基于BIM技術(shù)的裝配式建筑吊裝施工分析

【摘要】吊裝施工在裝配式建筑工程中比較常見，施工過程繁瑣。倘若采用BIM技術(shù)，將會達到良好的施工效果。文章深入探討B(tài)IM技術(shù)在裝配式建筑吊裝施工中的應(yīng)用，優(yōu)選最佳施工方案，在相對比較短的時間內(nèi)，完成施工工作，保障整體裝配式建筑工程質(zhì)量和工程效益，為后續(xù)各項工程實施奠定良好的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；裝配式建筑；吊裝施工

將BIM技術(shù)應(yīng)用到裝配式建筑吊裝施工中，能夠節(jié)約開支，減少工程漏洞，使各施工工序更加直觀、簡便，價值極高。施工單位要結(jié)合實際工程背景和吊裝施工要求，拆分傳統(tǒng)建筑工程，使之以預(yù)制構(gòu)件的形式存在，繼而通過拼裝使之成為一個整體，再優(yōu)選吊裝技術(shù)進行安裝，保障工程質(zhì)量和先進性。

1、BIM技術(shù)概述

現(xiàn)階段，計算機已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到建筑設(shè)計中，效果非常好。其中，最常見的便是BIM技術(shù)（建筑信息模型），其并不是對數(shù)字信息技術(shù)進行簡單的集成，而是以數(shù)字化方法，在設(shè)計、建造、管理等各個領(lǐng)域?qū)ζ溥M行應(yīng)用。該技術(shù)的優(yōu)勢在于為建筑工程提供了良好的集成管理環(huán)境，使建筑工程質(zhì)量和效率兼具，施工風險相對比較低[1]。具體而言，包括如下三個方面特征：其以數(shù)字形式，將裝配式建筑物理和功能特性呈現(xiàn)出來；它具備共享性特征，能夠?qū)υ撛O(shè)施信息進行分享，為建筑工程從建設(shè)到拆除提供可靠的依據(jù)；在裝配式建筑吊裝施工各環(huán)節(jié)，業(yè)主、承包商、建筑師等充分發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢，對裝配式建筑工程相關(guān)信息進行插入、提取、更新和修改，用于實現(xiàn)各環(huán)節(jié)協(xié)同。

在裝配式建筑吊裝施工中，發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢，在云端服務(wù)器上存儲裝配式建筑各構(gòu)件，有效整合構(gòu)件尺寸、樣式等各類信息，并采用專業(yè)方法和技術(shù)手段，對裝配式建筑的構(gòu)件族庫進行完善和規(guī)范，確保裝配式建筑規(guī)格標準，借助統(tǒng)一的構(gòu)件元素，開展吊裝工作，使之與不同裝配式建筑的多樣性需求吻合，在相對比較短的時間內(nèi)，完成裝配式建筑吊裝施工工作，優(yōu)化安裝流程，提高工作效率。

2、裝配式建筑特點

與傳統(tǒng)建筑工程不同，裝配式建筑通過拆分，使建筑工程以預(yù)制構(gòu)件的形式存在。完成上述工作后，拼裝混凝土建筑構(gòu)件，使之成為一個整體，再在安裝過程中應(yīng)用吊裝技術(shù)。這一工藝非常先進，除了參考價值外，推廣性也非常強。根據(jù)住建部規(guī)劃，預(yù)計2025年裝配式建筑占新建筑比例在50%以上。裝配式建筑與現(xiàn)澆整體式工程存在明顯差別，施工速度快，也不會太受外部氣候、環(huán)境條件影響，建筑垃圾并不是很多。然而，該建筑形式也存在一定的局限性，很少被應(yīng)用到高層建筑中，在構(gòu)件尺寸方面有諸多限制。

