基于BIM技術(shù)的裝配式建筑吊裝施工分析

文/徐奕敏 廣東省勃誠(chéng)建設(shè)有限公司 廣東韶關(guān) 512000

將BIM技術(shù)應(yīng)用到裝配式建筑吊裝施工中，能夠節(jié)約開(kāi)支，減少工程漏洞，使各施工工序更加直觀、簡(jiǎn)便，價(jià)值極高。施工單位要結(jié)合實(shí)際工程背景和吊裝施工要求，拆分傳統(tǒng)建筑工程，使之以預(yù)制構(gòu)件的形式存在，繼而通過(guò)拼裝使之成為一個(gè)整體，再優(yōu)選吊裝技術(shù)進(jìn)行安裝，保障工程質(zhì)量和先進(jìn)性。

1、BIM技術(shù)概述

現(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)中，效果非常好。其中，最常見(jiàn)的便是BIM技術(shù)（建筑信息模型），其并不是對(duì)數(shù)字信息技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的集成，而是以數(shù)字化方法，在設(shè)計(jì)、建造、管理等各個(gè)領(lǐng)域?qū)ζ溥M(jìn)行應(yīng)用。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于為建筑工程提供了良好的集成管理環(huán)境，使建筑工程質(zhì)量和效率兼具，施工風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)比較低[1]。具體而言，包括如下三個(gè)方面特征：其以數(shù)字形式，將裝配式建筑物理和功能特性呈現(xiàn)出來(lái)；它具備共享性特征，能夠?qū)υ撛O(shè)施信息進(jìn)行分享，為建筑工程從建設(shè)到拆除提供可靠的依據(jù)；在裝配式建筑吊裝施工各環(huán)節(jié)，業(yè)主、承包商、建筑師等充分發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)裝配式建筑工程相關(guān)信息進(jìn)行插入、提取、更新和修改，用于實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)協(xié)同。

在裝配式建筑吊裝施工中，發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在云端服務(wù)器上存儲(chǔ)裝配式建筑各構(gòu)件，有效整合構(gòu)件尺寸、樣式等各類信息，并采用專業(yè)方法和技術(shù)手段，對(duì)裝配式建筑的構(gòu)件族庫(kù)進(jìn)行完善和規(guī)范，確保裝配式建筑規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，借助統(tǒng)一的構(gòu)件元素，開(kāi)展吊裝工作，使之與不同裝配式建筑的多樣性需求吻合，在相對(duì)比較短的時(shí)間內(nèi)，完成裝配式建筑吊裝施工工作，優(yōu)化安裝流程，提高工作效率。

2、裝配式建筑特點(diǎn)

與傳統(tǒng)建筑工程不同，裝配式建筑通過(guò)拆分，使建筑工程以預(yù)制構(gòu)件的形式存在。完成上述工作后，拼裝混凝土建筑構(gòu)件，使之成為一個(gè)整體，再在安裝過(guò)程中應(yīng)用吊裝技術(shù)。這一工藝非常先進(jìn)，除了參考價(jià)值外，推廣性也非常強(qiáng)。根據(jù)住建部規(guī)劃，預(yù)計(jì)2025年裝配式建筑占新建筑比例在50%以上。裝配式建筑與現(xiàn)澆整體式工程存在明顯差別，施工速度快，也不會(huì)太受外部氣候、環(huán)境條件影響，建筑垃圾并不是很多。然而，該建筑形式也存在一定的局限性，很少被應(yīng)用到高層建筑中，在構(gòu)件尺寸方面有諸多限制。

裝配式建筑工程具備如下特征：其一，質(zhì)量好。采用標(biāo)準(zhǔn)化方式，大批量生產(chǎn)構(gòu)件，不會(huì)受外部環(huán)境、天氣影響，可靠性強(qiáng)；其二，節(jié)能環(huán)保。工程實(shí)踐中，這一建筑類型不會(huì)浪費(fèi)太多物料，使施工現(xiàn)場(chǎng)建筑垃圾明顯減少；其三，工期短。完成構(gòu)件生產(chǎn)之后，運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配，施工過(guò)程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，工程進(jìn)度快；其四，節(jié)約人力資源。構(gòu)件生產(chǎn)在工廠便可執(zhí)行，人力需求并不是很大，施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度低；其五，模板用量少。選擇疊合板，用作樓板底膜，再把外掛板應(yīng)用到剪力墻中，作為它的一側(cè)模板[2]。故而，模板的節(jié)省量非常大；其六，數(shù)字化管控。工程實(shí)踐中，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通訊、攝影攝像技術(shù)等優(yōu)勢(shì)，將BIM模型與預(yù)制、預(yù)加工等工廠制造部件、構(gòu)件的加工、運(yùn)輸、按照全過(guò)程及隱蔽工程、特殊構(gòu)造施工記錄、現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度等各指標(biāo)整合起來(lái)，實(shí)施全過(guò)程管控。

