BIM技術(shù)在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用研究

李文才 （安徽省建設(shè)工程測(cè)試研究院有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230000）

0 前言

所謂的BIM，具體指的是建筑信息化模型。現(xiàn)階段許多工程中普遍使用BIM技術(shù)，旨在妥善處理建筑工程當(dāng)中由于方案設(shè)計(jì)、施工以及加工構(gòu)建銜接不到位而引發(fā)的資源過(guò)度浪費(fèi)現(xiàn)象。在BIM技術(shù)的幫助之下，能夠通過(guò)建立三維模型模擬整個(gè)施工流程，進(jìn)而進(jìn)一步改良施工的設(shè)計(jì)方案，以確保工程質(zhì)量的穩(wěn)步提升以及工程資源的總體利用效率。

1 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程產(chǎn)業(yè)化施工的困難

1.1 難以對(duì)預(yù)制構(gòu)件實(shí)施精細(xì)化管理

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平飛速提升的大背景下，建筑行業(yè)同時(shí)也日新月異，有許多新鮮的元素出現(xiàn)。在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程之中，相關(guān)裝配構(gòu)建的種類(lèi)也愈發(fā)豐富多樣，型號(hào)也紛繁復(fù)雜，多的時(shí)候數(shù)量竟然能夠高達(dá)上百種，并且還會(huì)涉及到先進(jìn)的結(jié)構(gòu)保溫一體化外墻技術(shù)。如此一來(lái)，就使得進(jìn)場(chǎng)構(gòu)建的數(shù)目以及型號(hào)均難以提取。而且工地現(xiàn)場(chǎng)的材料管理、指標(biāo)含量的統(tǒng)計(jì)也會(huì)出現(xiàn)受到影響。不僅難以合理控制施工的成本，而且在生產(chǎn)管理方面也會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)題，所以導(dǎo)致預(yù)制構(gòu)件的精細(xì)化管理較為繁瑣。

1.2 方案設(shè)計(jì)與實(shí)際施工難以有效銜接

以往常規(guī)的方案設(shè)計(jì)著重思考的是結(jié)構(gòu)類(lèi)型的挑選以及相關(guān)計(jì)算項(xiàng)目，幾乎不會(huì)牽涉到施工中發(fā)生的疑難問(wèn)題。然而在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程當(dāng)中，巨型的機(jī)械設(shè)施與建筑結(jié)構(gòu)主體之間會(huì)產(chǎn)生錨固和支撐的關(guān)系，方案設(shè)計(jì)與實(shí)際施工難以有效銜接，隨之而來(lái)的就是構(gòu)造復(fù)雜化和構(gòu)件的返廠(chǎng)修改等諸多問(wèn)題。這不僅會(huì)增大資源的損耗，還會(huì)使得工程的總造價(jià)飛速提升。

1.3 難以培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)科學(xué)的施工技巧

目前對(duì)于廣大建筑公司而言，裝配式建筑依然是一種新鮮事物。因?yàn)檫^(guò)去并未接觸過(guò)，所以絕大多數(shù)的施工單位都沒(méi)有充足的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，倘若沿用常規(guī)化的技術(shù)交底，那么培養(yǎng)管理者的總體效率將會(huì)持續(xù)低迷，難以控制工程的總體質(zhì)量，嚴(yán)重影響了專(zhuān)業(yè)科學(xué)的施工團(tuán)隊(duì)的組建[1]。

2 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程中BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.1 加強(qiáng)施工期限控制并推動(dòng)效率提升

在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程的施工環(huán)節(jié)，在BIM技術(shù)的幫助下，能夠?qū)⒎瞎こ痰臉?biāo)準(zhǔn)構(gòu)件庫(kù)建立起來(lái)，讓設(shè)計(jì)部門(mén)、構(gòu)件廠(chǎng)以及施工公司的可視化協(xié)同水平更上一層樓，進(jìn)而有效防止施工材料的過(guò)度浪費(fèi)，讓工程的總體生產(chǎn)效率更上一層樓。除此之外，借助于BIM技術(shù)對(duì)住宅展開(kāi)三維建模，模擬整個(gè)施工環(huán)節(jié)并引入場(chǎng)地、材料資源和勞動(dòng)力等因素，為工程的進(jìn)行帶來(lái)科學(xué)有效的參考價(jià)值，在第一時(shí)間妥善處理延緩工程進(jìn)度的各類(lèi)因素，防止欠科學(xué)的設(shè)計(jì)使得施工不順暢。