裝配式建筑工程具備如下特征：其一，質(zhì)量好。采用標準化方式，大批量生產(chǎn)構(gòu)件，不會受外部環(huán)境、天氣影響，可靠性強；其二，節(jié)能環(huán)保。工程實踐中，這一建筑類型不會浪費太多物料，使施工現(xiàn)場建筑垃圾明顯減少；其三，工期短。完成構(gòu)件生產(chǎn)之后，運送到現(xiàn)場進行裝配，施工過程相對比較簡單，工程進度快；其四，節(jié)約人力資源。構(gòu)件生產(chǎn)在工廠便可執(zhí)行，人力需求并不是很大，施工人員勞動強度低；其五，模板用量少。選擇疊合板，用作樓板底膜，再把外掛板應(yīng)用到剪力墻中，作為它的一側(cè)模板[2]。故而，模板的節(jié)省量非常大；其六，數(shù)字化管控。工程實踐中，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)、移動通訊、攝影攝像技術(shù)等優(yōu)勢，將BIM模型與預(yù)制、預(yù)加工等工廠制造部件、構(gòu)件的加工、運輸、按照全過程及隱蔽工程、特殊構(gòu)造施工記錄、現(xiàn)場施工進度等各指標整合起來，實施全過程管控。

3、基于BIM技術(shù)的裝配式建筑吊裝施工方法

將BIM技術(shù)與裝配式建筑吊裝施工結(jié)合起來，能夠?qū)⒕毣芾砝砟詈头椒ㄈ谌胧┕がF(xiàn)場，工期短，成本低，質(zhì)量高，使裝配式建筑工程治療得到了明顯提升。文章從“選擇BIM技術(shù)進行施工模擬”和“優(yōu)選施工方案”兩個方面探討基于BIM技術(shù)的裝配式建筑吊裝施工方法。

3.1選擇BIM技術(shù)進行施工模擬

建立節(jié)點庫模型和構(gòu)件庫模型。在該過程中，發(fā)揮BIM技術(shù)參數(shù)化功能，以此為依托，進行快捷化編輯，把詳細的預(yù)制構(gòu)件圖繪制出來。正是因為BIM技術(shù)具備可視化特征，才使預(yù)制件的設(shè)計更加準確，為節(jié)點庫和構(gòu)件庫模型創(chuàng)建奠定了良好的基礎(chǔ)。如圖1所示，工藝流程圖。

模擬施工場地。工程初期，將BIM技術(shù)的可視化優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，深入模擬機械設(shè)備的使用、預(yù)制構(gòu)件、模板安裝等。該過程中，還要關(guān)注工程進度，結(jié)合預(yù)制構(gòu)件情況和需求，依次完成裝車、運輸、卸裝過程。無論吊裝，還是節(jié)點施工中，都要對混凝土支模進行灌注，繼而采用專業(yè)方法，對預(yù)制構(gòu)件的運輸、吊裝、模板支護等一系列工程進行模擬[3]。完成上述工作后，依托BIM技術(shù)，對施工現(xiàn)場進行模擬，在該背景下，對材料安裝位置、場地面積、各個時間段材料堆放清單等進行模擬，還要把空間上的各碰撞點找出來，采用科學(xué)的方法進行優(yōu)化。順利完成各節(jié)點的施工工作，還要保障效益最大化，使裝配式建筑吊裝施工質(zhì)量和效率兼?zhèn)洹?/p>

模擬施工過程。明確詳細的裝配式建筑吊裝施工流程，發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢，模擬整個施工流程和一系列工序，繼而演練如何安裝預(yù)制構(gòu)件，并將其與各個節(jié)點連接起來，預(yù)先明確具體工程實施中可能存在的各類問題。完成上述工作后，結(jié)合施工區(qū)域狀況，嚴格劃分各安裝區(qū)域。每個區(qū)域都存在差別，要給出明確的吊裝原則和順序。倘若在BIM技術(shù)應(yīng)用過程中，出現(xiàn)碰撞情況，需要在第一時間整改安裝區(qū)域，或者對施工流程、順序等進行更改。

以吊具和攬風繩安裝為例，發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢，預(yù)先對吊具的安裝過程，墻板與鋼絲繩夾角進行模擬，確保其在45°以上，還要在該模型中，將纜風繩的位置確定下來，將其放置在墻板正面，使操作過程更加簡便。該環(huán)節(jié)，還要用BIM模型，檢查吊鉤、卡環(huán)、鋼絲連接情況，始終保持其牢靠性，達到良好的裝配式建筑吊裝施工模擬效果。

