基于BIM 的預制裝配式建筑綠色施工應用研究*

賈思鵬

(中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司 太原 030000)

預制裝配式建筑是一種通過在工廠生產預制構件,現場進行裝配、連接和局部現澆而成的建筑。與傳統的現澆施工方式相比,預制裝配式建筑具有更高的施工效率、更好的節能環保性能和更低的資源浪費。BIM 技術是一種基于三維模型的信息化技術,具有可視化、協調性、模擬性和優化性等特點,為預制裝配式建筑綠色施工提供了有力的支持。

1 BIM 技術概述

1.1 BIM 技術內涵

BIM(Building Information Modeling)是一種基于三維模型的建筑信息管理技術,通過將建筑的各個環節進行數字化建模,實現對建筑信息的集成、共享和管理[1]。

1.2 BIM 技術特點

BIM 技術具有以下顯著特點:

1.2.1 可視化

BIM 技術通過創建三維模型,使設計過程變得更加直觀和易于理解。這種可視化設計方法有助于提高設計的準確性和可操作性,同時減少誤解和錯誤。

1.2.2 協調性

BIM 技術可以實現各專業之間的協調設計,包括建筑、結構、機電等專業。通過共享數據和模型,可以避免設計沖突和錯誤,提高設計的協調性和一致性。

1.2.3 數據集成

BIM 技術將來自不同專業的數據進行集成,包括建筑、結構、機電等。這種集成方式實現了數據的共享和交互,提高了設計效率和準確性。

1.2.4 參數化設計

BIM 技術采用參數化設計方法,這意味著設計元素之間的關系可以通過參數進行描述和調整。通過調整參數,可以實現模型的自動更新和優化,提高設計的靈活性和可維護性。

1.2.5 協同設計

BIM 技術可以實現各專業之間的協同設計,這使得不同專業的設計師呢能在同一平臺上進行協作,實時更新和共享設計信息。這種協同設計方式提高了設計效率和質量,減少了重復工作和錯誤。

1.2.6 虛擬仿真

BIM 技術可以進行虛擬仿真,對建筑物進行模擬和優化。通過虛擬仿真,可以評估設計方案在實際環境中的表現,提前發現和解決潛在問題,提高設計的可行性和可靠性。

2 預制裝配式建筑綠色施工特點

預制裝配式建筑,作為一種革新的建筑形式,凸顯出綠色施工的諸多優勢。這種建筑方式不再依賴傳統意義上的現場施工,而是通過工廠預制構件和現場裝配的方式,將節能環保的理念貫穿于整個施工過程。

2.1 節能環保

預制裝配式建筑采用工廠生產預制構件,在工廠生產預制構件的過程中,對于材料的選擇和使用都遵循了節能原則。同時,由于預制構件的生產在工廠進行,可以實現對能源的集約化利用,從而減少能源消耗。同時,施工現場的環境污染也得到了有效控制,這是因為預制裝配式建筑在施工過程中減少了灰塵、廢水和噪音等污染的產生。

2.2 施工效率高

預制裝配式建筑的構件在工廠生產,現場拼裝,可以大大提高施工效率,縮短施工周期。同時,也有利于在規定的時間內完成施工任務,進而為建設方節省大量的時間和經濟成本。

2.3 資源利用率高

通過工業化的生產方式,預制裝配式建筑能夠實現對原材料的集約化利用,減少浪費。這種集約化的生產方式不僅提高了資源利用率,還有利于降低生產成本,實現經濟效益的最大化。

2.4 可維護性較好

由于構件的連接采用的是機械連接方式,連接質量穩定可靠,維護方便。與傳統的現場施工方式相比,預制裝配式建筑的維護工作更加簡便快捷,減少了人力和物力的投入,降低了維護成本。

