基于BIM技術(shù)的裝配式建筑支吊架系統(tǒng)安裝技術(shù)研究

摘要：針對傳統(tǒng)支吊架系統(tǒng)安裝方法缺乏科學(xué)的設(shè)計(jì)依據(jù)，研究基于BIM技術(shù)對裝配式建筑支架系統(tǒng)安裝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。研究的主旨為通過建立BIM模型實(shí)現(xiàn)對裝配式建筑支架系統(tǒng)安裝技術(shù)的整體布局和細(xì)節(jié)構(gòu)造。經(jīng)實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)安裝數(shù)量為13次時，研究技術(shù)的人力成本為38人。得出，BIM技術(shù)可以減少安裝成本，提升施工效果和經(jīng)濟(jì)收益。

關(guān)鍵詞：BIM裝配式建筑支吊架人力成本

中圖分類號：TU85文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

ResearchontheInstallationTechnologyoftheSupport-HangerSystemofPrefabricatedBuildingsBasedonBIMTechnology

WEIJiao

SchoolofArchitectureandCivilEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming，YunnanProvince，651700China

Abstract：Inviewofthelackofthescientific?;designbasisfortheinstallationmethodofthetraditionalsupport-hangersystem，thisstudyoptimizestheinstallationtechnologyofthesupportsystemofprefabricatedbuildingsbasedonBIMtechnology.ThepurposeofthisstudyistorealizetheoveralllayoutanddetailedconstructionoftheinstallationtechnologyofthesupportsystemofprefabricatedbuildingsbyestablishingaBIMmodel.Theexperimentshowsthatthelaborcostofstudyingthistechnologyis38personswhenthenumberofinstallationis13times，soitcanbeseenthatBIMtechnologycanreduceinstallationcostsandimproveconstructioneffectsandeconomicbenefits.

KeyWords：BIM;Prefabricatedbuilding;Supportsandhangers;Laborcost

隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，裝配式建筑逐漸成為主流[1]。這種建筑方式能夠提高施工效率，降低成本，減少環(huán)境污染，符合綠色建筑和可持續(xù)發(fā)展的理念[2-3]。在裝配式建筑中BIM技術(shù)可以通過建立三維模型，實(shí)現(xiàn)建筑信息的集成化和數(shù)字化管理[4-5]。因此研究在裝配式建筑支吊架系統(tǒng)中通過引入BIM技術(shù)對其安裝方法進(jìn)行優(yōu)化，通過理論分析確定支吊架系統(tǒng)安裝的關(guān)鍵因素和優(yōu)化目標(biāo)。此次研究的創(chuàng)新點(diǎn)在于將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑的支吊架系統(tǒng)安裝中，通過理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，并利用BIM技術(shù)的模擬施工功能，優(yōu)化施工方案和資源安排。此次研究不僅有助于提高裝配式建筑支吊架系統(tǒng)安裝的效率和質(zhì)量，而且對于推動BIM技術(shù)在建筑業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展也具有重要意義。

1基于BIM技術(shù)的支吊架系統(tǒng)的施工模擬

1.1BIM技術(shù)在支吊架系統(tǒng)中的協(xié)同設(shè)計(jì)

裝配式建筑是指把傳統(tǒng)建造方式中的大量現(xiàn)場作業(yè)工作轉(zhuǎn)移到工廠進(jìn)行，在工廠加工制作好建筑用構(gòu)件和配件，如樓板、墻板、樓梯、陽臺等，運(yùn)輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場，并通過可靠的連接方式在現(xiàn)場裝配安裝而成的建筑。這種建筑方式主要包括預(yù)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，是現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)方式的代表。其特點(diǎn)包括大量的建筑部品由車間生產(chǎn)加工完成，如外墻板、內(nèi)墻板、疊合板、陽臺、空調(diào)板、樓梯、預(yù)制梁、預(yù)制柱等。

隨著現(xiàn)代建筑工業(yè)化的推進(jìn)，裝配式建筑因其高效、環(huán)保、節(jié)能等特點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注[6]。其中支吊架系統(tǒng)是建筑機(jī)電工程設(shè)施中重要的組成部分，主要用于承擔(dān)各配件及其介質(zhì)重量、約束和限制建筑部件不合理位移以及控制部件振動等功能，對建筑設(shè)施的安全運(yùn)行具有極其重要的作用。BIM技術(shù)作為一種數(shù)字化工具，用于表示建筑、基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備的物理和功能特性。BIM技術(shù)通過創(chuàng)建三維模型，可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各階段的信息共享和協(xié)同工作，以此提高設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維的效率和準(zhǔn)確性。因此，研究采用BIM技術(shù)將其應(yīng)用于支吊架系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)中。首先，使用BIM軟件建立支吊架系統(tǒng)的三維模型，并添加支吊架部件、連接件、管道、設(shè)備等信息。支吊架主要可分為門式支吊架、根部支吊架、附件支吊架、抗震支吊架、承重支吊架等。它在各施工環(huán)節(jié)起著重要的作用，主要用于建筑給水排水、消防、供暖、通風(fēng)、空調(diào)、燃?xì)?、熱力、電力、通訊等機(jī)電工程設(shè)施，在運(yùn)行中產(chǎn)生熱位移及其設(shè)備裝置上。其次，確定機(jī)電管線空間排布方案，建立包含給排水、暖通、電氣等機(jī)電管線的三維模型。為保證安裝的質(zhì)量和連接性，在研究中使用膨脹螺栓、連接螺母螺栓作為裝配式支吊架配件材料。再次，將機(jī)電管線BIM模型構(gòu)件與綜合支吊架初步設(shè)計(jì)模型連接整合并進(jìn)行碰撞檢測，以此優(yōu)化支吊架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，提高其性能和可靠性。緊接著根據(jù)受力計(jì)算書數(shù)據(jù)進(jìn)行三維綜合支吊架初步設(shè)計(jì)方案修改。完成上述步驟后，需要輸出綜合支吊架設(shè)計(jì)計(jì)算書，包括各種參數(shù)、數(shù)據(jù)和評估結(jié)果等，并將三維模型圖導(dǎo)出為二維施工圖及輸出BIM模型文件進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)技術(shù)交底。最后，根據(jù)施工方的要求在工廠對支吊架的裝配進(jìn)行統(tǒng)一組裝后再將其運(yùn)送到施工現(xiàn)場，以縮短現(xiàn)場裝配時間，提高施工的進(jìn)度。