2.2 有助于方案設(shè)計(jì)和實(shí)際施工的高效對(duì)接

在BIM技術(shù)的幫助下，可以對(duì)施工方案設(shè)計(jì)、加工構(gòu)件以及實(shí)際工程等整個(gè)施工流程展開(kāi)全方位的覆蓋，進(jìn)而鞏固工程建設(shè)每一個(gè)環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)高效率的無(wú)縫對(duì)接。參照方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的BIM成果，能夠?qū)?shí)際施工環(huán)節(jié)的各類(lèi)施工情況展開(kāi)深層次設(shè)計(jì)，構(gòu)建科學(xué)的BIM信息模型，進(jìn)而為后續(xù)的工程開(kāi)展打下堅(jiān)實(shí)牢靠的基礎(chǔ)。

2.3 有助于塑造培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)化施工團(tuán)隊(duì)

目前絕大部分的公司，均沒(méi)有全方位地系統(tǒng)研究裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程，對(duì)其認(rèn)知仍然滯留在表層。在BIM技術(shù)的幫助下，其獨(dú)一無(wú)二的三維展現(xiàn)能力可以把各個(gè)部位的施工方案直觀(guān)清晰地呈現(xiàn)出來(lái)，并且還能夠精細(xì)地展現(xiàn)工地周?chē)沫h(huán)境，這給技術(shù)交底提供了巨大的便捷性。除此之外，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)化的施工標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也有助于塑造培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)化施工團(tuán)隊(duì)[2]。

3 BIM技術(shù)在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 出臺(tái)復(fù)核工程的BIM實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)

嚴(yán)格參照《企業(yè)級(jí)BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》制定工程項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，還必須充分結(jié)合企業(yè)的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，明確規(guī)定工程BIM實(shí)施原則、具體目標(biāo)、BIM使用范圍以及軟件的使用，比如構(gòu)件庫(kù)的使用說(shuō)明、參數(shù)信息要求以及建立模型的注意事項(xiàng)等等。對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程的BIM模型標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行明確規(guī)定，最終形成規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化的流程。

3.2 系統(tǒng)管理構(gòu)件模型

將高端的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與BIM技術(shù)充分結(jié)合在一起，能夠憑借網(wǎng)絡(luò)信息管理系統(tǒng)，在第一時(shí)間及時(shí)查閱有關(guān)模型的數(shù)據(jù)信息，這樣也就能夠進(jìn)一步指導(dǎo)構(gòu)件的吊裝定位[3]。除此之外，在網(wǎng)絡(luò)信息管理系統(tǒng)的幫助下，還可以快速查閱構(gòu)件的具體參數(shù)屬性，同時(shí)可以把完工的信息資料傳到數(shù)據(jù)庫(kù)之中，實(shí)現(xiàn)施工記錄的可查詢(xún)和可調(diào)閱。管理構(gòu)件模型的具體流程如下圖所示。

管理構(gòu)件模型的具體流程

2.3 組建參數(shù)化構(gòu)件族

與普通的現(xiàn)澆混凝土工程的BIM模型相比之后，不難發(fā)現(xiàn)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程的BIM模型存在其自身的特殊性，這一特殊性集中體現(xiàn)在構(gòu)件族的參數(shù)化組建方面。憑借構(gòu)建科學(xué)的BIM三維模型，能夠有效實(shí)現(xiàn)構(gòu)件加工設(shè)計(jì)方案和構(gòu)建模型之間雙向的參數(shù)化信息連接，主要囊括了保溫層、構(gòu)件的ID號(hào)碼、鋼筋的詳細(xì)信息、圖紙的具體編號(hào)以及一些其他的物理數(shù)據(jù)等等。

