shè)計(jì)流量、運(yùn)營(yíng)能耗和碳排放等進(jìn)行分析更好的做到居住舒適、節(jié)能減排。（2）建模階段，PC構(gòu)件拆分的同時(shí)應(yīng)該注重材料構(gòu)件信息的導(dǎo)入包含構(gòu)件的材料性質(zhì)、強(qiáng)度、尺寸、顏色等），為工廠預(yù)制、施工吊裝、項(xiàng)目后期運(yùn)維做好基礎(chǔ)工作。（3）施工階段，在PC構(gòu)件制作的過程當(dāng)中可將模型中的構(gòu)件信息通過RFID芯片植入每個(gè)構(gòu)件，編碼唯一，構(gòu)件的生產(chǎn)進(jìn)度情況以及每個(gè)構(gòu)件的具體信息(重量、安裝位置等)，將返回記錄在中心數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控。[4]（4）運(yùn)維階段。由于施工單位與運(yùn)維單位一般不同，在交付使用過稱中應(yīng)做好BIM竣工模型交付。構(gòu)建綜合BIM運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)建筑物業(yè)、設(shè)備運(yùn)行和排放的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析和控制支持設(shè)備設(shè)施運(yùn)行的動(dòng)態(tài)信息查詢和異常情況快速定位實(shí)現(xiàn)精細(xì)化和可視化管理，并為工程健康監(jiān)測(cè)提供信息支持。

綜上所述，BIM技術(shù)在裝配式建筑中的運(yùn)用價(jià)值有著傳統(tǒng)二維建筑無可比擬的優(yōu)勢(shì)，信息化還有巨大的發(fā)展空間，加強(qiáng)對(duì)裝配式建筑的力學(xué)性能研究，制定適應(yīng)裝配式建筑的BIM是大勢(shì)所需，本文僅為同類工程項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)提供參考借鑒。

[1]宮文軍,曹楊,鞏俊松.基于BIM技術(shù)的裝配式構(gòu)件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J].技術(shù)推廣安裝,2014(01):55-57

[2]仇保興.發(fā)展裝配式住宅普及綠色建筑[J].城市住宅,2014(05):6-8

[3]辛眉.國(guó)務(wù)院決定大力發(fā)展裝配式建筑[N].中國(guó)建設(shè)報(bào)

[4]張家昌,馬從權(quán),劉文山.BIM和RFID技術(shù)在裝配式建筑全壽命周期管理中的應(yīng)用探討[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版).2015,17(4)

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1007-6344（2016）10-0091-02