BIM技術(shù)在裝配式建筑虛擬施工中的應(yīng)用研究

文/李克昌 山東萊鋼建設(shè)有限公司濟(jì)南分公司 山東濟(jì)南 250000

李煥 濟(jì)南海右實(shí)業(yè)有限公司 山東濟(jì)南 250000

BIM技術(shù)是以建筑、結(jié)構(gòu)、施工、水暖電等全生命周期的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立起的建筑模型，可以仿真模擬建筑物，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點(diǎn)。隨著裝配式建筑產(chǎn)業(yè)化程度的增加，項(xiàng)目前期的設(shè)計(jì)需要各專業(yè)人員相互協(xié)調(diào)，管理也需要更加精細(xì)化、嚴(yán)格化。BIM技術(shù)在預(yù)制結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用使得項(xiàng)目實(shí)施過程變得直觀，各部門之間能夠協(xié)調(diào)統(tǒng)一，既提高工程效率，避免重復(fù)勞動(dòng)，又降低成本風(fēng)險(xiǎn)。

1、BIM技術(shù)概述

1.1 BIM技術(shù)理念

BIM技術(shù)的最終目的是使整個(gè)項(xiàng)目在全生命周期每一個(gè)階段都能有效的實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源能源、降低成本、減少對(duì)環(huán)境的污染、提高建筑行業(yè)的整體效率等目的。通過BIM技術(shù)打破建筑行業(yè)各階段的割裂，銜接各階段的信息。在我國，運(yùn)用BIM技術(shù)，對(duì)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，創(chuàng)建和諧社會(huì)具有積極意義，同時(shí)也推動(dòng)了“智慧城市”的進(jìn)一步發(fā)展，間接改善人們的生活質(zhì)量。

1.2 BIM技術(shù)應(yīng)用價(jià)值

BIM技術(shù)的出現(xiàn)進(jìn)一步促進(jìn)了建筑業(yè)的發(fā)展，因而BIM技術(shù)帶來的價(jià)值也是不可忽視的。BIM技術(shù)的不僅對(duì)設(shè)計(jì)單位帶來價(jià)值，同時(shí)也為開發(fā)商，施工單位等項(xiàng)目各個(gè)參與單位都帶來不同程度的價(jià)值。

1）BIM技術(shù)給設(shè)計(jì)單位帶來的價(jià)值；現(xiàn)階段的BIM技術(shù)對(duì)建筑行業(yè)最大的優(yōu)勢還是在設(shè)計(jì)階段，利用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)的模型包含所有的建筑信息，可以在設(shè)計(jì)開始階段對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分專業(yè)檢驗(yàn)，比如結(jié)構(gòu)分析、光照分析、可視化分析等方面，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。與傳統(tǒng)CAD制圖中人為的分析專業(yè)性能相比，更加準(zhǔn)確、方便、快捷，減少人工成本的投入。在設(shè)計(jì)時(shí)，可以對(duì)大型的、復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件節(jié)點(diǎn)和施工難點(diǎn)進(jìn)行施工模擬，以優(yōu)化施工方案，從而指導(dǎo)現(xiàn)場施工人員進(jìn)行施工。運(yùn)用BIM技術(shù)創(chuàng)建的仿真模擬，可以在施工模擬期間與施工方、預(yù)制構(gòu)件廠商、開發(fā)商等部門對(duì)設(shè)計(jì)效果進(jìn)行交流，避免了在施工時(shí)出現(xiàn)的各種問題。

2）BIM技術(shù)給施工單位帶來的價(jià)值；BIM技術(shù)可以增加施工單位的中標(biāo)率，可以提高施工單位的管控能力，可以利用BIM技術(shù)解決施工難題。

2、預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)施工應(yīng)用BIM技術(shù)

2.1 深化設(shè)計(jì)

裝配式建筑對(duì)前期設(shè)計(jì)的要求很高，需要通過深化設(shè)計(jì)來確定節(jié)點(diǎn)、預(yù)留孔等細(xì)節(jié)問題，允許出錯(cuò)的概率很低。

標(biāo)準(zhǔn)層預(yù)制構(gòu)件共88塊（其中外墻板48塊、剪力墻24塊、空調(diào)板12塊、樓梯4塊），斜撐144個(gè)。每塊外墻構(gòu)件共有鏈接12個(gè)。利用REVIT軟件建立模型后，針對(duì)預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)安裝最可能遇到的問題，在各個(gè)預(yù)制構(gòu)件之間模擬安裝，檢驗(yàn)各板之間的連接，發(fā)現(xiàn)內(nèi)墻板預(yù)留處與構(gòu)造柱豎向鋼筋存在多處碰撞。修改后解決類似問題5處，調(diào)整構(gòu)件圖紙3張，空調(diào)預(yù)制板解決問題1處，調(diào)整圖紙1張，達(dá)到了優(yōu)化施工方案、減少后期圖紙更改造成的返工的目的，確保了施工的有效進(jìn)行。