3 BIM 技術在預制裝配式建筑綠色施工中應用的重要意義

在當前的建筑領域,BIM 技術逐漸成為了一種引領潮流的趨勢,以其獨特的優勢在預制裝配式建筑的綠色施工中發揮著不可替代的作用。

3.1 優化設計與施工流程

傳統的建筑設計中,設計人員往往依賴于二維圖紙進行設計,這不僅容易出現誤差,且難以全面考慮建筑物的各種因素。而BIM 技術可以實現設計與施工的一體化、數字化和可視化,使設計師和施工方能夠更好地協同工作。通過BIM 模型,設計師可以直觀地呈現設計方案,施工方可以更好地理解和執行設計要求,從而減少設計變更和施工錯誤,提高施工效率和質量,避免因信息傳遞錯誤而導致的成本增加和工期延誤。

3.2 減少浪費和成本

預制裝配式建筑的綠色施工注重資源的有效利用和節約,而BIM 技術可以通過參數化設計和協同設計,優化設計方案,減少材料和能源的浪費。同時,BIM 技術可以通過模擬和優化,提前發現施工中的問題,避免不必要的成本和風險,降低施工成本。

3.3 提高施工安全性

預制裝配式建筑的綠色施工中,施工過程相對復雜,涉及到大量的裝配和安裝工作。BIM 技術可以通過模擬和分析,提前發現施工中的安全隱患和沖突,為施工方提供安全施工方案,減少施工事故的發生,提高施工安全性。

3.4 提升項目管理效率

BIM 技術可以實現施工過程的數字化管理,包括進度管理、資源管理、質量管理等方面。通過BIM 模型,項目管理人員可以實時監控施工進度和質量,及時調整和優化施工計劃,提高項目管理效率和精度。

4 BIM 技術在預制裝配式建筑綠色施工中的實際應用

4.1 工程概況

某裝配式建筑項目總建筑面積約為10.035 萬m2,為高層建筑,地上建筑為20層,地下建筑為2層,建筑高度為60 m,底層高為3 m,防水等級為一級,抗震等級為八級。

4.2 BIM 技術在預制裝配式建筑模型的應用

BIM 技術在預制裝配式建筑模型的應用中發揮著重要作用。通過建立三維模型,設計師可以更加直觀地展示建筑物的外觀、內部結構和細部設計,提高設計的可視化和可操作性。同時,BIM 技術還可以進行建筑物的物理和功能模擬,對設計方案進行優化和驗證,確保設計的合理性和可行性。

該項目中應用BIM 中的Revit軟件對構件進行建模,首先構建各種構件的族庫,包括結構柱、疊合梁板、結構框架梁及樓梯等,且通過Revit進行一次建模,可以實現重復多次使用。另外,為完善模型,也通過Revit創建了塔吊、支護及桁架等族文件。利用Revit構建的模型,如圖1所示。

圖1 裝配式建筑局部BIM 模型圖

4.3 BIM 技術在項目預制構件信息方面的應用

BIM 技術在項目預制構件信息方面的應用,打破了傳統設計模式的局限,實現了各專業之間的協調設計和信息共享。通過BIM 模型,設計師可以輕松提取構件的幾何尺寸、材料信息、加工工藝等數據,為預制構件的生產提供準確的數據支持。這一創新模式不僅提高了設計效率,還為預制構件的生產、安裝等環節提供了有力的技術保障。

(1)在預制構件的設計階段,設計師可以利用BIM 技術進行三維建模,對構件的細節進行精細的刻畫和描述。這使得設計師能夠更準確地掌握構件的各項參數,為后續的加工和生產提供詳實的數據支持。同時,通過BIM 模型的共享功能,各專業設計師可以在同一平臺上進行協同設計,及時交流和協調各專業的設計問題,避免因信息不暢或溝通不及時而引起的設計沖突。

(2)在預制構件的生產階段,BIM 技術可以對構件的加工過程進行模擬和優化。通過模擬加工過程,可以預測可能出現的問題和難點,提前制定應對措施,提高生產效率和質量。此外,BIM 模型還可以與生產設備進行對接,實現數據的直接導入和導出,進一步提高了生產效率。

