BIM技術(shù)在裝配式建筑全過程中的應(yīng)用

崔建榮

（南通華榮建設(shè)集團(tuán)有限公司，江蘇南通 226005）

隨著建筑行業(yè)持續(xù)轉(zhuǎn)型升級(jí)，更多的先進(jìn)技術(shù)、管理理念被運(yùn)用到建筑行業(yè)中，提升了工作效率和工程質(zhì)量，促進(jìn)裝配式建筑的發(fā)展。裝配式建筑是目前較新型的建造方式，將其與BIM技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工管理及運(yùn)營維護(hù)，優(yōu)化工程項(xiàng)目總過程，以保證工程項(xiàng)目的綜合效益。

1 BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 協(xié)調(diào)性

裝配式建筑將各種建筑部件分別進(jìn)行加工，再運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。在其過程中涉及的施工環(huán)節(jié)、施工單位及各專業(yè)均較多，需要進(jìn)行統(tǒng)一的信息化交流、數(shù)據(jù)傳輸。相關(guān)企業(yè)需要結(jié)合BIM技術(shù)進(jìn)行有效的信息協(xié)調(diào)、功能協(xié)調(diào)，促進(jìn)各部門、專業(yè)和施工單位等進(jìn)行協(xié)同的信息交流、共同作業(yè)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的信息管理、統(tǒng)籌安排，保證整體施工的效率與進(jìn)度。

1.2 可視化優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的裝配式建筑通過對(duì)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行工程構(gòu)建信息記錄，并以二維圖像的形式向施工人員展示，無法充分展示設(shè)計(jì)意圖。設(shè)計(jì)人員可結(jié)合自身圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、相關(guān)符號(hào)信息，通過BIM技術(shù)將二維圖紙信息轉(zhuǎn)變?yōu)槿S模型，以此作為科學(xué)的施工指導(dǎo)，可對(duì)工程總體進(jìn)行概括與展示，可明確工程構(gòu)建的具體信息、相應(yīng)材料屬性，有利于施工過程中的信息與交流，運(yùn)用其可視化的優(yōu)勢(shì)展現(xiàn)正確的建筑模型、設(shè)計(jì)意圖。

1.3 模擬性優(yōu)勢(shì)

模擬功能可結(jié)合外部的形態(tài)化、工程的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)行精細(xì)化模擬，進(jìn)而建立數(shù)字化的三維模型。通過模擬操作，了解工程的整體結(jié)構(gòu)、相關(guān)細(xì)節(jié)。施工人員可通過模型對(duì)工程結(jié)構(gòu)的安全隱患及時(shí)進(jìn)行預(yù)估計(jì)算，如模擬結(jié)構(gòu)裂縫、地基沉降、地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的隱性影響，進(jìn)而及時(shí)采取有效的安全防護(hù)措施。針對(duì)裝配式建筑中的高危工作環(huán)境，可通過BIM模型對(duì)危險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)行模擬，優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)果、數(shù)據(jù)方案，以保證施工過程的安全。

2 裝配式建筑過程中BIM技術(shù)的應(yīng)用

2.1 裝配式建筑設(shè)計(jì)中的BIM技術(shù)應(yīng)用

裝配式建筑設(shè)計(jì)需要進(jìn)行預(yù)埋預(yù)制構(gòu)件和相應(yīng)的預(yù)留過程，在這兩個(gè)環(huán)節(jié)中需要各專業(yè)的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行配合，以保證整體溝通的有效性、時(shí)效性。BIM技術(shù)可促進(jìn)工程建立一個(gè)更規(guī)范的技術(shù)平臺(tái)、信息交流平臺(tái)，促進(jìn)設(shè)計(jì)人員之間的合作交流，并表達(dá)自身的設(shè)計(jì)理念。再運(yùn)用BIM技術(shù)的模擬、可視化的優(yōu)勢(shì)，將相應(yīng)的模型信息傳輸?shù)骄C合設(shè)計(jì)平臺(tái)中。通過各方設(shè)計(jì)人員的商討，利用自動(dòng)化糾錯(cuò)改進(jìn)各設(shè)計(jì)方案中的不足、各個(gè)專業(yè)之間存在的沖突，最終選取最優(yōu)化方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)，并同步各項(xiàng)信息參數(shù)，使設(shè)計(jì)人員可及時(shí)對(duì)方案進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

