裝配式建筑綠色施工中BIM綜合應(yīng)用研究

劉建軍 山西四建集團(tuán)有限公司

1 引言

近年來(lái)，裝配式建筑逐漸在全世界得到了興起和發(fā)展，相較于傳統(tǒng)建筑而言，裝配式建筑最大優(yōu)勢(shì)在于更高的施工效率和更短的施工時(shí)間。同時(shí)，隨著節(jié)能環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，綠色施工也成為了主要趨勢(shì)。將裝配式建筑與綠色施工相結(jié)合，可以發(fā)揮出在施工效率、質(zhì)量、成本、節(jié)能、環(huán)保等多方面的優(yōu)勢(shì)。而B(niǎo)IM 的應(yīng)用，進(jìn)一步方便了裝配式建筑綠色施工工作。

2 相關(guān)概念

2.1 裝配式建筑

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，裝配式建筑就是指先將建設(shè)所需的各個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件在工廠中成批量的預(yù)制好，再將它們運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼裝施工而成的建筑。我們可以把裝配式建筑中的各個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件比喻成設(shè)備的零部件，裝配式建筑的建設(shè)過(guò)程即類(lèi)似于設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程，先在工廠中生產(chǎn)好各項(xiàng)零部件，再用零部件組合成設(shè)備。

2.2 綠色施工

綠色施工簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是采用環(huán)保節(jié)能的施工技術(shù)來(lái)開(kāi)展施工作業(yè)，其一般會(huì)在施工過(guò)程中大量應(yīng)用各種可再生資源能源來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的不可再生資源能源，并拒絕使用有毒有害材料、優(yōu)先選用新型綠色環(huán)保材料，以保證建筑滿足相關(guān)能耗和排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 BIM

BIM即建筑信息模型技術(shù)，它是一種以建筑工程的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)作為模型基礎(chǔ)，依據(jù)它們來(lái)建立建筑模型，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑真實(shí)信息的科學(xué)技術(shù)。BIM 中包含了計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)及三維可視化技術(shù)等諸多先進(jìn)技術(shù)，因此它是一種集成化的技術(shù)。BIM 的主要優(yōu)勢(shì)在于它的信息完備性、一致性、關(guān)聯(lián)性、模擬性、可視化、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性以及可出圖性。

3 裝配式建筑綠色施工中BIM綜合應(yīng)用

3.1 方案設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.1.1 設(shè)計(jì)思想

BIM的基礎(chǔ)是三維數(shù)字技術(shù)，三維數(shù)字技術(shù)在裝配式建筑綠色施工方案設(shè)計(jì)優(yōu)化中的主要應(yīng)用是建立數(shù)字化建筑結(jié)構(gòu)模型。三維數(shù)字技術(shù)具備強(qiáng)大的可視化功能，利用它建立了數(shù)字化建筑結(jié)構(gòu)模型之后，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的仿真模擬，并使多專(zhuān)業(yè)、多部門(mén)可以有效進(jìn)行協(xié)同工作。在BIM的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需遵循“以最少構(gòu)件實(shí)現(xiàn)多樣化結(jié)構(gòu)”的設(shè)計(jì)思想，先建立起一個(gè)完善的預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件庫(kù)，充分發(fā)揮出其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，盡可能的提高預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件的通用性。

3.1.2 設(shè)計(jì)程序

裝配式建筑綠色施工方案的設(shè)計(jì)程序主要分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段是方案設(shè)計(jì)階段，此階段需從設(shè)計(jì)建筑的戶型和標(biāo)準(zhǔn)層、確定構(gòu)件拆分原則、規(guī)劃PC布置方案等入手來(lái)設(shè)計(jì)工程的總體方案；第二個(gè)階段是初步設(shè)計(jì)階段，此階段需合理確定各類(lèi)預(yù)制構(gòu)件的類(lèi)型、尺寸、大小等相關(guān)參數(shù)；第三個(gè)階段是施工圖設(shè)計(jì)階段，此階段需深化設(shè)計(jì)PC構(gòu)件，進(jìn)一步擴(kuò)展設(shè)計(jì)信息。

