BIM技術(shù)在裝配式建筑工程施工中的應(yīng)用

程榮飛

摘要：十九屆五中全會(huì)以來(lái)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)與各領(lǐng)域?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)的深度融合成為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要驅(qū)動(dòng)力。2020年7月印發(fā)了《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出要大力推進(jìn)建筑業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。作為智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展要素，裝配式建筑及BIM技術(shù)日益成為打造我國(guó)智能建筑全產(chǎn)業(yè)鏈體系的重要抓手。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);裝配式建筑工程;施工;應(yīng)用

前言：

BIM技術(shù)的出現(xiàn)，給裝配式建筑全生命周期的管理帶來(lái)了啟發(fā)，使得參建各方能夠在一個(gè)多維信息模型上協(xié)同設(shè)計(jì)和管理，解決裝配式建筑發(fā)展過(guò)程中信息共享的難題。BIM技術(shù)在裝配式建筑施工方面進(jìn)行管理，創(chuàng)造了更加規(guī)范化、透明化的行業(yè)環(huán)境。

1.BIM技術(shù)的發(fā)展和普及

裝配式建筑作為新生事物，由于技術(shù)不成熟、勞動(dòng)生產(chǎn)率低等因素，其質(zhì)量問(wèn)題和成本問(wèn)題沒(méi)有得到根本解決，急需信息技術(shù)助力。BIM技術(shù)最早從美國(guó)發(fā)展起來(lái)，近年來(lái)逐步走進(jìn)我國(guó)，科研院校、設(shè)計(jì)院、施工單位等都在將BIM技術(shù)作為重點(diǎn)研究對(duì)象，有調(diào)查報(bào)告顯示，業(yè)內(nèi)相關(guān)人員對(duì)BIM技術(shù)的知曉程度，已經(jīng)從2010年的60%提升到了87%。大多數(shù)企業(yè)都擁有了強(qiáng)烈的BIM意識(shí)。在體量巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的項(xiàng)目，例如“上海中心大廈”、“中國(guó)尊”、“浦前大橋”等項(xiàng)目中，應(yīng)用BIM技術(shù)，進(jìn)行施工過(guò)程中的精細(xì)化管理，簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)的管理流程，方便了施工指揮。因工程日益顯示出大規(guī)模、設(shè)計(jì)復(fù)雜、專業(yè)交叉深等特點(diǎn)，同時(shí)工程項(xiàng)目精細(xì)化管理的訴求也越來(lái)越高，工程項(xiàng)目管理工作面臨更大的挑戰(zhàn)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，BIM技術(shù)作為一種全新的理念和技術(shù)，為當(dāng)代高要求的建造技術(shù)和管理技術(shù)提供了完善的解決方案，受到業(yè)界和國(guó)內(nèi)外學(xué)者的高度重視。BIM技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用更加能夠發(fā)揮其前期方案優(yōu)化的優(yōu)勢(shì)，直觀地展現(xiàn)和優(yōu)化施工方案，在前期項(xiàng)目籌劃階段，能更好地控制工程項(xiàng)目的投資規(guī)模和把握實(shí)施過(guò)程的進(jìn)度。制定專項(xiàng)施工方案，專家論證后嚴(yán)格按照方案實(shí)施，并加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的安全管理，確保施工安全。

2.裝配式建筑的概念與發(fā)展

裝配式建筑是指根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，將建筑的各類構(gòu)件如梁、板、柱、墻等，在工廠進(jìn)行生產(chǎn)加工，然后運(yùn)輸?shù)焦こ淌┕がF(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)吊裝、組裝、連接的方式組合而成的建筑。裝配式建筑最大的特點(diǎn)是構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)工業(yè)化，具有建設(shè)周期短、綠色環(huán)保、現(xiàn)場(chǎng)施工量少、工程質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。裝配式建筑主要興起于二戰(zhàn)后的歐洲，美國(guó)和日本之后利用該技術(shù)進(jìn)行了大規(guī)模的住宅建造。我國(guó)于20世紀(jì)50年代從蘇聯(lián)引進(jìn)裝配式建造技術(shù)，當(dāng)時(shí)由于設(shè)備及技術(shù)有限，裝配式建筑沒(méi)有得到持續(xù)發(fā)展。2015年前后，裝配式建筑在我國(guó)新建項(xiàng)目中的占比開(kāi)始有明顯提升，國(guó)家和地方開(kāi)始陸續(xù)出臺(tái)一系列關(guān)于裝配式建筑的政策及文件，裝配式建筑產(chǎn)業(yè)開(kāi)始快速發(fā)展。

