BIM技術(shù)在裝配式建筑細節(jié)處理中的應(yīng)用

芶黎明

綿陽市金鵬置業(yè)開發(fā)有限公司 四川 綿陽 621700

引言

我國裝配式建筑的發(fā)展十分迅速，并取得了舉世矚目的成績，疫情期間的“火神山醫(yī)院”、“43小時換橋”等實例都是裝配式建筑的有效應(yīng)用。裝配式建筑在一定程度上解決了建筑行業(yè)施工周期較長、污染較大、對周邊環(huán)境影響較大的劣勢，使我國建筑行業(yè)走向工業(yè)化、現(xiàn)代化、標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展方向。但同時，裝配式建筑的細節(jié)處理作為質(zhì)量管理中最重要的環(huán)節(jié)，往往面臨數(shù)據(jù)處理、計算、檢測等多方面的問題。BIM技術(shù)作為現(xiàn)代建筑信息化中最常見的技術(shù)，在數(shù)據(jù)處理、計算、管理中具有明顯的優(yōu)勢，同時可視化的管理方式能夠進一步保障裝配式建筑施工管理的有效性，因此需要對其在裝配式建筑中的應(yīng)用進行深入研究。

1 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)早期作為建筑物數(shù)字管理的方式，將建筑物的三維數(shù)據(jù)、二維數(shù)據(jù)，以及與建筑物相關(guān)的材料、成本、設(shè)備、力學(xué)性質(zhì)等數(shù)據(jù)進行管理。利用計算機強大的計算能力，將建筑工程展開的設(shè)計、施工、管理、運行等環(huán)節(jié)進行全面的覆蓋，從而提升建筑工程的設(shè)計水準(zhǔn)以及施工質(zhì)量[1]。BIM技術(shù)同時具有可視化、模擬性以及數(shù)據(jù)高度整合等優(yōu)勢，使其可以應(yīng)用在工程展開的各個環(huán)節(jié)的相關(guān)問題的解決過程中。

2 BIM技術(shù)特點

首先，BIM技術(shù)通過導(dǎo)入建筑工程的圖紙、數(shù)據(jù)、參數(shù)信息，可以生成立體的三維模型。相對于傳統(tǒng)的平面圖紙，立體的三維模型具有更好的直觀性，可以用于對建筑結(jié)構(gòu)、受力、碰撞、空間等多方面的檢驗，同時得出的結(jié)果更加直觀，便于和沒有較多專業(yè)知識的業(yè)主、施工人員進行溝通。而在現(xiàn)代BIM技術(shù)的快速發(fā)展下，結(jié)合施工進度、環(huán)境的變化，可以建立4D模型以動態(tài)展示建筑工程的變化情況，并對施工過程進行可視化的指導(dǎo)。

其次，BIM技術(shù)統(tǒng)籌了建筑工程的各種數(shù)據(jù)信息，并可以通過參數(shù)化的特點對各項信息進行調(diào)整。而在改變相關(guān)文檔、參數(shù)時，與之相關(guān)聯(lián)的模型信息也會隨之自動更新，從而將任何數(shù)據(jù)、參數(shù)的改動反饋到模型當(dāng)中。這種方式極大提升了模型反應(yīng)信息的精度，同時也能有效縮短設(shè)計更改的時間，并快速掌握設(shè)計更改會對工程帶來的影響[2]。比如，構(gòu)件之間的沖突、妨礙現(xiàn)象，可以在BIM模型中進行提示，從而使設(shè)計人員進一步優(yōu)化相關(guān)的分布和方案，從而提升方案的可靠性。