3.1.3 設(shè)計(jì)過(guò)程

首先需要構(gòu)建和完善構(gòu)件庫(kù)。裝配式建筑綠色施工中需要運(yùn)用到很多不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件，必須先保證這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件的生產(chǎn)加工質(zhì)量。若想實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，必須要采取一些專(zhuān)業(yè)措施，借助于BIM 所提供的強(qiáng)大的可視化功能和易拆分功能，正可以有效構(gòu)建和完善構(gòu)件庫(kù)，從而方便構(gòu)件的生產(chǎn)加工。應(yīng)用BIM的主要優(yōu)勢(shì)在于能夠按照工程的結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件適用性以及加工工藝等合理分類(lèi)及高效整理預(yù)制構(gòu)件。其次需要建立、分析及優(yōu)化模型。在裝配式建筑綠色施工方案設(shè)計(jì)優(yōu)化中應(yīng)當(dāng)要充分利用構(gòu)件庫(kù)，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需求，在構(gòu)件庫(kù)中選擇既合適而又性?xún)r(jià)比較高的構(gòu)件，并利用所選構(gòu)件來(lái)數(shù)字化模擬工程的整體結(jié)構(gòu)，建立出相應(yīng)的數(shù)字化建筑結(jié)構(gòu)模型。若沒(méi)有在構(gòu)件庫(kù)中找到比較合適的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的話，則需要結(jié)合設(shè)計(jì)需求而重新設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的構(gòu)件。另外，在應(yīng)用BIM 時(shí)還應(yīng)當(dāng)要全面分析所建立的模型，充分利用BIM的可視化功能來(lái)不斷調(diào)整和優(yōu)化模型，這樣才能夠確保設(shè)計(jì)方案的可靠性。最后需要充分應(yīng)用建筑模型。在裝配式建筑綠色施工方案設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程中，對(duì)于各類(lèi)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工、運(yùn)輸以及拼裝等環(huán)節(jié)均可以應(yīng)用BIM 進(jìn)行合理的規(guī)劃。其中，構(gòu)件拼裝是最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在此環(huán)節(jié)中應(yīng)用BIM 及數(shù)字化建筑結(jié)構(gòu)模型，可以模擬整個(gè)工程的結(jié)構(gòu)構(gòu)件拼裝過(guò)程，以便于對(duì)建設(shè)進(jìn)度和建設(shè)質(zhì)量進(jìn)行更精準(zhǔn)的控制。借助于所建立的數(shù)字化建筑結(jié)構(gòu)模型，還能夠在施工前及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種潛在問(wèn)題并及時(shí)進(jìn)行處理，以最大限度的規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，確保裝配式建筑綠色施工工作的順利開(kāi)展。例如利用BIM軟件自帶的自動(dòng)化碰撞檢測(cè)功能開(kāi)展碰撞檢測(cè)，并得到相應(yīng)的異常問(wèn)題報(bào)告，以明確工程中各管線、各部件之間存在的沖突，指導(dǎo)設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)。

4 施工管理優(yōu)化

4.1 施工條件管理

在裝配式建筑綠色施工準(zhǔn)備工程中，就應(yīng)當(dāng)要充分考慮到相關(guān)施工條件因素，利用BIM 的可視化功能來(lái)優(yōu)化施工條件管理，對(duì)施工過(guò)程中的一系列條件問(wèn)題進(jìn)行綜合分析。尤其要重點(diǎn)考慮材料問(wèn)題，綜合性考量采用本地材料亦或外地調(diào)用材料，并認(rèn)真核查本地材料與外地材料的優(yōu)劣性，合理定奪材料采購(gòu)方向。為了對(duì)施工條件更加了解，在施工前需要切實(shí)開(kāi)展好實(shí)地性考察工作，通過(guò)走訪周邊其他建筑單位及索取建筑管理部門(mén)的相關(guān)資料來(lái)有效匯總所需信息，再統(tǒng)一提取相關(guān)數(shù)據(jù)，利用BIM對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。

4.2 施工工期管理

在裝配式建筑綠色施工工期管理中，應(yīng)當(dāng)要收集齊全工程的各類(lèi)信息資料。在進(jìn)行設(shè)計(jì)進(jìn)度檢測(cè)時(shí)，可建立針對(duì)性的圖紙文件目錄，利用BIM 合理確定權(quán)重，并結(jié)合人工估算。其次要做好階段審核點(diǎn)審查，盡可能的避免后期出現(xiàn)大幅度修改。再次要兼顧采購(gòu)進(jìn)度問(wèn)題，充分考慮到運(yùn)輸和催交的影響。另外還要充分考慮到當(dāng)?shù)刈匀粭l件情況、設(shè)備材料情況及資源投入情況等，全面分析各種相關(guān)因素。利用BIM 的三維可視化手段，可以密切監(jiān)控施工工期情況，清晰直觀。

4.3 施工成本管理

裝配式建筑施工成本偏高的原因主要在于三點(diǎn)：一是預(yù)制構(gòu)件成本高，裝配式建筑的特點(diǎn)就是先提前在工廠中制作加工好各種預(yù)制構(gòu)件，而其中大部分預(yù)制構(gòu)件都屬于成本較高的PC構(gòu)件；二是工程規(guī)模小，現(xiàn)階段我國(guó)尚處于裝配式建筑的發(fā)展初期，市場(chǎng)需求不多導(dǎo)致廠家無(wú)法批量生產(chǎn)，相應(yīng)的成本也會(huì)有所上升；三是預(yù)制場(chǎng)少且偏遠(yuǎn)，目前我國(guó)現(xiàn)有的裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的預(yù)制場(chǎng)較少，僅有的一些預(yù)制場(chǎng)都地處偏遠(yuǎn)地區(qū)，這導(dǎo)致了構(gòu)件運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，從而增加了很多運(yùn)輸方面的成本投入。若想盡可能的降低施工成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)當(dāng)要加強(qiáng)施工成本管理。在這方面，BIM 發(fā)揮著重要作用。先利用BIM建立數(shù)字化建筑結(jié)構(gòu)模型，再結(jié)合施工時(shí)間、工序等相關(guān)因素搭建出5D信息查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)，即可在庫(kù)中及時(shí)更新收集工程成本信息，同時(shí)還能夠利用BIM 軟件的匯總分析功能進(jìn)一步簡(jiǎn)化成本分析、匯總等過(guò)程。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，裝配式建筑自傳入我國(guó)，目前已經(jīng)在我國(guó)得到了很大的發(fā)展，并且現(xiàn)代的裝配式建筑在施工過(guò)程中多遵循綠色施工原則，這樣既能夠施工速度和效率、保障建筑質(zhì)量和性能，又能夠夠使工程兼?zhèn)淞己玫墓?jié)能環(huán)保效果。而通過(guò)在裝配式建筑綠色施工中綜合應(yīng)用BIM，則能夠進(jìn)一步方便施工工作的開(kāi)展。