3.BIM技術(shù)在裝配式建筑施工中的應(yīng)用

3.1施工場(chǎng)地布置

與現(xiàn)澆式建筑相比，裝配式建筑的大部分構(gòu)件是在工廠里預(yù)制生產(chǎn)，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行吊裝，吊裝前還要對(duì)其進(jìn)行合理有序的安置及儲(chǔ)存。預(yù)制構(gòu)件種類數(shù)量多、體型重量大，運(yùn)輸、存儲(chǔ)、吊裝工作量大、技術(shù)難度高。通過(guò)BIM技術(shù)平臺(tái)，可以直觀地對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行模擬布置，合理規(guī)劃現(xiàn)場(chǎng)道路、PC構(gòu)件堆場(chǎng)、臨時(shí)建筑、工棚倉(cāng)庫(kù)、塔吊設(shè)施、運(yùn)輸線路等。合理的現(xiàn)場(chǎng)安排可以有效避免材料的二次搬運(yùn)和各種碰撞可能，減少預(yù)制構(gòu)件的磕碰和開(kāi)裂，降低工程成本的同時(shí)也減少安全事故。BIM技術(shù)的應(yīng)用能充分滿足裝配式建筑構(gòu)件運(yùn)輸、卸載、存放、吊運(yùn)的復(fù)雜需求。

3.2施工質(zhì)量管理

在施工技術(shù)交底環(huán)節(jié)，BIM技術(shù)能夠以立體和動(dòng)畫的方式，進(jìn)行施工過(guò)程的模擬，讓現(xiàn)場(chǎng)操作人員直觀、清楚、全面地掌握裝配式建筑的各項(xiàng)施工工序及工藝要點(diǎn)，通過(guò)這種可視化技術(shù)交底，預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝的施工效率和施工質(zhì)量得到大幅提升。通過(guò)BIM技術(shù)平臺(tái)，施工管理人員還可以預(yù)先優(yōu)化構(gòu)件和設(shè)備安裝節(jié)點(diǎn)，防止安裝過(guò)程出現(xiàn)鋼筋碰撞、管道碰撞、預(yù)留孔錯(cuò)位等問(wèn)題。在BIM平臺(tái)上可以通過(guò)調(diào)整鋼筋參數(shù)、管道與設(shè)備規(guī)格及位置等方法，解決構(gòu)件和設(shè)備的碰撞沖突問(wèn)題。對(duì)于一些裝配式建筑施工中的特殊工藝、重難節(jié)點(diǎn)，比如套筒灌漿、構(gòu)件連接點(diǎn)等，施工管理人員可以事先通過(guò)BIM模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察、模擬，清晰、準(zhǔn)確地掌握工程情況，抓住施工要點(diǎn)，避免失誤，保證施工質(zhì)量。工程施工管理人員可以結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、RFID技術(shù)、BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件施工過(guò)程中的定位、識(shí)別、信息提取和信息錄入。施工時(shí)給每個(gè)構(gòu)件一個(gè)二維碼，工程施工管理人員用手機(jī)進(jìn)行掃碼，可以獲取構(gòu)件信息，也可以結(jié)合手機(jī)APP上傳工序驗(yàn)收、質(zhì)量報(bào)檢等內(nèi)容，預(yù)制構(gòu)件在施工過(guò)程中的質(zhì)量信息通過(guò)BIM平臺(tái)得以搜集、傳遞、整合。