2.4 科學(xué)管理構(gòu)件模型庫(kù)

憑借科學(xué)建立BIM構(gòu)件，能夠?qū)⒂行У腃SI構(gòu)件族庫(kù)管理系統(tǒng)平臺(tái)建立起來(lái)，并且在局域網(wǎng)以及因特網(wǎng)的大背景下，平臺(tái)化系統(tǒng)管理族、模塊以及組件。構(gòu)件庫(kù)能夠在同一時(shí)間保證多樣化類(lèi)型的軟件與同一平臺(tái)實(shí)施集中管理，而且還可以上傳私有族文件，如此一來(lái)，族庫(kù)當(dāng)中的內(nèi)容能夠在一定時(shí)間內(nèi)得到有效的更新。借助于BIM集中管理并共享規(guī)范性族構(gòu)件，能夠在確保BIM建立模型效率更上一層樓的同時(shí)，為BIM的實(shí)施和普及創(chuàng)造機(jī)會(huì)。

2.5 優(yōu)化管理構(gòu)件模族的信息資料

一方面，在電腦端能夠借助于CSI構(gòu)件庫(kù)當(dāng)中的BIM模型，充分融合構(gòu)件實(shí)驗(yàn)報(bào)告、設(shè)計(jì)圖紙等相關(guān)信息資料，為接下來(lái)的項(xiàng)目管理以及施工進(jìn)程控制打下牢固的基礎(chǔ)。另一方面，在移動(dòng)端則可以通過(guò)手機(jī)記錄整個(gè)施工的流程，把視頻、圖像以及文字資料等在第一時(shí)間上傳至網(wǎng)頁(yè)端的指定位置，進(jìn)而全面及時(shí)地掌握具體的施工狀況。除此之外，還能夠?qū)⑹┕み^(guò)程中存在的細(xì)節(jié)性問(wèn)題直觀(guān)呈現(xiàn)出來(lái)，給施工提供一定的參考。

2.6 構(gòu)件可視化安裝模擬

一方面，在BIM技術(shù)的幫助下，可以在短時(shí)間內(nèi)科學(xué)合理地分離模型，全方位地展現(xiàn)出整個(gè)安裝構(gòu)建的流程。另一方面，憑借模擬整個(gè)施工的流程，對(duì)施工的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行完善改良。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程在實(shí)際開(kāi)工時(shí)，因?yàn)闆](méi)有產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的幫助，二次搬運(yùn)構(gòu)件損壞、構(gòu)建施工現(xiàn)場(chǎng)擺放不開(kāi)等問(wèn)題會(huì)時(shí)常發(fā)生[4]。但是有了BIM技術(shù)的參與，則能夠模擬整個(gè)施工的流程，高效指導(dǎo)構(gòu)件的吊裝工作。除此之外，還有構(gòu)件的可視化安裝模擬。倘若三維坐標(biāo)準(zhǔn)確性的操作太過(guò)于繁瑣復(fù)雜，則可實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)三維可視化模擬憑借，達(dá)到構(gòu)件還原實(shí)際構(gòu)件條件。

2.7 三維技術(shù)交底

由于現(xiàn)階段很多施工單位還沒(méi)有深入了解過(guò)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程產(chǎn)業(yè)化施工，所以在BIM技術(shù)的幫助下，可以模擬整個(gè)施工作業(yè)流程，通過(guò)三維的展示來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的交底，從而為下一階段的工作打下牢固的基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程中，憑借BIM技術(shù)的使用，以構(gòu)件族為中心實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)方案和施工的完美對(duì)接。利用BIM技術(shù)的參數(shù)化、可視化功能模擬各類(lèi)未知狀況，為及時(shí)決策打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。制定符合項(xiàng)目特征的BIM標(biāo)準(zhǔn)是基礎(chǔ)所在，施工設(shè)施和相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)等信息一定要和BIM模型信息充分結(jié)合起來(lái)，才可以對(duì)施工進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo)。