淺析鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑中BIM技術(shù)的應(yīng)用

程苗

摘 ? ?要：近年來國家提出建筑工業(yè)化，大力發(fā)展裝配式建筑，即使用預(yù)制構(gòu)件在施工現(xiàn)場進(jìn)行裝配的建筑方式。裝配式的建筑方式與我國目前的鋼結(jié)構(gòu)體系的生產(chǎn)與建造方式不謀而合。鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)體系受力明確，工業(yè)化程度高，是比較適合與裝配式理念相結(jié)合的一種結(jié)構(gòu)體系，同時為使整個建筑體系更加集約化、標(biāo)準(zhǔn)化、一體化，采用BIM技術(shù)配合鋼結(jié)構(gòu)建筑的生產(chǎn)，安裝及運(yùn)維。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);BIM技術(shù);裝配式建筑;應(yīng)用

中圖分類號：TU17 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1004-7344（2019）03-0262-02

引 言

本文通過具體竣工完成的鋼結(jié)構(gòu)裝配式工程項(xiàng)目為依據(jù)，介紹了BIM技術(shù)在工程各階段的主要運(yùn)用。研究了建筑信息模型與鋼結(jié)構(gòu)裝配式的結(jié)合點(diǎn)，探討了BIM技術(shù)的主要技術(shù)特點(diǎn)和核心應(yīng)用范圍，分析了BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑中各階段的應(yīng)用內(nèi)容和應(yīng)用價(jià)值。

1 ?裝配式建筑施工的主要特征

裝配式建筑施工是利用大型建筑構(gòu)件現(xiàn)場組裝建筑物的施工方式。該方式的主要特征可被概括為三個方面：①施工周期更短，在裝配式施工模式中，建筑物的墻體、管線等構(gòu)件已經(jīng)在加工部門中澆筑成型，施工現(xiàn)場只需要完成吊裝等工作，因此其施工周期較短。②施工現(xiàn)場對于周邊環(huán)境的影響較小，傳統(tǒng)的施工模式中，通常需要在夜間澆筑混凝土，因此其會產(chǎn)生嚴(yán)重的噪音污染、光污染以及廢水污染。但裝配式建筑施工簡化了這一環(huán)節(jié)，因此其所帶來的污染相對較少。③施工設(shè)計(jì)更為合理，傳統(tǒng)的施工模式中，會嚴(yán)格依據(jù)圖紙的設(shè)計(jì)開展施工，但施工現(xiàn)場通常會出現(xiàn)難以控制的變更，施工的變更流程較為復(fù)雜，其合理性也難以得到保障。但裝配式施工通常會利用信息技術(shù)完成前期設(shè)計(jì)，在遇到臨時變更的情況下，施工單位可通過信息技術(shù)預(yù)演變更流程，從而使現(xiàn)場施工更為合理。

2 ?BIM技術(shù)的構(gòu)成

BIM技術(shù)主要是由虛擬仿真技術(shù)、數(shù)字建模技術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)以及三維可視技術(shù)共同構(gòu)成。虛擬仿真技術(shù)是由VR技術(shù)與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)融合而成。該技術(shù)可通過信息采集系統(tǒng)，將施工現(xiàn)場、建筑構(gòu)件以及施工機(jī)械等要素制作成比例逼真的模型。數(shù)字化建模技術(shù)，是將仿真模型轉(zhuǎn)換為數(shù)字模型的技術(shù)。利用該技術(shù)施工模型將在計(jì)算機(jī)處理界面中得到任意轉(zhuǎn)換。計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)是將調(diào)整、使用數(shù)字模型的技術(shù)。在施工應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員可編制靜態(tài)的模擬場景，以實(shí)現(xiàn)施工流程重現(xiàn)。也可利用融入物理數(shù)據(jù)的動態(tài)模型，對施工設(shè)計(jì)與建筑質(zhì)量進(jìn)行檢測。三維可視技術(shù)是展現(xiàn)建筑細(xì)節(jié)，還原建筑場景的關(guān)鍵技術(shù)。其通過逼真的界面展示，可將建筑構(gòu)件與建筑空間還原成立體圖形。利用這一技術(shù)，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的視覺體驗(yàn)感將得到加強(qiáng)，施工單位可利用該技術(shù)更為詳細(xì)地觀察施工結(jié)果，從而使施工流程得到優(yōu)化。

3 ?BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.1 ?協(xié)同工作

BIM技術(shù)可改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)施工流程，提高工作效率。然而在實(shí)際應(yīng)用中，不論是設(shè)計(jì)單位還是施工單位的使用和過程中，采用BIM技術(shù)之后甚至有可能出現(xiàn)效率不升反降的情況，其原因有多種，其中協(xié)同工作是一項(xiàng)比較重要的影響因素。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程和施工過程中，各專業(yè)之間的設(shè)計(jì)和施工是線性的，分散的。當(dāng)只采用BIM技術(shù)而未進(jìn)行協(xié)同工作時，只不過是在線性的工作模式上采用的新工具，除了增加學(xué)習(xí)時間和學(xué)習(xí)成本外沒有產(chǎn)生任何改變，效率自然是不升反降，因此，采用協(xié)同工作的方式使用BIM技術(shù)至關(guān)重要。