3.3施工進(jìn)度管理

BIM技術(shù)可以創(chuàng)建裝配式建筑的4D模型，模擬裝配式建筑按施工進(jìn)度計(jì)劃執(zhí)行的施工過(guò)程，該過(guò)程通過(guò)動(dòng)畫的形式呈現(xiàn)。在這樣的直觀模擬中，施工管理人員能夠充分觀察整個(gè)項(xiàng)目的施工過(guò)程，掌握工程整體進(jìn)度安排，并且比較容易發(fā)現(xiàn)潛在的工序錯(cuò)誤及作業(yè)沖突，通過(guò)修改施工進(jìn)度計(jì)劃或是其他施工參數(shù)來(lái)解決上述問(wèn)題，保證工程項(xiàng)目的順利進(jìn)行。在工程建造施工過(guò)程中，施工管理人員還可以在BIM平臺(tái)上錄入施工的實(shí)時(shí)進(jìn)度數(shù)據(jù)，與施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行對(duì)比。如果發(fā)現(xiàn)有差距，應(yīng)及時(shí)分析影響因素，并對(duì)人員調(diào)配、材料供應(yīng)、工作面設(shè)置、工序流程等影響因素做出調(diào)整，確保施工進(jìn)度。

3.4施工成本管理

與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆式建筑相比，裝配式建筑由于其本身特殊性，涉及的人、材、機(jī)種類多且數(shù)量大，現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)難度和精度要求高，管控困難。而由此造成的人員分工及物資調(diào)配失誤、不均衡等問(wèn)題也經(jīng)常出現(xiàn)，給項(xiàng)目成本控制帶來(lái)一定壓力。通過(guò)BIM技術(shù)平臺(tái)，工程管理人員可以按構(gòu)件類型、施工進(jìn)度、單位工程等多種不同標(biāo)準(zhǔn)輸出工程量，結(jié)合清單計(jì)價(jià)文件得到工程價(jià)格。該方法對(duì)于工程管理人員談判報(bào)價(jià)、工程量變更、物資采購(gòu)等多方多環(huán)節(jié)給予充分的信息支持，有助于工程管理人員減少重復(fù)繁瑣勞動(dòng)，更高效、更精準(zhǔn)地做出管理決策。特別是對(duì)于裝配式建筑，工程量統(tǒng)計(jì)可以為預(yù)制構(gòu)件工廠提供物料清單，指導(dǎo)工廠進(jìn)行構(gòu)件生產(chǎn)。在工程項(xiàng)目建造過(guò)程中，工程管理人員還可以將物資消耗情況隨時(shí)錄入BIM系統(tǒng)，用于比對(duì)物資使用計(jì)劃，幫助工程管理人員了解工程項(xiàng)目進(jìn)展，實(shí)時(shí)掌握物資儲(chǔ)用動(dòng)態(tài)，靈活調(diào)整物資供應(yīng)與分配。

3.5施工安全管理

裝配式建筑可以運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行多方面管理。在安全管理方面，裝配式建筑施工現(xiàn)場(chǎng)隱患多，分布廣，常見(jiàn)有高空落物、預(yù)制構(gòu)件碼放錯(cuò)誤、預(yù)制構(gòu)件吊裝不到位、塔吊碰撞、腳手架失穩(wěn)、高空墜落等風(fēng)險(xiǎn)。借助BIM技術(shù)可視化、可漫游優(yōu)勢(shì)，工程管理人員可以在工程開(kāi)工前，用BIM軟件對(duì)工程項(xiàng)目的安全控制點(diǎn)、有重大危險(xiǎn)源的部位、關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)等進(jìn)行模擬演示，從而發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素，做好排除和應(yīng)對(duì)措施。同時(shí)，工程管理人員可以運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)工人實(shí)施安全教育與施工培訓(xùn)。通過(guò)動(dòng)畫視頻、VR虛擬漫游等方式向工人講解安全知識(shí)和施工操作要點(diǎn)，為他們提供身臨其境的感受，增強(qiáng)工人的安全防范意識(shí)，規(guī)范施工操作要領(lǐng)，降低安全事故發(fā)生概率。

結(jié)語(yǔ)

總之，BIM技術(shù)為裝配式建筑的精細(xì)化管理提供了強(qiáng)大的技術(shù)保障，裝配式建筑也為BIM技術(shù)的應(yīng)用提供了發(fā)展平臺(tái)。BIM技術(shù)與裝配式建筑的結(jié)合促進(jìn)了智能建筑全產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建和發(fā)展，助力中國(guó)到2035年全面實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化，實(shí)現(xiàn)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展，讓我國(guó)邁入智能建造世界強(qiáng)國(guó)的行列。

參考文獻(xiàn)：

[1]王少鋒.某裝配式住宅項(xiàng)目施工階段BIM技術(shù)綜合應(yīng)用研究[D].邯鄲：河北工程大學(xué)，2020.