裝配式建筑綠色施工中BIM綜合應用分析

聶杰瓊

摘 要 本文以相關施工中BIM技術的綜合應用為分析對象，分別就施工準備階段、施工進行階段、施工結(jié)束階段的技術應用方法和價值進行論述，給出數(shù)據(jù)收集、模擬分析、模型優(yōu)化、核心參數(shù)模擬等內(nèi)容，為類似工作提供理論參考。

關鍵詞 裝配式建筑;綠色施工;BIM技術;參數(shù)模擬

前言

裝配式建筑是一種現(xiàn)代建筑，將傳統(tǒng)建造方式中大量現(xiàn)場作業(yè)工作轉(zhuǎn)移到工廠進行，在工廠加工制作建筑用構(gòu)件和配件、運輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場，通過可靠的連接方式裝配安裝而成。該類建筑具有綠色建筑的一般特點，同時進一步實現(xiàn)了功能優(yōu)化，具有積極推廣價值，就其綠色施工中的支持技術進行分析十分必要。

1施工準備階段BIM技術的應用

1.1 數(shù)據(jù)收集

裝配式建筑包括預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑等，因為采用標準化設計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、信息化管理、智能化應用，是現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)方式的代表。同時，裝配式建筑的類別、建設要求不盡相同，無法通過某一種通用模式進行建設，嘗試借助BIM技術給予優(yōu)化，首先應做好相關數(shù)據(jù)的收集。如木結(jié)構(gòu)建筑，必須考慮承重要求，來自水平方向的剪應力、來自垂直方向的荷載，均應通過建設要求以及現(xiàn)場環(huán)境情況等予以明確，作為模擬工作的依據(jù)。同時建筑材料的基本性質(zhì)，如木料抗壓強度、耐腐蝕性等，也均應納入數(shù)據(jù)收集的范疇。數(shù)據(jù)收集的基本要求是客觀全面，能夠覆蓋模擬全部需求。

1.2 模擬分析

完成參數(shù)的收集后，可根據(jù)收集所獲的信息進行建筑綠色施工模擬，將各類信息以默認參數(shù)的形式表達，代入BIM軟件中，采用約束模擬法或開放模擬法均可，只要前期所獲信息豐富和準確，就可獲取相對理想的模擬結(jié)果。如裝配式建筑的保溫能力，以綠色施工為要求，應降低非必要的施工工序、材料用量，同時考慮建筑使用后的保溫效果。在約束模擬法下，將施工方案中要求的散熱標準作為核心約束參數(shù)，代入BIM軟件中，之后再代入現(xiàn)場收集所獲參數(shù)，如外層圍護木結(jié)構(gòu)的吸熱、散熱能力，當?shù)仄骄鶞囟鹊?，如果模擬結(jié)果表明，當前參數(shù)下的建筑保溫能力滿足設計要求，可不做調(diào)整，如果模擬結(jié)果表明，當前參數(shù)下的建筑保溫能力較差，則可進行參數(shù)的調(diào)整，包括增加圍護結(jié)構(gòu)厚度、增設保溫夾層等，直到模擬結(jié)果滿足保溫要求，再調(diào)出模擬參數(shù)，據(jù)此出具施工圖紙、進行施工前的各類準備工作[1]。

2施工進行階段BIM技術的應用

2.1 初步建模

進入施工階段后，BIM技術的應用主要體現(xiàn)在既有模型的初步建立和調(diào)整兩個方面。在施工準備階段完成的參數(shù)收集、優(yōu)化，可直接調(diào)取，生成一個初步契合施工要求的BIM模型，該模型的建立需要考慮如下因素：約束模擬法（或開放模擬法）下的參數(shù)是否可實現(xiàn)、模型設計是否可通過圖紙完整呈現(xiàn)、模型是否能夠完全契合綠色施工要求。模擬參數(shù)不可實現(xiàn)，是指所選約束條件下，初步參數(shù)不理想、調(diào)整后的參數(shù)也不理想的情況，如要求圍護結(jié)構(gòu)輕量化、降低抗剪和承重能力等，要求予以避免。BIM三維模型通過圖紙呈現(xiàn)存在難度，因此很多復雜設計或不必要的設計，應嘗試調(diào)整，或加強與施工人員的溝通。最后，模型應符合綠色施工要求，不能消耗過多能源。

