裝配式建筑工程施工中BIM技術(shù)的運(yùn)用

羅軼寧

摘? ? 要：裝配式建筑是一種新型建筑，將此前需現(xiàn)場(chǎng)制備的各類(lèi)結(jié)構(gòu)和配件，以預(yù)制的方式進(jìn)行制作，之后運(yùn)輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配、建成。該類(lèi)建筑優(yōu)勢(shì)明顯，但對(duì)施工技術(shù)也具有特殊要求，這又使得BIM技術(shù)得到重視，BIM技術(shù)以大量信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，可實(shí)現(xiàn)多重模擬，在裝配式建筑施工過(guò)程管理中作用突出。本文主要針對(duì)裝配式建筑工程施工中BIM技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：裝配式;建筑工程;施工;BIM技術(shù);運(yùn)用

1? 基本概念

1.1? 裝配式建筑

裝配式建筑是指把傳統(tǒng)建造方式中的大量現(xiàn)場(chǎng)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(yáng)臺(tái)等），運(yùn)輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)可靠的連接方式在現(xiàn)場(chǎng)裝配安裝而成的建筑。

裝配式建筑主要包括預(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，因?yàn)椴捎脴?biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、信息化管理、智能化應(yīng)用，是現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)方式的代表。

1.2? BIM技術(shù)

BIM全稱(chēng)為建筑信息模型（BuildingInformationModeling），是在繪圖軟件的基礎(chǔ)上結(jié)合三大學(xué)科（建筑學(xué)、工程學(xué)及土木工程學(xué)）的專(zhuān)業(yè)學(xué)科知識(shí)而衍化出的新工具，主要進(jìn)行與建筑有關(guān)的電腦輔助設(shè)計(jì)。

BIM技術(shù)是一種應(yīng)用于工程全壽命周期的數(shù)據(jù)化工具。運(yùn)用數(shù)據(jù)對(duì)建筑建立三維信息模型，使工程施工人員對(duì)建設(shè)工程全過(guò)程進(jìn)行掌握，對(duì)施工過(guò)程中容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的點(diǎn)進(jìn)行提前控制，以便提升施工質(zhì)量，降低施工成本，縮短工期。

2? BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1? 直觀可復(fù)用

裝配式建筑的建設(shè)、施工，對(duì)技術(shù)、信息要求均較高，如剪力墻規(guī)格、接縫處拼接方式、導(dǎo)力結(jié)構(gòu)和承重結(jié)構(gòu)的搭配等。借助BIM技術(shù)，可對(duì)工程項(xiàng)目方案進(jìn)行收集，之后以收集所獲參數(shù)為依托，建立可反復(fù)使用的信息模型，直觀、客觀的為建筑施工過(guò)程管理提供支持。如技術(shù)人員嘗試了解裝配式建筑應(yīng)對(duì)風(fēng)沙破壞的能力，進(jìn)行墻體建設(shè)后，可應(yīng)用已有模型，計(jì)算風(fēng)力破壞的參數(shù)、代入模型中即可，根據(jù)模擬結(jié)果了解建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)是否需要加固、防風(fēng)結(jié)構(gòu)是否應(yīng)予以?xún)?yōu)化等，對(duì)施工過(guò)程中的管理工作助力明顯。即便一次模擬無(wú)法獲取可靠結(jié)果，也可反復(fù)進(jìn)行多次模擬，直到結(jié)果滿意。

2.2? 多元素模擬

多元素模擬，是指在進(jìn)行裝配式建筑施工過(guò)程管理時(shí)，結(jié)合具體需求，將若干動(dòng)態(tài)參數(shù)、靜態(tài)參數(shù)代入模型中，客觀的評(píng)估建筑質(zhì)量、改進(jìn)需求，為后續(xù)施工活動(dòng)和管理、監(jiān)理活動(dòng)提供支持。如某裝配式建筑設(shè)計(jì)完成、核準(zhǔn)技術(shù)和建設(shè)參數(shù)無(wú)誤，進(jìn)行施工階段。施工過(guò)程中，甲方需要更改方案，提升建筑的保溫能力，可將原有方案下的模型調(diào)查，代入材料保溫參數(shù)、當(dāng)?shù)厝照諈?shù)、冬季室外溫度等等信息，在多個(gè)元素綜合作用下，以甲方的明確要求作為約束條件，不斷調(diào)整圍護(hù)結(jié)構(gòu)厚度、門(mén)窗大小等，直到建筑保溫能力達(dá)標(biāo)。依托BIM技術(shù)的可復(fù)用、多元素模擬功能完成裝配式建筑施工過(guò)程中的高質(zhì)量管理。

