BIM技術在裝配式建筑虛擬施工中的應用研究

文/李克昌 山東萊鋼建設有限公司濟南分公司 山東濟南 250000

李煥 濟南海右實業有限公司 山東濟南 250000

BIM技術是以建筑、結構、施工、水暖電等全生命周期的各項相關信息數據為基礎，建立起的建筑模型，可以仿真模擬建筑物，具有可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性五大特點。隨著裝配式建筑產業化程度的增加，項目前期的設計需要各專業人員相互協調，管理也需要更加精細化、嚴格化。BIM技術在預制結構施工中的應用使得項目實施過程變得直觀，各部門之間能夠協調統一，既提高工程效率，避免重復勞動，又降低成本風險。

1、BIM技術概述

1.1 BIM技術理念

BIM技術的最終目的是使整個項目在全生命周期每一個階段都能有效的實現節約資源能源、降低成本、減少對環境的污染、提高建筑行業的整體效率等目的。通過BIM技術打破建筑行業各階段的割裂，銜接各階段的信息。在我國，運用BIM技術，對建設節約型社會，創建和諧社會具有積極意義，同時也推動了“智慧城市”的進一步發展，間接改善人們的生活質量。

1.2 BIM技術應用價值

BIM技術的出現進一步促進了建筑業的發展，因而BIM技術帶來的價值也是不可忽視的。BIM技術的不僅對設計單位帶來價值，同時也為開發商，施工單位等項目各個參與單位都帶來不同程度的價值。

1）BIM技術給設計單位帶來的價值；現階段的BIM技術對建筑行業最大的優勢還是在設計階段，利用BIM技術設計的模型包含所有的建筑信息，可以在設計開始階段對設計方案進行分專業檢驗，比如結構分析、光照分析、可視化分析等方面，達到優化設計的目的。與傳統CAD制圖中人為的分析專業性能相比，更加準確、方便、快捷，減少人工成本的投入。在設計時，可以對大型的、復雜的建筑結構構件節點和施工難點進行施工模擬，以優化施工方案，從而指導現場施工人員進行施工。運用BIM技術創建的仿真模擬，可以在施工模擬期間與施工方、預制構件廠商、開發商等部門對設計效果進行交流，避免了在施工時出現的各種問題。

2）BIM技術給施工單位帶來的價值；BIM技術可以增加施工單位的中標率，可以提高施工單位的管控能力，可以利用BIM技術解決施工難題。

2、預制裝配式結構施工應用BIM技術

2.1 深化設計

裝配式建筑對前期設計的要求很高，需要通過深化設計來確定節點、預留孔等細節問題，允許出錯的概率很低。

標準層預制構件共88塊（其中外墻板48塊、剪力墻24塊、空調板12塊、樓梯4塊），斜撐144個。每塊外墻構件共有鏈接12個。利用REVIT軟件建立模型后，針對預制裝配式結構安裝最可能遇到的問題，在各個預制構件之間模擬安裝，檢驗各板之間的連接，發現內墻板預留處與構造柱豎向鋼筋存在多處碰撞。修改后解決類似問題5處，調整構件圖紙3張，空調預制板解決問題1處，調整圖紙1張，達到了優化施工方案、減少后期圖紙更改造成的返工的目的，確保了施工的有效進行。

2.2 場布管理

預制裝配工程中材料堆放是個比較重要的環節，其牽涉到車輛運輸路線規劃、塔吊旋轉半徑范圍、堆放場地加固等問題，同時需要與其他施工環節相聯系，不能顧此失彼。因場地狹小，所以施工現場PC構件堆放存量需保持在1～1.5層，需要控制好構件進場的量。在這樣的要求下，通過BIM技術建立完整的場地模型，分析施工計劃與實際現場施工信息。掛車長13m以上需要合理規劃進場路線，預制構件運至施工現場后，直接連同運輸架一起堆放在塔吊有效范圍的施工空地上；塔吊采用ST60/15，回轉半徑40～55m，在模型中確定合理的布置堆放場地及其他施工用料場地，保證各施工環節用料能順利進行。

2.3 碰撞檢測

傳統2D平面圖存在不直觀的缺點，即使經驗豐富的技術人員也很難憑借想象力判斷構件間的碰撞。利用預制構件模型與現澆結構模型的碰撞檢測，查找構件定位對現澆結構施工的影響，從而調整模板固定方式及減少模板損耗。如遇不可調整情況時，可以對預制構件進行深化修改，最終達到順利施工的目的。

預埋管線與板筋之間的碰撞，可通過模擬，提前布置走向，以減少管線材料損耗。PC板安裝過程中需要斜撐來固定及調整角度，斜撐及預埋件常常導致其與腳手架、模板、甚至樓板鋼筋之間存在位置上的碰撞，所以預先檢測其位置對實際施工有著很大的幫助。通過建立模型對設計圖紙及方案進行檢測，可以達到方案優化目的，減少因方案問題出現的返工損失

2.4 節點技術交底

預制裝配結構對節點連接要求較高，即使PC板連接發生細小的位移，也很有可能造成其他PC板無法定位施工。針對PC板之間的連接件和復雜節點，利用BIM技術的可視化優點，放大展示施工節點，用做施工前交底，以保證施工的準確性。施工人員多數未接觸過BIM技術，施工場地上設置BIM樣板引路（見，用來展示新工藝新技術，直觀的展板，供施工人員學習。

3、材料管理

3.1 事前計劃

在預制構件進場前，利用BIM技術，對場地及施工現狀進行分析，可以對構件采購量進行上限控制。這點對于場地狹小、工期緊的項目尤為重要。根據現場實際狀況，快速測算不同階段預制構件的需求量，做好事前備料工作，防止構件進場過多和二次搬運問題，同樣也可以對其他材料實現進場管控。

3.2 事中控制

施工過程中如果發生進度修正，可以利用BIM技術查看現場施工情況，與事前計劃比較后，及時調整構建材料進場計劃，并且做到對每個施工區域構件材料需求量的精確控制。

3.3 事后分析

根據施工計劃節點或時間段，可以對預制構件、建材等進行盤點，分析材料實際用量與計劃用量的差異。一方面為后續材料采購做控制依據，另一方面可以及時發現材料浪費點，通過管理措施進行改進。

結語：

借助BIM技術，工程有效地提高了施工效率，減少了施工工期，避免了部分復雜節點由于沒有模型而產生的錯誤和返工，提升了裝配式建筑施工質量。通過BIM技術的五大特性，實現了對現場施工的信息化管理，對預制裝配結構施工起到了很好的促進作用，使得施工過程更為精細化。利用BIM技術能有效提高裝配式建筑的生產效率和工程質量，將生產過程各階段參與人員和信息聯系起來，真正實現以信息化促進產業化。