3 BIM技術(shù)與裝配式建筑

3.1 裝配式建筑

裝配式建筑是提前由工廠加工設(shè)計好構(gòu)件，并將預(yù)制構(gòu)件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，按照相關(guān)的設(shè)計圖紙和安裝規(guī)范進行裝配完成的工程項目。早期的裝配式建筑有板房、活動板房，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，一些高難度的高層建筑、橋梁工程也會采用裝配式技術(shù)進行施工。由于采用大量的預(yù)制構(gòu)件，裝配式建筑的工程展開減少了大量的澆筑、制作、養(yǎng)護等施工的影響，因此施工工期得到大幅的縮減，同時也進一步減少了施工現(xiàn)場的材料消耗，并避免環(huán)境污染問題的產(chǎn)生。

3.2 BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用優(yōu)勢

預(yù)制構(gòu)件作為裝配式建筑的最大特點，其主要通過高精度的構(gòu)件參數(shù)控制，通過模具的模數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)控制，使預(yù)制構(gòu)件具有優(yōu)秀的質(zhì)量強度和精度。在使用BIM技術(shù)的過程中，通過預(yù)制構(gòu)件庫的創(chuàng)建，可以全面掌握裝配式建筑的各個工程細節(jié)[3]。同時立體模型的創(chuàng)建，以及預(yù)制構(gòu)件庫的支持，可以在設(shè)計、施工、驗收等各個階段進行相關(guān)數(shù)據(jù)、資源的歸集，從而統(tǒng)籌裝配式建筑的生產(chǎn)過程，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、集成化生產(chǎn)/裝配、信息化管理，對于提升其施工效果具有非常重要的意義。

在設(shè)計階段，通過BIM模型建立標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件庫，構(gòu)件生產(chǎn)廠家以及設(shè)計人員通過良好的信息共享，避免各模塊、構(gòu)件之間出現(xiàn)矛盾、沖突；在生產(chǎn)階段，BIM系統(tǒng)中的參數(shù)信息可以確保各構(gòu)件的尺寸、幾何結(jié)構(gòu)、材料種類等得到有效的控制，從而提升構(gòu)件的生產(chǎn)效率、質(zhì)量。而工廠采用物聯(lián)網(wǎng)、電氣自動化生產(chǎn)的情況下，可以進一步確保生產(chǎn)過程的標(biāo)準(zhǔn)化；在施工階段，BIM技術(shù)的可視化優(yōu)勢，可以使現(xiàn)場施工人員明確施工的關(guān)鍵節(jié)點，并進行吊裝模擬和預(yù)演，確保施工現(xiàn)場按步驟、規(guī)范進行標(biāo)準(zhǔn)化裝配。而在運營維護的過程中，各構(gòu)件、預(yù)制信息在經(jīng)過有效的保存后，裝配式建筑出現(xiàn)的維護需求可以通過相關(guān)的信息來確保維護過程的可靠性和有效性，從而確保建筑的運維質(zhì)量。

4 BIM技術(shù)在裝配式建筑細節(jié)處理中的應(yīng)用

4.1 BIM預(yù)制構(gòu)件庫的創(chuàng)建及優(yōu)化

BIM技術(shù)是否能夠發(fā)揮功效，與其是否能夠?qū)⒐こ痰臄?shù)據(jù)、參數(shù)進行信息化有關(guān)，對于裝配式建筑工程，預(yù)制構(gòu)件庫的創(chuàng)建可以確保相關(guān)的信息得以及時的共享、傳遞。為了確保預(yù)制構(gòu)件庫的有效性、規(guī)范性，需要注意以下以下幾點：①確保各構(gòu)件個體的獨立性，互不影響，同時也不會因為多次使用而增加其屬性、參數(shù)；②可重復(fù)使用，可用于建筑工程的多個項目模型中，使其發(fā)揮良好的效用；③可編輯性，一方面需要根據(jù)實際的需求，隨時添加新的預(yù)制構(gòu)件信息，另一方面則需要根據(jù)實際情況編輯原有的預(yù)制構(gòu)件，并生成新的構(gòu)件，以確保預(yù)制構(gòu)件得以正常使用[4]。