3? 裝配式建筑設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.1? 預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

針對(duì)裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，需要考慮建筑工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。通過(guò)對(duì)多樣化及個(gè)性化的建筑整體進(jìn)行統(tǒng)一的模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、節(jié)點(diǎn)連接標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)成。在BIM技術(shù)為基礎(chǔ)下進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，以三維數(shù)字為表達(dá)方式，這樣可以將建筑項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)象作為數(shù)字化進(jìn)行表達(dá)。采用BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)后由預(yù)制工廠制作相關(guān)的建筑構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)，將這些物理和功能特性信息上傳至云端，裝配式建筑設(shè)計(jì)中的各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員能夠快速地傳遞各自專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)信息，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行“同步”修改。和施工、建設(shè)單位，進(jìn)行討論具體施工方案和功能需求的問(wèn)題，在云端進(jìn)行信息整合，形成各類(lèi)預(yù)制構(gòu)件的族庫(kù)。隨著云端各類(lèi)型族庫(kù)的豐富，將同類(lèi)型的族庫(kù)進(jìn)行優(yōu)化統(tǒng)一，盡可能減少同類(lèi)構(gòu)件的種類(lèi)，從而促進(jìn)形成統(tǒng)一的裝配式建筑工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)。

3.2? 提高設(shè)計(jì)效率，減少設(shè)計(jì)誤差

應(yīng)用BIM技術(shù)建立項(xiàng)目模型，可以使建筑工程師、結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備工程師等專(zhuān)業(yè)人員在同一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行工作，通過(guò)溝通交流后可直接對(duì)項(xiàng)目模型進(jìn)行對(duì)應(yīng)的修改，從而達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的目的。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工前，建設(shè)方和施工方也可對(duì)項(xiàng)目的功能和局部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了解和修改。采用BIM的參數(shù)化設(shè)計(jì)可以將項(xiàng)目進(jìn)行分解，針對(duì)特定的情況進(jìn)行分析，能夠自動(dòng)生成各工程量清單和各材料清單等數(shù)據(jù)信息，減少了大量的統(tǒng)計(jì)時(shí)間。

利用可視化設(shè)計(jì)和施工技術(shù)相結(jié)合，提前把建設(shè)項(xiàng)目施工從開(kāi)始到結(jié)束的過(guò)程進(jìn)行可視化模擬分析，針對(duì)性的對(duì)部分吊裝拼裝節(jié)點(diǎn)進(jìn)行節(jié)能分析、碰撞檢查、管道沖突等項(xiàng)目?jī)?yōu)化，避免在實(shí)際施工過(guò)程中出現(xiàn)不利情況后才做出設(shè)計(jì)變更，從而提高設(shè)計(jì)效率、減少設(shè)計(jì)誤差。例如在深化設(shè)計(jì)階段不但要考慮預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量和外觀，也要考慮到出現(xiàn)孔洞、降板、管線預(yù)埋等的情況。

4? 裝配式建筑施工過(guò)程中BIM技術(shù)的應(yīng)用

4.1? 堆場(chǎng)管理、施工場(chǎng)地優(yōu)化布局

基于BIM技術(shù)模擬性的特點(diǎn)，在項(xiàng)目執(zhí)行前對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行分析，并對(duì)不同施工階段、不同施工環(huán)境進(jìn)行對(duì)比，提高場(chǎng)地的利用率，避免在堆放過(guò)程中產(chǎn)生二次搬運(yùn)、材料損耗等。利用BIM技術(shù)的可視化優(yōu)勢(shì)，用模擬技術(shù)1：1模擬出真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)景，通過(guò)對(duì)不同施工階段的現(xiàn)場(chǎng)模擬，得出施工道路布置、機(jī)械設(shè)備擺放、材料位置的最優(yōu)解，從而合理的進(jìn)行規(guī)劃和布置，避免出現(xiàn)場(chǎng)地浪費(fèi)、運(yùn)輸通道擁堵等情況。

