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      基于BIM的裝配式建筑質(zhì)量鏈管理優(yōu)化研究

      2020-10-09 10:52:40周弋楠胡和蟬劉學瑜林泳言馮興興
      青年時代 2020年20期
      關(guān)鍵詞:裝配式建筑管理

      周弋楠 胡和蟬 劉學瑜 林泳言 馮興興

      摘 要:在追求可持續(xù)發(fā)展的大環(huán)境下,我國建筑應告別粗放式發(fā)展,順應綠色有機的發(fā)展趨勢。裝配式建筑雖符合這一需求,但也存在一些質(zhì)量問題。為了進一步研究質(zhì)量問題及其解決方法,筆者提出裝配式質(zhì)量鏈的概念,并按全過程的邏輯順序?qū)⑵浞譃樯a(chǎn)鏈、倉儲鏈和施工鏈,旨在充分運用BIM技術(shù),解決裝配式建筑在構(gòu)件生產(chǎn)階段、倉儲階段、施工階段中存在的質(zhì)量問題,進而實現(xiàn)對裝配式質(zhì)量鏈管理的優(yōu)化。

      關(guān)鍵詞:質(zhì)量鏈;管理;BIM;裝配式建筑

      一、BIM技術(shù)及裝配式質(zhì)量鏈概述

      (一)裝配式質(zhì)量鏈主要內(nèi)容

      裝配式建筑,指按標準化設(shè)計建造的預制構(gòu)配件,在工廠進行生產(chǎn)制造完成后將成品運送至施工現(xiàn)場安裝拼接,從而完成建筑實體構(gòu)建的一種建筑生產(chǎn)模式[1],并且在具有施工中有更為簡便、污染性低、施工工期短等優(yōu)點。

      裝配式建筑的質(zhì)量形成相較于傳統(tǒng)建筑來說更為復雜,它不是由一個個獨立的單元勾連而成,更像是環(huán)環(huán)相扣的鏈條,彼此之間互為影響。多個要素共同努力,才能形成一個嚴謹?shù)馁|(zhì)量鏈條[2]。

      裝配式建筑的質(zhì)量鏈,可以按總體行進進程分為生產(chǎn)鏈、倉儲鏈及施工鏈。三個鏈塊環(huán)環(huán)相扣,互相影響,關(guān)注各個鏈塊的質(zhì)量管理問題,提出針對性的解決方案,能夠使裝配式建筑質(zhì)量鏈聯(lián)系得更加緊密,更利于管理。

      (二)BIM技術(shù)主要內(nèi)容

      BIM,即Building Information Modeling的簡稱,是指基于先進三維數(shù)字設(shè)計解決方案所構(gòu)建的可視化數(shù)字建筑模型。它使工程在各階段都能夠進一步節(jié)省能源和成本、減少污染和提高效率。

      BIM在裝配式建筑的質(zhì)量鏈管理中有著無法估量的地位。通過BIM技術(shù)對裝配現(xiàn)場進行模擬,可以進行虛擬施工,合理布置施工現(xiàn)場,保證合理的吊裝范圍和安全經(jīng)濟的構(gòu)件堆放位置;預知裝配要點,彌補裝配時工人技術(shù)上的不成熟。同時,便于將施工計劃與施工進度展開對比,加強各方對工程的檢測和協(xié)作,降低裝配式建筑的發(fā)生質(zhì)量問題的可能性,從而減少因裝配質(zhì)量問題返工的可能性。

      二、裝配式建筑質(zhì)量鏈管理存在的問題

      (一)構(gòu)件生產(chǎn)階段存在的問題

      1.設(shè)計圖紙存在的問題

      無法確定構(gòu)件的點位,導致繪圖效率低下,影響構(gòu)件廠的生產(chǎn)安排;圖紙標注不清、信息缺少、標注不一致;相鄰部位鋼筋設(shè)計不合理,安裝不準確;預埋件、孔洞、線盒、鋼筋等圖元存在相互碰撞的問題[3]。