在創(chuàng)建預(yù)制構(gòu)件庫后，首先需要根據(jù)BIM模型，對預(yù)制構(gòu)件的特征、屬性進行分類，將其整理后進行分類編碼，并確保每一個構(gòu)件都有唯一的標(biāo)識，以便于設(shè)計人員、計算機快速處理相關(guān)信息。其次，根據(jù)BIM模型對預(yù)制構(gòu)件的精準(zhǔn)度進行有效的優(yōu)化，通過設(shè)計的需求將預(yù)制構(gòu)件進行可視化、參數(shù)化的處理。并對預(yù)制構(gòu)件中的尺寸、材料、鋼筋等級等信息進行統(tǒng)一的管理。使用計算機輔助生產(chǎn)的同時，對生產(chǎn)過程進行有效的監(jiān)督和控制。在使用自動化生產(chǎn)加工的過程中，可以將設(shè)計信息與構(gòu)建生產(chǎn)信息進行有效的監(jiān)督和管理，從而提升成品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。此外，對于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、生產(chǎn)難度較大的構(gòu)件，則需要采用模具進行組裝，一方面需要使用BIM軟件中對模型和構(gòu)件的組裝情況進行檢查，以確保構(gòu)建模型滿足裝配的實際需求。另一方面，可以利用BIM的三維圖像顯示，對模具的安裝加工過程進行模擬，確保復(fù)雜構(gòu)件生產(chǎn)的合理性。

4.2 關(guān)鍵部位、節(jié)點的工序模擬及優(yōu)化

首先，使用BIM技術(shù)的過程中需要對場地的布置和施工過程進行有效的模擬。利用三維施工現(xiàn)場的布置圖，劃分相應(yīng)區(qū)域的功能，對構(gòu)件進場、道路生活區(qū)域進行有效的控制。并對工程項目的全過程使用BIM 軟件的3D場景進行預(yù)演。根據(jù)模擬情況，對施工過程進行有效的調(diào)整，對其中存在的時間、空間、人員等方面的問題進行有效的優(yōu)化。合理利用工程資源，在預(yù)演、優(yōu)化的過程中有效減少施工過程中可能存在的安全隱患。并將成功的三維施工模擬數(shù)據(jù)對現(xiàn)場施工人員進行技術(shù)交底，使其能夠按照模擬過程進行標(biāo)準(zhǔn)化施工。

其次，對于裝配過程中較為復(fù)雜的關(guān)鍵部位，需要對其進行重點管理。在使用BIM技術(shù)進行動態(tài)模擬的同時，需要結(jié)合現(xiàn)場施工的實際情況，對施工過程進行碰撞檢查、施工預(yù)演。分析當(dāng)前施工工序是否能夠滿足復(fù)雜關(guān)鍵部位的有效施工，并在此基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化裝備方案，通過模擬施工以確保施工方案的可行性[5]。而在裝配安裝的過程中，一方面需要定義各個部件安裝的先后順序，同時使用BIM三維動畫的形式，展示部件的安裝順序，使工作人員了解施工方案的同時，對裝配過程中的人員、構(gòu)件、機械等信息有全面的把握。另一方面在施工技術(shù)交底的同時，可以與現(xiàn)場施工人員進行有效的交流，以確保裝配施工技術(shù)能夠保證施工過程的有效展開，并根據(jù)現(xiàn)場施工人員的施工經(jīng)驗對裝配施工過程進行合理的調(diào)整，以確保施工過程的有效展開。

4.3 基于BIM技術(shù)的一體化裝修

一體化裝修也是建立在標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，將裝修所需要的機電設(shè)備、架空地面、墻面墻飾、廚房、衛(wèi)生間等內(nèi)容進行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，并按照標(biāo)準(zhǔn)化的程序設(shè)計進行組合安裝。相較于傳統(tǒng)的裝修施工，一體化裝修可以減少70%的裝修時間，20%的裝修材料，即使后期需要對裝修進行改造，可以直接更換相應(yīng)的墻面、頂面，從而降低對應(yīng)的成本支出。同時，BIM對設(shè)計、加工、裝配的有效控制，可以在提升材料安全性、生態(tài)型的基礎(chǔ)上，提升裝修的質(zhì)量。