2.2 裝配式建筑施工中的BIM技術(shù)應(yīng)用

在裝配施工過程中運(yùn)用電子自動(dòng)化的技術(shù)驗(yàn)收，以保證各項(xiàng)驗(yàn)收的準(zhǔn)確率，避免人工驗(yàn)收產(chǎn)生的誤差、各種不良的放水現(xiàn)象等。施工人員可明確預(yù)制構(gòu)件的信息，并通過BIM技術(shù)、信息模型，調(diào)整其安裝、儲(chǔ)存的位置，可使施工人員明確儲(chǔ)存信息、時(shí)間、材料的屬性等。

（2）在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的綜合管理過程中，利用BIM技術(shù)模擬裝配式建筑施工過程，可使施工人員、技術(shù)人員進(jìn)行模擬操作，了解相應(yīng)技術(shù)重點(diǎn)。施工人員遇到較復(fù)雜、核心的預(yù)制件安裝環(huán)節(jié)時(shí)，可結(jié)合BIM技術(shù)進(jìn)行反復(fù)操作練習(xí)，以熟悉流程、掌握安裝特點(diǎn)，保證整體安裝質(zhì)量。

BIM技術(shù)可在預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸過程中，對(duì)運(yùn)輸路線進(jìn)行合理規(guī)劃，保證預(yù)制構(gòu)件在運(yùn)輸過程中不產(chǎn)生較大的損害，提升運(yùn)輸效率。

（3）優(yōu)化施工作業(yè)流程過程，可利用BIM技術(shù)的3D模型優(yōu)勢(shì)，且可結(jié)合BIM技術(shù)轉(zhuǎn)化為5D模型，施工人員可模擬施工作業(yè)及資源消耗情況，實(shí)施動(dòng)態(tài)化的跟蹤作業(yè)方案。掌握施工作業(yè)過程的相關(guān)信息，優(yōu)化工作流程，合理分配各人力資源、資金資源、材料資源等，充分發(fā)揮BIM技術(shù)的應(yīng)用效能。

2.3 裝配式建筑運(yùn)營維護(hù)中的BIM技術(shù)應(yīng)用

（1）進(jìn)行后期維護(hù)管理時(shí)，BIM技術(shù)可提升其效率，并可保證施工的時(shí)效性。在裝配式裝修過程中可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)，管理人員可利用相關(guān)經(jīng)濟(jì)管理資料、應(yīng)急綜合工管理功能，快速準(zhǔn)確定位火災(zāi)的位置，明確火災(zāi)的情況并快速報(bào)警，以及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)救工作。

進(jìn)行設(shè)備維護(hù)時(shí)，可從BIM的模型中快速準(zhǔn)確地提取相應(yīng)的構(gòu)建信息，并根據(jù)采購信息、材料屬性對(duì)比市場(chǎng)價(jià)格，再聯(lián)系生產(chǎn)廠家。

（2）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備質(zhì)量、能源消耗管理時(shí)，利用BIM技術(shù)促進(jìn)了裝配式建筑工程的智能信息化、自動(dòng)化發(fā)展。通過BIM技術(shù)明確構(gòu)件的基本信息運(yùn)輸流程、生產(chǎn)廠家、安裝人員等綜合信息，快速確定質(zhì)量問題，并及時(shí)追究責(zé)任。