2.2 場布管理

預(yù)制裝配工程中材料堆放是個(gè)比較重要的環(huán)節(jié)，其牽涉到車輛運(yùn)輸路線規(guī)劃、塔吊旋轉(zhuǎn)半徑范圍、堆放場地加固等問題，同時(shí)需要與其他施工環(huán)節(jié)相聯(lián)系，不能顧此失彼。因場地狹小，所以施工現(xiàn)場PC構(gòu)件堆放存量需保持在1～1.5層，需要控制好構(gòu)件進(jìn)場的量。在這樣的要求下，通過BIM技術(shù)建立完整的場地模型，分析施工計(jì)劃與實(shí)際現(xiàn)場施工信息。掛車長13m以上需要合理規(guī)劃進(jìn)場路線，預(yù)制構(gòu)件運(yùn)至施工現(xiàn)場后，直接連同運(yùn)輸架一起堆放在塔吊有效范圍的施工空地上；塔吊采用ST60/15，回轉(zhuǎn)半徑40～55m，在模型中確定合理的布置堆放場地及其他施工用料場地，保證各施工環(huán)節(jié)用料能順利進(jìn)行。

2.3 碰撞檢測

傳統(tǒng)2D平面圖存在不直觀的缺點(diǎn)，即使經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員也很難憑借想象力判斷構(gòu)件間的碰撞。利用預(yù)制構(gòu)件模型與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)模型的碰撞檢測，查找構(gòu)件定位對(duì)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工的影響，從而調(diào)整模板固定方式及減少模板損耗。如遇不可調(diào)整情況時(shí)，可以對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行深化修改，最終達(dá)到順利施工的目的。

預(yù)埋管線與板筋之間的碰撞，可通過模擬，提前布置走向，以減少管線材料損耗。PC板安裝過程中需要斜撐來固定及調(diào)整角度，斜撐及預(yù)埋件常常導(dǎo)致其與腳手架、模板、甚至樓板鋼筋之間存在位置上的碰撞，所以預(yù)先檢測其位置對(duì)實(shí)際施工有著很大的幫助。通過建立模型對(duì)設(shè)計(jì)圖紙及方案進(jìn)行檢測，可以達(dá)到方案優(yōu)化目的，減少因方案問題出現(xiàn)的返工損失

2.4 節(jié)點(diǎn)技術(shù)交底

預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)對(duì)節(jié)點(diǎn)連接要求較高，即使PC板連接發(fā)生細(xì)小的位移，也很有可能造成其他PC板無法定位施工。針對(duì)PC板之間的連接件和復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，利用BIM技術(shù)的可視化優(yōu)點(diǎn)，放大展示施工節(jié)點(diǎn)，用做施工前交底，以保證施工的準(zhǔn)確性。施工人員多數(shù)未接觸過BIM技術(shù)，施工場地上設(shè)置BIM樣板引路（見，用來展示新工藝新技術(shù)，直觀的展板，供施工人員學(xué)習(xí)。

3、材料管理

3.1 事前計(jì)劃

在預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場前，利用BIM技術(shù)，對(duì)場地及施工現(xiàn)狀進(jìn)行分析，可以對(duì)構(gòu)件采購量進(jìn)行上限控制。這點(diǎn)對(duì)于場地狹小、工期緊的項(xiàng)目尤為重要。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際狀況，快速測算不同階段預(yù)制構(gòu)件的需求量，做好事前備料工作，防止構(gòu)件進(jìn)場過多和二次搬運(yùn)問題，同樣也可以對(duì)其他材料實(shí)現(xiàn)進(jìn)場管控。

3.2 事中控制

施工過程中如果發(fā)生進(jìn)度修正，可以利用BIM技術(shù)查看現(xiàn)場施工情況，與事前計(jì)劃比較后，及時(shí)調(diào)整構(gòu)建材料進(jìn)場計(jì)劃，并且做到對(duì)每個(gè)施工區(qū)域構(gòu)件材料需求量的精確控制。

3.3 事后分析

根據(jù)施工計(jì)劃節(jié)點(diǎn)或時(shí)間段，可以對(duì)預(yù)制構(gòu)件、建材等進(jìn)行盤點(diǎn)，分析材料實(shí)際用量與計(jì)劃用量的差異。一方面為后續(xù)材料采購做控制依據(jù)，另一方面可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)材料浪費(fèi)點(diǎn)，通過管理措施進(jìn)行改進(jìn)。

結(jié)語：

借助BIM技術(shù)，工程有效地提高了施工效率，減少了施工工期，避免了部分復(fù)雜節(jié)點(diǎn)由于沒有模型而產(chǎn)生的錯(cuò)誤和返工，提升了裝配式建筑施工質(zhì)量。通過BIM技術(shù)的五大特性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場施工的信息化管理，對(duì)預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)施工起到了很好的促進(jìn)作用，使得施工過程更為精細(xì)化。利用BIM技術(shù)能有效提高裝配式建筑的生產(chǎn)效率和工程質(zhì)量，將生產(chǎn)過程各階段參與人員和信息聯(lián)系起來，真正實(shí)現(xiàn)以信息化促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化。