首先，在設(shè)計的過程中，設(shè)計師可以與業(yè)主一同參與裝修模型的建立，利用BIM技術(shù)的可視化優(yōu)勢，可以向業(yè)主介紹較為專業(yè)的空間渲染、使用效果。例如室內(nèi)光照效果的設(shè)計，可以使用裝修模型的光照模擬，向業(yè)主解釋開窗、光照度等信息，以更快達成雙方的共識。其次，裝修階段的BIM技術(shù)，可以對隔墻體系、水電管線的埋設(shè)、架空地面、地暖的處理進行有效的控制。并在此基礎(chǔ)上，設(shè)計開放接口以確保未來使用過程中的裝修需求。比如水電管線的安裝、預(yù)埋設(shè)，可以使用BIM對其交叉、沖突進行把控，從而做好相關(guān)的防水、安裝質(zhì)量的控制。

4.4 設(shè)備、空間、應(yīng)急的信息化管理

為了綜合發(fā)揮設(shè)備在裝配工程中的使用價值，可以對設(shè)備的型號、購買時間、維修記錄信息進行全面的收集，在錄入BIM模型的過程中，使用RFID技術(shù)準(zhǔn)確識別設(shè)備的實際情況，在使用BIM模型對其進行遠程監(jiān)控的過程中，制定合理的維護、使用計劃，從而避免設(shè)備可能發(fā)生故障的現(xiàn)象。并在設(shè)備發(fā)生故障之前，對其進行有效的維護，同時可以根據(jù)設(shè)備的部件庫，及時查詢并更換相應(yīng)的故障部件，以避免因為設(shè)備故障對裝配施工所帶來的不良影響。

在空間信息化管理的過程中，首先BIM技術(shù)可以對空間的使用情況進行有效的檢查，對于設(shè)計和施工過程中存在的沖突、交叉進行信息采集，并在原有設(shè)計的基礎(chǔ)上進行統(tǒng)一的規(guī)劃、優(yōu)化，以確保空間使用的合理性，并降低相應(yīng)的運營成本[6]。同時，空間信息化管理的過程中，還可以采用BIM技術(shù)對各個空間的能耗信息進行收集，使用BIM模型對其進行分析，從而建立良好的能耗管理手段，并在裝配式建筑施工的過程中進行有效的優(yōu)化，從而進一步減少建筑的能源浪費，提升裝備式建筑的使用價值。

在使用BIM技術(shù)展開應(yīng)急管理的過程中，一方面可以根據(jù)實際發(fā)生的情況，及時提供處理方法和處理手段，并在此基礎(chǔ)上，通過對應(yīng)的緊急預(yù)案及時進行救援。另一方面，在出現(xiàn)需要緊急撤離的情況時，BIM技術(shù)可以幫助管理人員制定緊急的逃生路線，并對施工現(xiàn)場的各種安全設(shè)備進行有效的提示，以確保在發(fā)生緊急事故時，相關(guān)工作人員能夠得到及時的幫助，并快速脫離危險區(qū)域，避免事故造成的影響進一步擴大。

5 結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)在裝備式建筑中具有良好的應(yīng)用環(huán)境，一方面，裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化加工、安裝、運維的過程中都有BIM技術(shù)充分發(fā)揮的環(huán)境。另一方面，BIM的信息化管理模式，可以進一步提升裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)化水平。應(yīng)用構(gòu)件庫中的構(gòu)件，可以有效解決關(guān)鍵節(jié)點、異形構(gòu)件在生產(chǎn)安裝過程中存在的問題。利用裝配模擬，可以有效確保裝配過程的規(guī)范有序展開，同時也便于分享相關(guān)的工程信息，以確保裝配式建筑工程的順利展開。