第三，執(zhí)法者不作為。民警的職責(zé)就是預(yù)防、制止、偵查違法犯罪活動(dòng)；管理集會(huì)、游行、示威活動(dòng)；制止危害社會(huì)治安秩序的行為等等。可是，當(dāng)年在第比利斯市群眾集會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，民警局工作人員,有的對(duì)于群眾集會(huì)演講表示憤慨,而有的則“微笑而已。”“誰也不曾向(集會(huì))講臺(tái)移動(dòng)半步”，去檢查那些自稱是黨員的挑唆者(也許他們手中的黨證是偷來的)。但是, 挑唆者“播下的挑撥的種子發(fā)出了反革命的芽。”“誰也不曾試圖去制止這種胡鬧。”[6](P204-205)執(zhí)法人員持續(xù)多日，“什么反應(yīng)也沒有”[6](P203)。實(shí)質(zhì)上助長(zhǎng)了群體性事件的迅速蔓延、擴(kuò)大與質(zhì)變。

（3）可為裝配式建筑的綠色運(yùn)行與維護(hù)奠定基礎(chǔ)，利用RFID信息技術(shù)可對(duì)裝配式建筑物的材料消耗、能源消耗進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控管理，分析模型中具體位置需要的材料，分析超耗用的情況，并找出原因，再提出更合理的方法解決。進(jìn)行建筑拆除時(shí)，可利用BIM模型與相應(yīng)技術(shù)進(jìn)行資源分類，實(shí)現(xiàn)有效的資源節(jié)約，降低對(duì)環(huán)境的污染。

3 某建筑建設(shè)工程的BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

3.1 預(yù)制構(gòu)件拆分優(yōu)化

（1）預(yù)制構(gòu)件的拆分與優(yōu)化。

以該工程的實(shí)際結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在嚴(yán)格遵循規(guī)格少、數(shù)目多的應(yīng)用原則基礎(chǔ)上，結(jié)合構(gòu)件的實(shí)際性能指標(biāo)、應(yīng)用功能，綜合考慮生產(chǎn)、吊裝以及受力等因素，以保證拆分的科學(xué)性與合理性。

選擇應(yīng)用專業(yè)的BIM技術(shù)軟件，在不改變結(jié)構(gòu)布局的條件下，深入分析構(gòu)件在各部位的實(shí)際吊裝與加工性能等，以建筑模數(shù)為基礎(chǔ)，完成預(yù)制外墻板的拆除任務(wù)，統(tǒng)一施工高度，在拆分全預(yù)制樓板時(shí)，縮減開模成本。軟件模擬計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生后，應(yīng)調(diào)整分析模型預(yù)制構(gòu)件，以制定完善的預(yù)制方案，達(dá)到施工便利性與時(shí)間、成本等因素的最優(yōu)設(shè)計(jì)目的。

（2）以生產(chǎn)與施工為主體的深化設(shè)計(jì)。

該項(xiàng)目應(yīng)用的軟件為Tekla，在將構(gòu)件相關(guān)數(shù)據(jù)輸入軟件后，可實(shí)現(xiàn)深化設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)，包含與鍵槽相關(guān)的多類型節(jié)點(diǎn)的連接方式，信息方面表現(xiàn)的內(nèi)容主要集中在鋼筋排布方式、預(yù)設(shè)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)、各部分的應(yīng)用構(gòu)件重量等。技術(shù)人員應(yīng)以實(shí)際的工程生產(chǎn)、施工階段的質(zhì)量要求為基準(zhǔn)，綜合吊裝、拆模等環(huán)節(jié)的輔助功能需求，以達(dá)到構(gòu)件預(yù)留預(yù)埋的目的。

（3）與構(gòu)件相關(guān)的出筋與連接節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化。

