裝配式建筑過程中BIM技術(shù)的應(yīng)用探析

劉 博

桂林理工大學(xué)博文管理學(xué)院

1 引言

裝配式建筑是通過有效的方式將工廠中預(yù)制好的各構(gòu)件在施工現(xiàn)場(chǎng)裝配連接而成的一種建筑形式。裝配式建筑所組成的大部分構(gòu)件例如預(yù)制梁、預(yù)制柱、預(yù)制樓板、預(yù)制墻都可以在預(yù)制工廠生產(chǎn)加工。在預(yù)制工廠中，與傳統(tǒng)工藝相比，采用較少數(shù)量的工人，利用計(jì)算機(jī)繪圖編程和自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行制造，易于對(duì)出廠的構(gòu)件進(jìn)行質(zhì)量控制，符合國(guó)家對(duì)建筑工業(yè)化的要求。在裝配式建筑施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行簡(jiǎn)單的吊裝拼裝作業(yè)，減少了對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的依賴性。

由于預(yù)制構(gòu)件在施工前已由工廠生產(chǎn)養(yǎng)護(hù)完，裝配式建筑可以大大減少現(xiàn)場(chǎng)施工工期，也不會(huì)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)造成建筑垃圾污染，也解決了施工時(shí)切割模板、振搗混凝土等引起的噪聲污染。在裝配式建中運(yùn)用BIM 技術(shù)建立資源庫進(jìn)行管理，將各建筑構(gòu)件的物理和功能特性分類錄入BIM 系統(tǒng)軟件中，通過模擬實(shí)際施工情況、碰撞檢查等，切實(shí)的提高設(shè)計(jì)、施工方面的質(zhì)量，使裝配式建筑真正的實(shí)現(xiàn)工程協(xié)同式管理。

2 裝配式建筑設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)的應(yīng)用

2.1 預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

針對(duì)裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，需要考慮建筑工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。通過對(duì)多樣化及個(gè)性化的建筑整體進(jìn)行統(tǒng)一的模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、節(jié)點(diǎn)連接標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)成。在BIM技術(shù)為基礎(chǔ)下進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，以三維數(shù)字為表達(dá)方式，這樣可以將建筑項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)象作為數(shù)字化進(jìn)行表達(dá)。采用BIM 技術(shù)，設(shè)計(jì)后由預(yù)制工廠制作相關(guān)的建筑構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)，將這些物理和功能特性信息上傳至云端，裝配式建筑設(shè)計(jì)中的各專業(yè)設(shè)計(jì)人員能夠快速地傳遞各自專業(yè)的設(shè)計(jì)信息，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行“同步”修改。和施工、建設(shè)單位，進(jìn)行討論具體施工方案和功能需求的問題，在云端進(jìn)行信息整合，形成各類預(yù)制構(gòu)件的族庫。

隨著云端各類型族庫的豐富，將同類型的族庫進(jìn)行優(yōu)化統(tǒng)一，盡可能減少同類構(gòu)件的種類，從而促進(jìn)形成統(tǒng)一的裝配式建筑工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 提高設(shè)計(jì)效率，減少設(shè)計(jì)誤差

應(yīng)用BIM 技術(shù)建立項(xiàng)目模型，可以使建筑工程師、結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備工程師等專業(yè)人員在同一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行工作，通過溝通交流后可直接對(duì)項(xiàng)目模型進(jìn)行對(duì)應(yīng)的修改，從而達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的目的。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工前，建設(shè)方和施工方也可對(duì)項(xiàng)目的功能和局部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了解和修改。采用BIM 的參數(shù)化設(shè)計(jì)可以將項(xiàng)目進(jìn)行分解，針對(duì)特定的情況進(jìn)行分析，能夠自動(dòng)生成各工程量清單和各材料清單等數(shù)據(jù)信息，減少了大量的統(tǒng)計(jì)時(shí)間。

利用可視化設(shè)計(jì)和施工技術(shù)相結(jié)合，提前把建設(shè)項(xiàng)目施工從開始到結(jié)束的過程進(jìn)行可視化模擬分析，針對(duì)性的對(duì)部分吊裝拼裝節(jié)點(diǎn)進(jìn)行節(jié)能分析、碰撞檢查、管道沖突等項(xiàng)目?jī)?yōu)化，避免在實(shí)際施工過程中出現(xiàn)不利情況后才做出設(shè)計(jì)變更，從而提高設(shè)計(jì)效率、減少設(shè)計(jì)誤差。例如在深化設(shè)計(jì)階段不但要考慮預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量和外觀，也要考慮到出現(xiàn)孔洞、降板、管線預(yù)埋等的情況。

3 裝配式建筑施工過程中BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.1 堆場(chǎng)管理、施工場(chǎng)地優(yōu)化布局

