基于BIM技術(shù)的裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件分析

張忠超，郭馨元，宋宇婷，付 佳，宋明楓，黎 虹（通訊作者）

（黑龍江省哈爾濱市哈爾濱商業(yè)大學(xué) 黑龍江 哈爾濱 150000）

1 我國國內(nèi)建筑工業(yè)化歷史

進(jìn)入21世紀(jì)，我國所廣泛應(yīng)用的現(xiàn)澆式建筑體系是否符合未來建筑業(yè)發(fā)展方向，重新受到建筑行業(yè)審視。近些年來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，勞動(dòng)力成本持續(xù)提升，環(huán)境污染依然嚴(yán)重，出現(xiàn)資源浪費(fèi)等各類問題，我國建筑行業(yè)面臨一場新的改革，中央及各地政府出臺建筑工業(yè)化相關(guān)文件，在政府大力支持下，全國各地重新開始推廣預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)建筑體系工作。而這種體系存在的多重問題，我國建筑業(yè)需要在不斷地科學(xué)研究中有效解決，從而推動(dòng)發(fā)展建筑工業(yè)化。

2 BIM技術(shù)

BIM，全稱Building Information Modeling，譯為建筑信息模型，主要采用三維立體化建筑模型軟件系列平臺。例如Revit、Autodesk。

3 BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)建筑體系中的應(yīng)用價(jià)值

3.1 設(shè)計(jì)階段

我國以往采用的傳統(tǒng)建筑體系圖紙以二維形式表示各種建筑信息，所以真正的構(gòu)件形式須由設(shè)計(jì)專業(yè)人員抽象思考，但這局限于非形式復(fù)雜的情況，導(dǎo)致很多建筑信息難以避免出現(xiàn)誤差，各專業(yè)技術(shù)人員工種之間獨(dú)立作業(yè)，也導(dǎo)致相互之間的交流溝通障礙不斷，例如無法在有效時(shí)間里檢測碰撞沖突，工程后期風(fēng)險(xiǎn)大大增加，而利用BIM技術(shù)就可以解決此類問題。

3.2 前期準(zhǔn)備

建筑管理人員可運(yùn)作BIM技術(shù)流程管理生產(chǎn)合同，其中包括顯示訂單，維護(hù)生產(chǎn)訂單，材料車間依照訂單準(zhǔn)備備料，明確顯示明細(xì)避免誤差生成，相關(guān)部門可依照規(guī)劃數(shù)據(jù)安排方案進(jìn)行生產(chǎn)，在各部門之間形成信息共享渠道。

3.3 構(gòu)件制造與安裝

使用BIM技術(shù)在裝配式建筑施工工程中，可以加強(qiáng)生產(chǎn)管理。生產(chǎn)制造者可以根據(jù)中心數(shù)據(jù)庫存放的工程生命周期數(shù)據(jù)獲取構(gòu)件生產(chǎn)信息，詳細(xì)記錄檢測、查詢相關(guān)信息，利于施工人員施工作業(yè)，在信息化過程中，生產(chǎn)人員會(huì)給每一個(gè)構(gòu)件定制唯一編碼，以便于采集跟蹤，使用構(gòu)件中的RFID芯片傳送和搜集構(gòu)件信息、綜合中心數(shù)據(jù)以保證施工需求。

4 基于BIM的裝配式建筑設(shè)計(jì)

4.1 預(yù)制構(gòu)件參數(shù)化

提高BIM設(shè)計(jì)效率、降低建模工作量使其靈活可變，參數(shù)化是必然要求。裝配式混凝土建筑設(shè)計(jì)BIM模型的構(gòu)件庫應(yīng)采用部品標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化、通用化方法進(jìn)行創(chuàng)建，逐步形成裝配式混凝土建筑部品或構(gòu)件資源庫。部品部件信息模型分類應(yīng)按《建筑信息模型分類及編碼標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51269中相關(guān)條款執(zhí)行，并滿足科學(xué)性、系統(tǒng)性、可擴(kuò)延性、穩(wěn)定兼容性、綜合使用性的要求。根據(jù)統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)、命名標(biāo)準(zhǔn)、儲存格式、信息交付標(biāo)準(zhǔn)，建立不同階段各相關(guān)專業(yè)各自的標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件庫。預(yù)埋件設(shè)計(jì)采用系列化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，可滿足BIM參數(shù)化需求。