1.2支吊架系統(tǒng)的安裝技術(shù)與操作流程

傳統(tǒng)的支吊架系統(tǒng)安裝方法存在一些安全隱患和不確定性，難以保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。而基于BIM技術(shù)的支吊架系統(tǒng)安裝技術(shù)可以通過精確的模型建立、模擬和分析，提前發(fā)現(xiàn)和解決潛在的安全隱患和問題，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。圖1為裝配式建筑管線支吊架制造流程。

圖1中，首先，對原料進(jìn)行采購，為制造支吊架提供所需的原材料。其次，進(jìn)行剪加工技術(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和生產(chǎn)要求，使用剪切機(jī)床對原料進(jìn)行切割和剪切，以獲得所需的形狀和尺寸。再次，模壓成型，利用模具對經(jīng)過剪切的原料進(jìn)行塑形，使其形成支吊架的各個部件。在進(jìn)行焊接和力學(xué)性能測試后對支吊架的外觀、尺寸和力學(xué)性能進(jìn)行檢驗(yàn)，確保其符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。最后，對支吊架進(jìn)行表面處理，如噴涂、電鍍等，以提高其耐腐蝕性和美觀度。在支吊架出廠前，進(jìn)行最后的檢驗(yàn)，確保其符合所有質(zhì)量要求。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和施工圖紙，將支吊架與管線和其他附件進(jìn)行裝配，形成完整的支吊架系統(tǒng)。完成所有生產(chǎn)和裝配流程后，支吊架系統(tǒng)即可出廠，交付給客戶進(jìn)行安裝和使用。

基于BIM技術(shù)的支吊架系統(tǒng)的操作流程包括以下幾個步驟。首先，在遵循相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基礎(chǔ)上，利用BIM技術(shù)對個專業(yè)管線進(jìn)行布置，確定初步的方案。其次，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況對初步方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，并對方案的可行性進(jìn)行評估。再次，對支吊架之間的間距和尺寸進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，在確定方案后，準(zhǔn)備支吊架材料和大樣圖制作。最后，通過單點(diǎn)布置的形式對支吊架進(jìn)行現(xiàn)場安裝，在安裝完成后進(jìn)行查驗(yàn)，保證支吊架安裝的質(zhì)量。綜上可知，在支吊架系統(tǒng)中應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)可以提高工作效率、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、提高系統(tǒng)性能和可靠性等。

2基于BIM技術(shù)的支吊架系統(tǒng)安裝實(shí)例分析

為驗(yàn)證研究的基于BIM技術(shù)的支吊架系統(tǒng)安裝技術(shù)的優(yōu)越性，研究從安裝的人力成本和安裝的效率出發(fā)分析研究技術(shù)的可行性和優(yōu)越性。研究實(shí)例工程選取位于某工業(yè)園區(qū)的項(xiàng)目工程，該工程的建筑總面積為52012m2，地上15層，地下1層，建筑耐火級別為一級。在實(shí)驗(yàn)中，首先進(jìn)行人力成本的比較，將研究技術(shù)與傳統(tǒng)的支吊架系統(tǒng)安裝技術(shù)與激光掃描技術(shù)進(jìn)行對比分析，分析結(jié)果如圖2所示。

圖2中傳統(tǒng)的支吊架系統(tǒng)安裝技術(shù)和激光掃描技術(shù)隨著安裝數(shù)量的增加，人力成本顯著增加。而基于研究技術(shù)的安裝人力成本隨著安裝數(shù)量的增加，人力成本上升幅度較緩。當(dāng)安裝數(shù)量為13次時，研究技術(shù)的人力成本為38人，少于傳統(tǒng)的支吊架系統(tǒng)安裝技術(shù)的81人和激光掃描技術(shù)的75人。因此，在給定的條件下，基于BIM技術(shù)的支吊架系統(tǒng)是值得考慮和推薦的選擇。

3結(jié)論

傳統(tǒng)的支吊架系統(tǒng)安裝方法難以實(shí)現(xiàn)預(yù)制加工和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，因此，研究基于BIM技術(shù)對傳統(tǒng)的支吊架系統(tǒng)安裝方法進(jìn)行改進(jìn)，根據(jù)BIM模型和施工圖紙，進(jìn)行支吊架系統(tǒng)的預(yù)制加工。經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果可知隨著安裝數(shù)量的增加，3種技術(shù)下的安裝人力成本均呈上升趨勢。而基于研究技術(shù)的安裝人力成本隨著安裝數(shù)量的增加，人力成本上升幅度較緩。當(dāng)安裝數(shù)量為13次時，研究技術(shù)的人力成本為38人。綜上可知，BIM技術(shù)具有低人力成本的優(yōu)勢。此次研究的不足之處在于未從材料成本和安裝熟練度與其他技術(shù)進(jìn)行比較，后續(xù)可加強(qiáng)這一方面的分析。

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