      2.生產(chǎn)過程存在的問題

      生產(chǎn)過程存在的問題主要有缺乏專業(yè)工人隊伍、原材料復檢與構(gòu)件制品不符合規(guī)范、生產(chǎn)環(huán)境管理不完善。許多生產(chǎn)企業(yè)在構(gòu)件設(shè)計、生產(chǎn)和質(zhì)量驗收方面缺乏明確標準。

      綜上,裝配式構(gòu)件的生產(chǎn)階段經(jīng)常出現(xiàn)成品出現(xiàn)裂紋、孔洞定位不準、尺寸信息不準確等質(zhì)量問題。后期投入施工及驗收階段也逐漸暴露出板筋板縫質(zhì)量差、零件尺寸不符合實際施工要求、隱蔽連接處完工驗收難等問題[4]。

      (二)成品構(gòu)件運輸與倉儲階段存在的問題

      1.成品構(gòu)件運輸問題

      從以往來看,此階段常被忽視或草率制訂方案[5]。往往由于路況勘察不到位、路面崎嶇不平、各類預制構(gòu)件尺寸相差較大等,給預制構(gòu)件的安全運輸帶來了諸多風險[2]。

      2.成品構(gòu)件堆放問題

      預制構(gòu)件堆放位置不合理會造成二次搬運,既增加運輸成本又拖慢施工進度,增大了構(gòu)件損壞的可能性[6]。預制構(gòu)件存放的場地排水系統(tǒng)差、排水不暢且地面有積水,都會使得構(gòu)件在積水的侵蝕下強度降低甚至損壞。

      3.成品構(gòu)件的保存與養(yǎng)護

      在現(xiàn)場保護工作中,因為無法對建筑工程所有預制構(gòu)件進行合理保存與必要養(yǎng)護,從而造成預制構(gòu)件不同程度開裂、銹蝕等損壞。此外,在實際實施中,施工現(xiàn)場相對復雜,人員相對密集,構(gòu)件擺放不規(guī)范且位置不固定,無專人管理,并且缺乏嚴格的制度體系。

      (三)施工階段存在的問題

      1.節(jié)點連接問題

      目前,國內(nèi)在裝配式建筑的施工階段最常使用的連接構(gòu)件節(jié)點的方式為灌漿套筒連接技術(shù),其存在兩方面的缺陷:一方面,注漿質(zhì)量不符合施工質(zhì)量標準,施工所用漿料質(zhì)量不合格、漿料比重不準確以及注漿操作不當,導致預制成品構(gòu)件與漿料層之間出現(xiàn)裂縫,墊層發(fā)生位置偏移,灌漿孔出現(xiàn)堵塞等問題;另一方面,套筒位置偏差影響鋼筋的施工,一旦出現(xiàn)較大的偏移誤差,鋼筋就無法順利通過套筒,進而無法實現(xiàn)兩個預制構(gòu)件的連接,因而預制構(gòu)件必須再加工。

      2.構(gòu)件安裝規(guī)范問題

      構(gòu)件安裝規(guī)范問題是影響建筑質(zhì)量問題的另外一個因素。在施工過程當中,構(gòu)件安裝常出現(xiàn)下列幾個方面的弊端:一是因為施工中吊裝裝備精度低,安裝過程當中墻板的接縫位置會呈現(xiàn)偏差,使接縫位置的寬度或深度不滿足施工標準;二是轉(zhuǎn)角板厚度薄、體積大,構(gòu)件易形變,故在現(xiàn)實施工中易導致轉(zhuǎn)角處斷裂的發(fā)生;三是在部分預制裝配式建筑中,因疊合板跨度較大,一旦施工不當,其撓度超過自身剛度,就會出現(xiàn)裂縫,甚至斷裂。