基于BIM 技術(shù)模擬性的特點(diǎn)，在項(xiàng)目執(zhí)行前對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行分析，并對(duì)不同施工階段、不同施工環(huán)境進(jìn)行對(duì)比，提高場(chǎng)地的利用率，避免在堆放過程中產(chǎn)生二次搬運(yùn)、材料損耗等。利用BIM 技術(shù)的可視化優(yōu)勢(shì)，用模擬技術(shù)1：1模擬出真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)景，通過對(duì)不同施工階段的現(xiàn)場(chǎng)模擬，得出施工道路布置、機(jī)械設(shè)備擺放、材料位置的最優(yōu)解，從而合理的進(jìn)行規(guī)劃和布置，避免出現(xiàn)場(chǎng)地浪費(fèi)、運(yùn)輸通道擁堵等情況。

3.2 構(gòu)件吊裝方案模擬優(yōu)化、3D模擬技術(shù)交底

BIM 模型對(duì)于構(gòu)件的展示更為直觀，能將施工過程全面展現(xiàn)出來。特別是一些重點(diǎn)、難點(diǎn)施工環(huán)節(jié)，可在BIM 技術(shù)平臺(tái)上有針對(duì)性的3D動(dòng)畫演示，可以讓施工人員對(duì)于構(gòu)件吊裝的全過程進(jìn)行觀測(cè)和判斷是否滿足規(guī)定和要求，也可以對(duì)班組工人進(jìn)行施工前培訓(xùn)交底，避免在吊裝過程中出現(xiàn)“錯(cuò)漏碰缺”。這樣不但能夠提高吊裝施工現(xiàn)場(chǎng)管理的效率，提升了現(xiàn)場(chǎng)施工人員的業(yè)務(wù)水平，而且進(jìn)一步規(guī)范了施工人員的實(shí)際操作，很大程度的減少了安全事故的發(fā)生。

3.3 施工進(jìn)度管理

BIM 模型中加入時(shí)間維度，用于施工進(jìn)度管理。解決了以收集當(dāng)前進(jìn)度數(shù)據(jù)及施工經(jīng)驗(yàn)調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃，而對(duì)于調(diào)整后是否會(huì)存在其他問題的狀況。基于BIM 可視化動(dòng)態(tài)模擬的特點(diǎn)，將資源配置、施工狀態(tài)、勞動(dòng)力需求等信息融合在一起，結(jié)合傳統(tǒng)的橫道圖和網(wǎng)絡(luò)圖，對(duì)施工精度實(shí)行全方位細(xì)化的控制。并可以將信息共享，保證施工管理人員所做的決定可以立刻被執(zhí)行，提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率。

3.4 施工質(zhì)量監(jiān)管

將施工質(zhì)量檢查驗(yàn)收點(diǎn)與BIM 模型中的信息元素相互關(guān)聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)檢查驗(yàn)收人員在工程質(zhì)量檢查驗(yàn)收時(shí)支持移動(dòng)設(shè)備查看和錄入待檢查點(diǎn)的資料信息。通過關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)的國(guó)家地方規(guī)范和IFC數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，可以解決在工程驗(yàn)收時(shí)施工質(zhì)量的參考標(biāo)準(zhǔn)體系混亂的問題。施工方和監(jiān)理方可以在同一個(gè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)下各自查看、檢查驗(yàn)收點(diǎn)，錄入數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可根據(jù)填寫內(nèi)容自動(dòng)判斷檢查驗(yàn)收點(diǎn)是否符合要求，填寫的原始記錄和上傳的照片將保存至云端數(shù)據(jù)庫，自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的質(zhì)量驗(yàn)收表，從而實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量的監(jiān)管。

例如“預(yù)埋螺栓外露長(zhǎng)度”、“預(yù)埋件鋼筋錨固板與混凝土面平面高差”項(xiàng)目，可通過量尺、水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀等進(jìn)行測(cè)量，對(duì)應(yīng)觀測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行錄入信息，系統(tǒng)在與規(guī)范規(guī)定的允許偏差比較后進(jìn)行判斷，若不符合要求，將提示施工方整改并填寫整改記錄。

4 裝配式建筑運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段中BIM技術(shù)的應(yīng)用

BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)裝配式建筑全壽命信息化。為方便后期管理與維護(hù)，模型在竣工后可作為物業(yè)運(yùn)營(yíng)與維護(hù)的數(shù)據(jù)庫。不但有利于物業(yè)利用BIM運(yùn)維模型快速檢查搜索到所需要資料信息，提升物業(yè)管理能力，而且有利于施工單位通過運(yùn)維模型在缺陷保修期內(nèi)對(duì)建筑有缺陷的項(xiàng)目進(jìn)行維護(hù)與保修，方便制定切實(shí)可行的工程保修計(jì)劃服務(wù)業(yè)主。

針對(duì)有缺陷的項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)分析，對(duì)于維修所消耗的材料，配套使用的設(shè)備情況和日常維護(hù)人員的管理情況也能夠清晰掌握，從而為企業(yè)節(jié)省管理人員成本、維修材料成本，避免不必要的資金支出。

5 結(jié)束語

隨著國(guó)家對(duì)裝配式建筑越來越多的關(guān)注和政策傾斜，在裝配式建筑過程中全方位的應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以有效提高其在設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量、運(yùn)維過程中的效率和水平，使得整個(gè)項(xiàng)目更加緊密、合理，促進(jìn)了裝配式建筑良好的發(fā)展。