應(yīng)用BIM技術(shù)軟件后，應(yīng)從全局角度出發(fā)，合理設(shè)置構(gòu)件的鋼筋的具體排布位置、錨固長(zhǎng)度等，以避免出現(xiàn)梁柱鋼筋、梁板鋼筋的碰撞現(xiàn)象。該過程與設(shè)計(jì)要求相符，也可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)共模目標(biāo)，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供基礎(chǔ)條件，可以梁柱節(jié)點(diǎn)為技術(shù)對(duì)象，模擬C25的最大主梁底筋直徑，代入標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，以減少模具種類，節(jié)約施工項(xiàng)目生產(chǎn)成本。

（4）構(gòu)件預(yù)埋留與防雷設(shè)計(jì)。

一體化的設(shè)計(jì)要求是針對(duì)構(gòu)件機(jī)電給排水部分的基本前提，可在突顯防雷擊措施應(yīng)用效果的前提下，將存在于預(yù)制柱中的鋼筋作為引雷線，與預(yù)埋在底部的鍍鋅扁鐵塊相連，形成具有連續(xù)性應(yīng)用特點(diǎn)的電氣通路。該過程從屋頂開始，遵循向下傳導(dǎo)的原則，將雷電傳導(dǎo)至基礎(chǔ)設(shè)施以下，達(dá)到防雷的目的。

3.2 生產(chǎn)輔助

選擇應(yīng)用的生產(chǎn)輔助包含模型輸出、構(gòu)件圖紙、材料清單，利用BIM技術(shù)可充分突顯各類構(gòu)件模型的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，使其充分發(fā)揮碰撞檢查、構(gòu)件清單出具的功能。構(gòu)件深化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)安裝等多個(gè)環(huán)節(jié)內(nèi)容均可表現(xiàn)在模型結(jié)構(gòu)中，產(chǎn)生的二維圖紙的相關(guān)尺寸數(shù)據(jù)，可為后續(xù)構(gòu)件加工與模具制作提供完備條件。

利用專業(yè)的技術(shù)軟件，以預(yù)先的需求設(shè)定為基礎(chǔ)，結(jié)合混凝土材料清單，推進(jìn)與混凝土構(gòu)件澆筑有關(guān)等一系列生產(chǎn)流程，起到指導(dǎo)混凝土拌和的作用。選擇應(yīng)用鋼筋表可統(tǒng)計(jì)具體應(yīng)用的鋼筋數(shù)量，如規(guī)格、長(zhǎng)度、數(shù)量等，使其與配套的輔助構(gòu)件充分展現(xiàn)埋件型號(hào)、數(shù)量的全面性。

3.3 施工輔助

（1）吊裝模擬。

該項(xiàng)目的推進(jìn)主要基于全預(yù)制裝配體系，涉及的吊裝流程過于復(fù)雜，可選擇應(yīng)用BIM技術(shù)模擬吊裝全過程，以起到優(yōu)化施工程序的作用，提高裝配質(zhì)量。

（2）布置驗(yàn)證支撐。

該項(xiàng)目的第二層至第五層選擇的樓板類型為全預(yù)制樓板，在設(shè)置豎向構(gòu)件預(yù)制柱時(shí)，應(yīng)充分考慮預(yù)留預(yù)埋環(huán)節(jié)，并做好與預(yù)制外墻和預(yù)制柱相關(guān)的支撐工作，該過程需要縮減預(yù)埋件鉆鑿現(xiàn)象的發(fā)生頻率。

（3）虛擬仿真。

在利用技術(shù)軟件對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬的過程中，可借助漫游方式發(fā)現(xiàn)其中存在的實(shí)際應(yīng)用問題，并將相關(guān)內(nèi)容反饋至軟件中，突顯技術(shù)應(yīng)用的直觀、可視化等優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)在裝配式建筑的應(yīng)用，可在設(shè)計(jì)、施工、后期的運(yùn)營維護(hù)中，實(shí)施多階段的有效對(duì)接，提升總體管理效率，保證裝配式建筑的質(zhì)量，并控制成本、控制污染，促進(jìn)我國建筑行業(yè)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。