3.2優(yōu)選施工方案

結(jié)合實際模擬情況，按照水平方向，科學(xué)劃分安裝區(qū)域。該過程中，需要考量的相關(guān)內(nèi)容和要素比較多。諸如，模擬結(jié)果、周邊環(huán)境、結(jié)構(gòu)形式等各個指標。其中，豎向結(jié)構(gòu)吊裝順序非常關(guān)鍵。嚴格按照正確的樓段，依次開展吊裝工作。該過程中，應(yīng)用到的吊裝方式，涉及到的吊裝單元都比較多[4]。諸如，逐層立體式一次到頂方法、遞推階梯式吊裝等。結(jié)合實際工程情況，嚴格遵循先承重、先灌漿后螺栓、先豎向后水平、先下后上的吊裝原則。按照正確的工序，開展吊裝工作，以免因灌漿過程不當，使各類技術(shù)性問題增多。如圖2所示，基于BIM的裝配式預(yù)制構(gòu)件吊裝現(xiàn)場。

圖2 基于BIM的裝配式預(yù)制構(gòu)件吊裝現(xiàn)場

4、案例展示

2018年5月，山東省泰安市首個裝配式住宅樓岳秀福邸二期保障房項目四層開始吊裝裝配式構(gòu)件，整樓裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)預(yù)制率達65%。與傳統(tǒng)建筑工藝相比，裝配式建筑極具節(jié)能環(huán)保方面的優(yōu)勢。施工現(xiàn)場，6個大掛車一字排開，內(nèi)裝裝配式墻體構(gòu)件，建設(shè)工地的塔吊把掛車上的裝配式墻體構(gòu)件吊裝至在建工程四層。這個項目三層以下使用現(xiàn)澆技術(shù)，從四層開始采用裝配式構(gòu)件。

吊裝開始前，施工人員在預(yù)先吊裝的位置攤鋪一層水泥，以免裝配式構(gòu)件和樓層之間出現(xiàn)縫隙。通常，完成單個裝配式墻體構(gòu)件吊裝工作需要10min左右。因三層存在很多預(yù)留鋼筋，為保證吊裝工程嚴絲合縫，需要多次對施工方案進行靈活調(diào)整。該項目中用到的預(yù)制部品，預(yù)先在生產(chǎn)基地批量制造，然后把預(yù)制好的裝配式構(gòu)件，運到功地裝配起來即可。

BIM技術(shù)在上述工序中得到了廣泛應(yīng)用，為裝配式建筑提供了技術(shù)保障。充分發(fā)揮這一技術(shù)優(yōu)勢，將其完全融入吊裝環(huán)節(jié)，并進行構(gòu)件模擬，開展碰撞試驗，為預(yù)制裝配式建筑施工奠定了良好的基礎(chǔ)，使各工序和施工流程更加科學(xué)、合理、有效。

結(jié)語：

綜上所述，裝配式建筑施工過程復(fù)雜，其中尤以吊裝施工最為關(guān)鍵。優(yōu)選BIM技術(shù)，應(yīng)用到該工序施工過程中，需要考量諸多相關(guān)問題和技術(shù)要素，明確BIM技術(shù)優(yōu)勢及裝配式建筑特點，優(yōu)選正確的BIM技術(shù)，應(yīng)用到建筑工程施工模擬中，結(jié)合實際工程背景，把最佳工程方案確定下來，減少不必要的成本浪費，在有限的工期內(nèi)，保證最大工程效益，為后續(xù)各項工程的實施和開展提供借鑒和參考。

參考文獻：

[1]白庶，張艷坤，等.BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用價值分析[J].建筑經(jīng)濟，2015，36（11）：106-109.

[2]常春光，吳飛飛.基于BIM和RFID技術(shù)的裝配式建筑施工過程管理[J].沈陽建筑大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2015（2）：170-174.

[3]曹江紅，紀凡榮，等.基于BIM的裝配式建筑質(zhì)量管理[J].土木工程與管理學(xué)報，2017，34（3）：108-113.

[4]劉培莉，鄧建國.BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑施工中的運用[J].江西建材，2017（4）：103-103.

作者簡介：

徐奕敏，廣東省勃誠建設(shè)有限公司，廣東韶關(guān)。