      三、基于BIM的裝配式建筑質(zhì)量鏈管理優(yōu)化

      (一)BIM技術(shù)在生產(chǎn)鏈階段的管理優(yōu)化

      1.構(gòu)件規(guī)范化

      一方面,可以利用BIM技術(shù)能精確計算和統(tǒng)計材料工程量的特點,將材料匯總表、施工方法一覽表等所需表格一站式導出,同時利用BIM構(gòu)建的三維模型來實現(xiàn)交底作業(yè)的可視化,以解決隱蔽節(jié)點竣工驗收難的問題,促進構(gòu)件的規(guī)范化生產(chǎn)[7];另一方面,可以利用BIM技術(shù)構(gòu)件拆分的功能,在結(jié)構(gòu)設(shè)計生產(chǎn)的過程中,通過分析不同相關(guān)參數(shù)對相關(guān)構(gòu)件進行拆分,并綜合考慮構(gòu)件的加工、運輸?shù)跹b及后期的現(xiàn)場裝配等多方因素,在生產(chǎn)的過程中就做好構(gòu)件的埋件、預留孔洞尺寸對照等工作。

      通過以上兩個方面,對批量生產(chǎn)的預制構(gòu)件進行規(guī)范化,以提高構(gòu)件的合格率和預制構(gòu)件的質(zhì)量,實現(xiàn)構(gòu)件的規(guī)范化。

      2.碰撞檢查

      將構(gòu)建模型導入BIM碰撞實驗軟件,檢查構(gòu)件之間是否存在沖突或矛盾,精確定位預留孔洞,得到碰撞實驗報告,從而采取“利用BIM軟件構(gòu)建參數(shù)族庫,直接對參數(shù)族修改更新,優(yōu)化設(shè)計”或“直接對碰撞點的參數(shù)進行修改”的方法來解決檢查暴露出的碰撞點。碰撞點修改后,利用BIM技術(shù)及時深化和優(yōu)化圖紙、對裝配式構(gòu)件進行重新排版、對需要標識的構(gòu)件嚴格按照構(gòu)件規(guī)范化原則進行系統(tǒng)編號,并將優(yōu)化后的模型反饋廠家,將問題解決在構(gòu)件加工之前[8]。

      以上方法不僅可以降低傳統(tǒng)2D模式的錯、漏、碰、缺等現(xiàn)象的出現(xiàn),還能提高施工效率和質(zhì)量、縮短工期。

      (二)BIM技術(shù)在運輸與倉儲階段的管理優(yōu)化

      1.路線優(yōu)化減少損壞

      第一,根據(jù)BIM模型預制構(gòu)件的詳細參數(shù),選擇滿足構(gòu)件尺寸和承載能力要求的運輸機械,減少構(gòu)件與運輸車輛、構(gòu)件之間的碰撞和摩擦[9]。第二,運用BIM技術(shù),在確定最優(yōu)路線和備用路線的前提下,對已有數(shù)據(jù)進行分析,提前確定運輸途中需要下車檢查的點,減少不必要的檢查次數(shù)和運輸時間,降低預制構(gòu)件損壞的可能性。

      2.位置模擬減少二次搬運

      一方面,運用BIM軟件,在建立相應三維場地模型后,對已建立的模型進行可視化和參數(shù)化分析,在明確運輸?shù)缆返那疤嵯拢瑢龅刂械氖┕^(qū)域、生活區(qū)域、加工區(qū)域等進行統(tǒng)籌規(guī)劃,從而擬出若干個構(gòu)件存放的位置。另一方面,依據(jù)便于吊裝施工、安全適用等相關(guān)原則,以及起吊機械的位置、作業(yè)區(qū)范圍等,對預制構(gòu)件存放的位置進行三維模擬布置,確定滿足條件的構(gòu)件存放位置,同時保證構(gòu)件堆放場地平坦、無大面積積水且承載能力滿足要求,以減少二次搬運和構(gòu)件損壞。

      3.數(shù)據(jù)整合人員調(diào)度(BIM方便我們查閱構(gòu)件信息以及錄入)

      利用BIM平臺高度信息集成的特點,導入相關(guān)模型、錄入相關(guān)數(shù)據(jù),進行數(shù)據(jù)集成,再根據(jù)這些數(shù)據(jù)調(diào)度相應的人員。例如,按照吊裝次序確定構(gòu)件的存放規(guī)律及堆放層數(shù)、構(gòu)件的進場順序及進場數(shù)量,并根據(jù)這些信息部署人員,確定人員的使用及調(diào)度情況,明確相關(guān)責任及義務,同時減少無關(guān)工人在此區(qū)間內(nèi)的逗留及休息等,從而減少構(gòu)件被損壞的可能性。