4.2? 構(gòu)件吊裝方案模擬優(yōu)化、3D模擬技術(shù)交底

BIM模型對(duì)于構(gòu)件的展示更為直觀，能將施工過(guò)程全面展現(xiàn)出來(lái)。特別是一些重點(diǎn)、難點(diǎn)施工環(huán)節(jié)，可在BIM技術(shù)平臺(tái)上有針對(duì)性的3D動(dòng)畫(huà)演示，可以讓施工人員對(duì)于構(gòu)件吊裝的全過(guò)程進(jìn)行觀測(cè)和判斷是否滿足規(guī)定和要求，也可以對(duì)班組工人進(jìn)行施工前培訓(xùn)交底，避免在吊裝過(guò)程中出現(xiàn)“錯(cuò)漏碰缺”。這樣不但能夠提高吊裝施工現(xiàn)場(chǎng)管理的效率，提升了現(xiàn)場(chǎng)施工人員的業(yè)務(wù)水平，而且進(jìn)一步規(guī)范了施工人員的實(shí)際操作，很大程度的減少了安全事故的發(fā)生。

4.3? 施工進(jìn)度管理

BIM模型中加入時(shí)間維度，用于施工進(jìn)度管理。解決了以收集當(dāng)前進(jìn)度數(shù)據(jù)及施工經(jīng)驗(yàn)調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃，而對(duì)于調(diào)整后是否會(huì)存在其他問(wèn)題的狀況?；贐IM可視化動(dòng)態(tài)模擬的特點(diǎn)，將資源配置、施工狀態(tài)、勞動(dòng)力需求等信息融合在一起，結(jié)合傳統(tǒng)的橫道圖和網(wǎng)絡(luò)圖，對(duì)施工精度實(shí)行全方位細(xì)化的控制。并可以將信息共享，保證施工管理人員所做的決定可以立刻被執(zhí)行，提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率。

4.4? 施工質(zhì)量監(jiān)管

將施工質(zhì)量檢查驗(yàn)收點(diǎn)與BIM模型中的信息元素相互關(guān)聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)檢查驗(yàn)收人員在工程質(zhì)量檢查驗(yàn)收時(shí)支持移動(dòng)設(shè)備查看和錄入待檢查點(diǎn)的資料信息。通過(guò)關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)的國(guó)家地方規(guī)范和IFC數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，可以解決在工程驗(yàn)收時(shí)施工質(zhì)量的參考標(biāo)準(zhǔn)體系混亂的問(wèn)題。施工方和監(jiān)理方可以在同一個(gè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)下各自查看、檢查驗(yàn)收點(diǎn)，錄入數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可根據(jù)填寫(xiě)內(nèi)容自動(dòng)判斷檢查驗(yàn)收點(diǎn)是否符合要求，填寫(xiě)的原始記錄和上傳的照片將保存至云端數(shù)據(jù)庫(kù)，自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的質(zhì)量驗(yàn)收表，從而實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量的監(jiān)管。

例如“預(yù)埋螺栓外露長(zhǎng)度”、“預(yù)埋件鋼筋錨固板與混凝土面平面高差”項(xiàng)目，可通過(guò)量尺、水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀等進(jìn)行測(cè)量，對(duì)應(yīng)觀測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行錄入信息，系統(tǒng)在與規(guī)范規(guī)定的允許偏差比較后進(jìn)行判斷，若不符合要求，將提示施工方整改并填寫(xiě)整改記錄。

5? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，裝配式建筑施工過(guò)程管理中，BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值理想，也具有高可行性。從優(yōu)勢(shì)上看，BIM技術(shù)直觀、可復(fù)用，且能將多個(gè)元素作為參數(shù)之一進(jìn)行模擬，滿足裝配式建筑建設(shè)要求。方法上看，需考慮裝配式建筑施工過(guò)程管理需要，通過(guò)重點(diǎn)模擬、動(dòng)態(tài)模擬、全周期內(nèi)施工調(diào)整等方式，提升施工管理成效。

參考文獻(xiàn)：

[1] 敬耀輝，楊丹萍，施航.裝配式建筑工程施工中BIM技術(shù)的運(yùn)用[J].黑龍江科學(xué)，2020（2）.

[2] 叢俊華.淺析BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用[J].綠色環(huán)保建材，2019（12）.