4.2 預(yù)制構(gòu)件BIM分析

基于BIM構(gòu)件主要控制內(nèi)容：

（1）工業(yè)化建造立面和整體風(fēng)格協(xié)調(diào)統(tǒng)一；

（2）策劃階段內(nèi)，對投資及全過程的成本控制；

（3）工藝流程、構(gòu)件的成本控制、生產(chǎn)周期、生產(chǎn)銜接等方面整體把控；

（4）施工階段中的施工周期、成本控制與上下游生產(chǎn)銜接；

（5）預(yù)制構(gòu)件禁止裁磚。

采用BIM模型進(jìn)行模型拆分設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮所有相關(guān)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)的協(xié)同需求，由有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員在BIM模型應(yīng)用的早期設(shè)定拆分方法，避免形成早期創(chuàng)建孤立的、單用戶文件，避免形成被動(dòng)模型拆分設(shè)計(jì)。可重復(fù)利用的“三維構(gòu)件圖紙”能夠提高生產(chǎn)效率，關(guān)鍵是可以實(shí)現(xiàn)在項(xiàng)目生產(chǎn)周期中前置構(gòu)件加工圖，縮短項(xiàng)目運(yùn)營周期，提高項(xiàng)目效率。BIM整體流程應(yīng)用結(jié)合設(shè)計(jì)原則，BIM預(yù)制構(gòu)件模型可分為：一字型墻板、L形墻板、內(nèi)墻板、女兒墻、陽臺板、空調(diào)板、PCF板、樓梯。

4.3 施工與構(gòu)件深化設(shè)計(jì)

（1）預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)，需要注重塔吊旋轉(zhuǎn)半徑與預(yù)制構(gòu)件重量之間的關(guān)系，BIM模型進(jìn)行模擬；（2）應(yīng)考慮施工效率與系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的平衡；（3）考慮生產(chǎn)計(jì)劃于施工計(jì)劃的協(xié)調(diào)統(tǒng)一；（4）對于復(fù)雜構(gòu)件，施工效率不高，設(shè)計(jì)需謹(jǐn)慎使用。

預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)是在三維設(shè)計(jì)模型基礎(chǔ)上進(jìn)行構(gòu)件拆分，精確統(tǒng)計(jì)預(yù)制件的體積和重量，指導(dǎo)預(yù)制率和裝配率的計(jì)算，并形成各個(gè)預(yù)制構(gòu)件模型。在預(yù)制構(gòu)件模型上進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，布置鋼筋與各類埋件，直接生成構(gòu)件生產(chǎn)所需的圖紙，并準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)鋼筋規(guī)格與長度、埋件型號與數(shù)量等。

4.4 設(shè)計(jì)碰撞檢查

BIM技術(shù)應(yīng)用于碰撞檢查中可分為單、多專業(yè)碰撞，后者指結(jié)構(gòu)、機(jī)電專業(yè)碰撞，多專業(yè)碰撞因?yàn)闃?gòu)件管道多，所以需分組集合，分別進(jìn)行碰撞檢查。在對BIM模型檢查中，預(yù)制構(gòu)件之間的碰撞檢查作用極大。工廠生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件之后運(yùn)至施工現(xiàn)場裝配安裝，如若施工過程中出現(xiàn)構(gòu)件之間的碰撞，需對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行開槽切角，然而預(yù)制構(gòu)件成型之后不能隨意開切，需要新制預(yù)制構(gòu)件至現(xiàn)場，容易造成損失與工期延誤，預(yù)制構(gòu)件之間的碰撞，主要是其與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)之間的碰撞。

4.5 產(chǎn)業(yè)鏈主體之間信息傳遞

BIM技術(shù)貫穿于整個(gè)工程生命周期，實(shí)現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)信息化的同時(shí)可以將生產(chǎn)。施工運(yùn)維階段的實(shí)際需求與技術(shù)整合到設(shè)計(jì)階段，虛擬預(yù)演現(xiàn)實(shí)，真正實(shí)現(xiàn)BIM信息化應(yīng)用。

BIM信息化與云技術(shù)相結(jié)合，有效地?zé)o縫轉(zhuǎn)遞信息，強(qiáng)化各部門橫向聯(lián)系，借助移動(dòng)設(shè)備設(shè)置客戶端，實(shí)時(shí)查看項(xiàng)目所需信息，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目可移動(dòng)辦公進(jìn)而提高項(xiàng)目完成精度。

5 結(jié)語

長遠(yuǎn)來看，裝配式結(jié)構(gòu)符合我國工業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展主要方向，依托BIM技術(shù)的集成分析優(yōu)勢，二者相輔相成，能夠有效地強(qiáng)化國內(nèi)設(shè)計(jì)施工水平，同時(shí)需要在實(shí)踐中將二者更緊密地結(jié)合與完善，推進(jìn)國家建筑工業(yè)化發(fā)展。