      (三)BIM技術(shù)在施工鏈階段的管理優(yōu)化

      1.平面布置模擬

      利用BIM可以根據(jù)施工機械設(shè)備的規(guī)模、設(shè)備的運行范圍、施工平面布置的要點及布置技術(shù)等的特點,模擬施工現(xiàn)場的真實場景,優(yōu)化現(xiàn)場機械設(shè)備及材料的布置,從而實現(xiàn)施工現(xiàn)場各個專業(yè)以及施工機械設(shè)備的協(xié)調(diào),提高施工質(zhì)量。同時,利用BIM可視化技術(shù)對現(xiàn)場水電管線布置進行模擬,預測因管線布置不當而引起的各種安全質(zhì)量問題,優(yōu)化現(xiàn)場水電管線布置,提高施工現(xiàn)場安全性。

      2.大型機械設(shè)備運作模擬

      利用BIM技術(shù),提前在施工現(xiàn)場模擬大型機械設(shè)備的安裝和拆卸過程,及時發(fā)現(xiàn)大型機械設(shè)備可能出現(xiàn)的各種問題,并制訂問題的解決方案。確保預留構(gòu)件節(jié)點能正常連接,避免因節(jié)點無法連接造成構(gòu)件再加工而耽擱工期,提高裝配式建筑的施工效率,加快施工進度。

      3.構(gòu)件吊裝模擬

      通過BIM技術(shù),施工人員可以模仿并察看預制構(gòu)件的全部吊裝過程,重復確認吊裝流程,對吊裝位置進行精確規(guī)劃,確定吊裝過程是否符合施工的相關(guān)規(guī)定和要求、現(xiàn)場部署是否合理、是否會對吊裝帶來不好的影響。施工人員可以通過這些環(huán)節(jié)提前發(fā)現(xiàn)并解決問題,避免吊裝作業(yè)不當造成的構(gòu)件開裂或斷裂,降低對工程質(zhì)量和工期的影響。

      四、結(jié)語

      裝配式建筑具有綠色、節(jié)能、環(huán)保等特點,在追求可持續(xù)發(fā)展道路的推動下,將會得到更為廣泛的利用。于是,解決裝配式建筑質(zhì)量的問題是重中之重。

      在建筑行業(yè)迅速發(fā)展的大背景下,要取得革新就必須與時俱進。裝配式建筑質(zhì)量的優(yōu)化必將融入BIM技術(shù),裝配式建筑和BIM技術(shù)的相互促進將使雙方價值最大化,提升我國建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展水平。

      參考文獻:

      [1]彭聰,李杏,喬亞昆.基于BIM技術(shù)的裝配式建筑建設(shè)全過程管理研究[J].住宅與房地產(chǎn),2019(36):100.

      [2]黃恒振.裝配式建筑質(zhì)量鏈管理研究[J].建筑經(jīng)濟,2019(9):90-94.

      [3]岳慧麗,呂麗萍,殷向東,等.裝配式混凝土預制構(gòu)件深化圖紙問題淺析[J].混凝土世界,2019(7):42-45.

      [4]向亞軍.裝配式建筑質(zhì)量通病及防治措施研究[J].居舍,2019(25):10.

      [5]常春光,常仕琦.裝配式建筑預制構(gòu)件的運輸與吊裝過程安全管理研究[J].沈陽建筑大學學報(社會科學版),2019(2):39-45.

      [6]尹羽鑫.裝配式建筑施工安全管理若干要點研究及BIM技術(shù)的應用[J].住宅與房地產(chǎn),2019(3):126.

      [7]韓春濤,龍桂元,李立國.基于BIM技術(shù)的裝配式精裝修[J].工程建筑與設(shè)計,2019(20):27-28.

      [8]薛超,程相偉,蘇世凱.裝配式建筑的BIM技術(shù)應用[J].建筑技術(shù),2018(z1):111-112.

      [9]劉杏紅,張瀚宇.基于TQM理論和BIM的裝配式建筑質(zhì)量管理研究[J].建筑與經(jīng)濟,2018(10):26-31.

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