2.2 模型優(yōu)化

綠色施工要求下，裝配式建筑BIM模型建設完成，要求在初步建模后繼續(xù)對其進行優(yōu)化，包括主動優(yōu)化和被動優(yōu)化兩個方面。主動優(yōu)化是指結(jié)合建設要求進行節(jié)能改造、設計調(diào)整，其目的在于提升建筑性能。如在滿足承重要求的情況下降低裝配式建筑屋頂傾斜角度，提升太陽能利用效果、有效收集天然降水等，主動優(yōu)化一般較少出現(xiàn)，以免破壞施工計劃。被動優(yōu)化更為多見，主要強調(diào)根據(jù)施工進行更改設計方案，多見原因如參數(shù)收集不當、模擬過程不當?shù)鹊?。如建筑施工過程中，出現(xiàn)材料選取不足、保溫測試能力不足的問題。可以復合材料部分取代金屬材料，門、窗等處均以木料或復合材料取代金屬。測定上述新材料的吸熱和散熱性能，代入BIM軟件中，根據(jù)模擬結(jié)果進行原有模型的優(yōu)化[2]。

3施工結(jié)束階段BIM技術的應用

3.1 核心參數(shù)模擬

裝配式建筑綠色施工進入結(jié)束階段，BIM技術的應用主要體現(xiàn)在對核心參數(shù)模擬和常規(guī)模擬方面。核心參數(shù)的模擬，是指在綠色施工要求下，對影響施工能耗、施工質(zhì)量的因素進行評估，了解建筑建成后是否滿足設計要求，同時對未來的能耗態(tài)勢進行預測。結(jié)合大數(shù)據(jù)信息，以BIM技術支持裝配式建筑綠色施工，測試結(jié)果合格率理想。而在進行未來能耗態(tài)勢的評估中，結(jié)果帶有動態(tài)特點，假定模擬對象為建筑能耗，通常散熱能力較強的裝配式建筑，冬季保溫態(tài)勢不夠理想，而保溫態(tài)勢較理想的建筑，夏季散熱能力又較差，上述兩類建筑，可導致降溫和升溫能耗的增加。從長期角度上看，可設計能夠進行組裝拆卸的各類圍護結(jié)構(gòu)，包括苯板、可移動圍護設備等，應對其使用后的能耗增加問題。

3.2 常規(guī)模擬

常規(guī)模擬具有全面性特點，主要強調(diào)以綠色施工、綠色使用為要求，了解裝配式建筑的基本性能。如建筑是否能夠應對風力破壞、抗剪能力、抗負載能力是否滿足使用要求等等。由于裝配式建筑缺乏混凝土鋼筋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定連接、高強度特點，其力學性能的研究十分必要，在BIM技術下，可將建筑建成后的各類參數(shù)代入軟件中，常規(guī)了解建筑的承重能力，包括靜態(tài)實驗、動態(tài)實驗和老化實驗等。靜態(tài)實驗結(jié)果反應建筑的直接承重能力和常規(guī)工作態(tài)勢，動態(tài)實驗可反應建筑在其他參數(shù)影響下出現(xiàn)的性能波動，老化實驗則反應使用一周時間后建筑的承重能立等性能，可持續(xù)積累信息、服務后續(xù)工作。

4結(jié)束語

綜上，裝配式建筑綠色施工中BIM綜合應用具有較高價值，應重視不同階段的技術運用。施工準備階段，應重視數(shù)據(jù)收集、模擬分析，為后續(xù)工作提供客觀圖紙、信息支持。進入施工階段應強調(diào)模擬的優(yōu)化，不斷根據(jù)具體需求改進既有模型。施工結(jié)束階段以核心參數(shù)模擬為主，了解工程總體質(zhì)量，積極積累經(jīng)驗。

參考文獻

[1] 張萌，邱小秦，蘆新月.裝配式建筑施工進度問題及基于BIM的對策分析[J].建材與裝飾，2020，（3）：156-157.

[2] 解文博.BIM技術在裝配式建筑施工質(zhì)量管理中的應用研究[J].現(xiàn)代物業(yè)（中旬刊），2019，（5）：161.