3、基于BIM技術(shù)的裝配式建筑吊裝施工方法

將BIM技術(shù)與裝配式建筑吊裝施工結(jié)合起來(lái)，能夠?qū)⒕?xì)化管理理念和方法融入施工現(xiàn)場(chǎng)，工期短，成本低，質(zhì)量高，使裝配式建筑工程治療得到了明顯提升。文章從“選擇BIM技術(shù)進(jìn)行施工模擬”和“優(yōu)選施工方案”兩個(gè)方面探討基于BIM技術(shù)的裝配式建筑吊裝施工方法。

3.1 選擇BIM技術(shù)進(jìn)行施工模擬

建立節(jié)點(diǎn)庫(kù)模型和構(gòu)件庫(kù)模型。在該過(guò)程中，發(fā)揮BIM技術(shù)參數(shù)化功能，以此為依托，進(jìn)行快捷化編輯，把詳細(xì)的預(yù)制構(gòu)件圖繪制出來(lái)。正是因?yàn)锽IM技術(shù)具備可視化特征，才使預(yù)制件的設(shè)計(jì)更加準(zhǔn)確，為節(jié)點(diǎn)庫(kù)和構(gòu)件庫(kù)模型創(chuàng)建奠定了良好的基礎(chǔ)。如圖1所示，工藝流程圖。

圖1 工藝流程圖

模擬施工場(chǎng)地。工程初期，將BIM技術(shù)的可視化優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，深入模擬機(jī)械設(shè)備的使用、預(yù)制構(gòu)件、模板安裝等。該過(guò)程中，還要關(guān)注工程進(jìn)度，結(jié)合預(yù)制構(gòu)件情況和需求，依次完成裝車、運(yùn)輸、卸裝過(guò)程。無(wú)論吊裝，還是節(jié)點(diǎn)施工中，都要對(duì)混凝土支模進(jìn)行灌注，繼而采用專業(yè)方法，對(duì)預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸、吊裝、模板支護(hù)等一系列工程進(jìn)行模擬[3]。完成上述工作后，依托BIM技術(shù)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模擬，在該背景下，對(duì)材料安裝位置、場(chǎng)地面積、各個(gè)時(shí)間段材料堆放清單等進(jìn)行模擬，還要把空間上的各碰撞點(diǎn)找出來(lái)，采用科學(xué)的方法進(jìn)行優(yōu)化。順利完成各節(jié)點(diǎn)的施工工作，還要保障效益最大化，使裝配式建筑吊裝施工質(zhì)量和效率兼?zhèn)洹?/p>

模擬施工過(guò)程。明確詳細(xì)的裝配式建筑吊裝施工流程，發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)，模擬整個(gè)施工流程和一系列工序，繼而演練如何安裝預(yù)制構(gòu)件，并將其與各個(gè)節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)，預(yù)先明確具體工程實(shí)施中可能存在的各類問(wèn)題。完成上述工作后，結(jié)合施工區(qū)域狀況，嚴(yán)格劃分各安裝區(qū)域。每個(gè)區(qū)域都存在差別，要給出明確的吊裝原則和順序。倘若在BIM技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，出現(xiàn)碰撞情況，需要在第一時(shí)間整改安裝區(qū)域，或者對(duì)施工流程、順序等進(jìn)行更改。

以吊具和攬風(fēng)繩安裝為例，發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)，預(yù)先對(duì)吊具的安裝過(guò)程，墻板與鋼絲繩夾角進(jìn)行模擬，確保其在45 °以上，還要在該模型中，將纜風(fēng)繩的位置確定下來(lái)，將其放置在墻板正面，使操作過(guò)程更加簡(jiǎn)便。該環(huán)節(jié)，還要用BIM模型，檢查吊鉤、卡環(huán)、鋼絲連接情況，始終保持其牢靠性，達(dá)到良好的裝配式建筑吊裝施工模擬效果。