4.4 BIM 技術在項目工程量匯總方面的應用

BIM 技術在現代建筑工程行業中的重要性日益凸顯,其應用范圍廣泛,功能強大。其中,BIM 技術在項目工程量匯總方面的應用,能夠實現快速、準確的數據統計和分析,為項目的預算和成本控制提供強有力的支持。

(1)BIM 模型作為工程信息的載體,可以詳細地記錄建筑物的幾何信息和非幾何信息。通過這些信息,設計師可以輕松地統計和分析工程量,生成材料清單、設備清單等報表。這些報表是項目預算和成本控制的關鍵依據,能夠提供詳細、準確的材料需求和設備需求,從而幫助項目團隊更好地規劃和管理資源。

(2)BIM 技術的應用可以實現工程量的跟蹤和監控。在設計方案執行過程中,BIM 模型可以實時地更新和調整,反映工程量的變化。這種動態的監控機制能夠幫助設計師及時發現和解決潛在的問題,優化設計方案,避免因信息不對稱而導致的成本浪費和工期延誤[2]。

4.5 BIM 技術在施工質量管理中的應用

BIM 技術在施工質量管理方面的應用可以提供全方位的質量控制和管理。

(1)BIM 模型可以在設計階段就對建筑構件進行碰撞檢測和沖突分析,避免設計上的錯誤和問題。通過BIM 模型的可視化效果,施工人員可以更直觀地了解建筑模型的構造和細節,從而提前發現并解決潛在的質量問題。

(2)BIM 技術可以與其他軟件進行集成,實現施工質量的自動化檢測和管理。例如,BIM 模型可以與無人機、激光掃描儀等設備進行數據交換,實現對施工現場的實時監測和質量控制。通過BIM 技術的應用,可以實時獲取施工現場的數據和圖像,對施工質量進行評估和監控,及時發現和解決質量問題。

(3)BIM 技術還可以在施工過程中實現質量信息的追蹤和管理。通過BIM 模型,可以記錄和管理施工過程中的質量檢查、測試和驗收等信息,形成質量管理的檔案和記錄。通過BIM 技術的應用,可以實現質量信息的可追溯和可視化,為施工質量管理提供數據支持和依據。BIM 技術在裝配式建筑施工管理方面的應用,如圖2所示。

圖2 BIM 技術在裝配式建筑施工管理方面的應用示意圖

4.6 BIM 技術在施工進度管理中的應用

BIM 技術在施工進度管理方面的應用可以提供全過程的進度控制和管理。

(1)BIM 模型可以在設計階段就對建筑構件的施工順序和工序進行模擬和規劃,從而提前預測和優化施工進度。通過BIM 模型的可視化效果,施工人員可以更清晰地了解施工過程中的順序和步驟,從而合理安排施工進度。

(2)BIM 技術可以與其他軟件進行集成,實現施工進度的自動化控制和管理。例如,BIM 模型可以與項目管理軟件、進度管理軟件等進行數據交換,實現施工進度的實時更新和管理。通過BIM 技術的應用,可以實時獲取施工進度的數據和圖表,對施工進度進行評估和監控,及時調整和優化施工計劃[3]。

(3)BIM 技術還可以在施工過程中實現進度信息的追蹤和管理。通過BIM 模型,可以記錄和管理施工過程中的進度計劃、進度變更和進度延誤等信息,形成進度管理的檔案和記錄。通過BIM 技術的應用,可以實現進度信息的可追溯和可視化,為施工進度管理提供數據支持和依據。

綜上所述,基于BIM 的預制裝配式建筑綠色施工應用研究具有重要的意義和實踐價值。通過BIM 技術的實際應用,可以進一步提高預制裝配式建筑的施工效率和質量,降低環境污染和資源浪費。隨著BIM技術的不斷發展和完善,其在預制裝配式建筑綠色施工中的應用將更加廣泛和深入,為推動建筑行業的可持續發展做出更大的貢獻。