3.2 優(yōu)選施工方案

結(jié)合實(shí)際模擬情況，按照水平方向，科學(xué)劃分安裝區(qū)域。該過(guò)程中，需要考量的相關(guān)內(nèi)容和要素比較多。諸如，模擬結(jié)果、周邊環(huán)境、結(jié)構(gòu)形式等各個(gè)指標(biāo)。其中，豎向結(jié)構(gòu)吊裝順序非常關(guān)鍵。嚴(yán)格按照正確的樓段，依次開(kāi)展吊裝工作。該過(guò)程中，應(yīng)用到的吊裝方式，涉及到的吊裝單元都比較多[4]。諸如，逐層立體式一次到頂方法、遞推階梯式吊裝等。結(jié)合實(shí)際工程情況，嚴(yán)格遵循先承重、先灌漿后螺栓、先豎向后水平、先下后上的吊裝原則。按照正確的工序，開(kāi)展吊裝工作，以免因灌漿過(guò)程不當(dāng)，使各類技術(shù)性問(wèn)題增多。如圖2所示，基于BIM的裝配式預(yù)制構(gòu)件吊裝現(xiàn)場(chǎng)。

圖2 基于BIM的裝配式預(yù)制構(gòu)件吊裝現(xiàn)場(chǎng)

4、案例展示

2018年5 月，山東省泰安市首個(gè)裝配式住宅樓岳秀福邸二期保障房項(xiàng)目四層開(kāi)始吊裝裝配式構(gòu)件，整樓裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)預(yù)制率達(dá)65%。與傳統(tǒng)建筑工藝相比，裝配式建筑極具節(jié)能環(huán)保方面的優(yōu)勢(shì)。施工現(xiàn)場(chǎng)，6個(gè)大掛車一字排開(kāi)，內(nèi)裝裝配式墻體構(gòu)件，建設(shè)工地的塔吊把掛車上的裝配式墻體構(gòu)件吊裝至在建工程四層。這個(gè)項(xiàng)目三層以下使用現(xiàn)澆技術(shù)，從四層開(kāi)始采用裝配式構(gòu)件。

吊裝開(kāi)始前，施工人員在預(yù)先吊裝的位置攤鋪一層水泥，以免裝配式構(gòu)件和樓層之間出現(xiàn)縫隙。通常，完成單個(gè)裝配式墻體構(gòu)件吊裝工作需要10min左右。因三層存在很多預(yù)留鋼筋，為保證吊裝工程嚴(yán)絲合縫，需要多次對(duì)施工方案進(jìn)行靈活調(diào)整。該項(xiàng)目中用到的預(yù)制部品，預(yù)先在生產(chǎn)基地批量制造，然后把預(yù)制好的裝配式構(gòu)件，運(yùn)到功地裝配起來(lái)即可。

BIM技術(shù)在上述工序中得到了廣泛應(yīng)用，為裝配式建筑提供了技術(shù)保障。充分發(fā)揮這一技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將其完全融入吊裝環(huán)節(jié)，并進(jìn)行構(gòu)件模擬，開(kāi)展碰撞試驗(yàn)，為預(yù)制裝配式建筑施工奠定了良好的基礎(chǔ)，使各工序和施工流程更加科學(xué)、合理、有效。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，裝配式建筑施工過(guò)程復(fù)雜，其中尤以吊裝施工最為關(guān)鍵。優(yōu)選BIM技術(shù)，應(yīng)用到該工序施工過(guò)程中，需要考量諸多相關(guān)問(wèn)題和技術(shù)要素，明確BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)及裝配式建筑特點(diǎn)，優(yōu)選正確的BIM技術(shù)，應(yīng)用到建筑工程施工模擬中，結(jié)合實(shí)際工程背景，把最佳工程方案確定下來(lái)，減少不必要的成本浪費(fèi)，在有限的工期內(nèi)，保證最大工程效益，為后續(xù)各項(xiàng)工程的實(shí)施和開(kāi)展提供借鑒和參考。