協(xié)同工作分為內(nèi)部協(xié)同和外部協(xié)同。內(nèi)部協(xié)同即在同一個主體里，這個主體可以是一個設(shè)計(jì)小組，也可以是一個施工單位的各參與施工方，共同來完成一個項(xiàng)目，是一種集合和集中的工作模式，各參與方以模型作為中心化的載體，都對各自領(lǐng)域的模型負(fù)責(zé)，減少參與方之間線性的工作模式，從而提高工作效率。

外部協(xié)同是在不同主體之間的信息傳遞和共享的協(xié)同。如設(shè)計(jì)方或者咨詢方交付給施工方的信息，屬于外部協(xié)同。外部協(xié)同的核心問題是信息的傳遞和接收。為了避免模型在傳輸?shù)倪^程中信息丟失，數(shù)據(jù)格式就顯得尤為重要。目前存在的數(shù)據(jù)格式如IFC，XML，DXF等皆有各自的長處與優(yōu)缺點(diǎn)。

3.2 ?輔助施工

3.2.1 ?三維交底

通過信息模型的建立，提前預(yù)知施工過程中的重點(diǎn)難點(diǎn)，模型中的信息應(yīng)盡可能的完善，除了基本的構(gòu)件尺寸，包括鏈接方式，構(gòu)件位置等信息都可以直接幫助施工人員更全面、更直觀的對工程或者細(xì)部節(jié)點(diǎn)等有更深入的了解。通過模型進(jìn)行三維交底，最大限度的避免工人在施工過程中因失誤而造成的資源浪費(fèi)和較低效率。在施工現(xiàn)場通過張貼二維碼的方式進(jìn)行技術(shù)交底，工人可通過自己的手機(jī)掃碼，查看其中的節(jié)點(diǎn)詳圖，注意事項(xiàng)，及交底文件等信息。既可做到人手一份交底文件，又減少了紙質(zhì)版交底的資源浪費(fèi)。還可以把模型、圖片、音頻，視頻等多種文件格式導(dǎo)入二維碼，完善技術(shù)交底資料。

3.2.2 ?成本與進(jìn)度管理

通過在建立模型的過程中加入時間軸參數(shù)，成本信息與物料信息等，除了可以進(jìn)行施工過程質(zhì)量管理，還可以進(jìn)行成本管理。通過合理的安排施工計(jì)劃和關(guān)鍵時間節(jié)點(diǎn)，在某一時刻，可以更直觀的得到形象進(jìn)度，產(chǎn)值統(tǒng)計(jì)和實(shí)際工程狀態(tài)等信息，更便捷更準(zhǔn)確的進(jìn)行三同步的橫向?qū)Ρ?，及時發(fā)現(xiàn)成本偏差，并采取措施進(jìn)行糾偏，使其符合合理的進(jìn)度計(jì)劃和成本計(jì)劃，達(dá)到精細(xì)化管理的目的。這種關(guān)聯(lián)施工過程中進(jìn)度、成本、物料等信息的模型以BIM平臺為核心，以各專業(yè)模型為載體，以預(yù)施工為方法，準(zhǔn)確合理的數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，在平臺上通過模型的數(shù)據(jù)分析，使各項(xiàng)信息在時間軸上聚合成同一的整體，選取某一關(guān)鍵時間節(jié)點(diǎn)即可得知此刻項(xiàng)目應(yīng)有的各種狀態(tài)信息，方便與實(shí)際工程狀態(tài)進(jìn)行對比和統(tǒng)計(jì)。這就使提前編制的成本計(jì)劃和進(jìn)度計(jì)劃不再是一紙空文，可隨時進(jìn)行實(shí)時對比，真正形成動態(tài)管理、分析與調(diào)整。通過調(diào)整的模型數(shù)據(jù)之后繼續(xù)完成數(shù)據(jù)對比的工作，達(dá)到動態(tài)分析的目的。應(yīng)注意的是，要達(dá)到良好的效果，除了模型精度準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)輸入和輸出之外，計(jì)劃的編制水平同樣至關(guān)重要，這又從側(cè)面反映出BIM技術(shù)是信息與數(shù)據(jù)的處理技術(shù)，而不是建模技術(shù)。

3.2.3 ?構(gòu)件拆分

鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的建造方式，區(qū)別于傳統(tǒng)的建造方式，包括構(gòu)件拆分、吊裝工藝和機(jī)械化程度高等傳統(tǒng)建造模式所不具備的特點(diǎn)。而BIM技術(shù)依靠其可視化、參數(shù)化等特征，相對于傳統(tǒng)建筑方式來說，與裝配式建筑結(jié)合更能體現(xiàn)出BIM技術(shù)的特點(diǎn)，其中構(gòu)件拆分與深化是其中具有代表性的結(jié)合點(diǎn)。預(yù)制構(gòu)件作為裝配式建筑主要施工材料，通過BIM技術(shù)合理科學(xué)的構(gòu)件拆分和模數(shù)優(yōu)化，可減少大量的資源浪費(fèi)，減少切割廢料和施工現(xiàn)場的工作量。鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑中涉及到的構(gòu)件拆分主要是內(nèi)外墻構(gòu)件及外墻裝飾等。

4 ?結(jié) 語

綜上所述，BIM技術(shù)近年在我國取得了長足的發(fā)展和進(jìn)步，但我國仍處于摸索階段，在項(xiàng)目各階段的應(yīng)用還遠(yuǎn)沒有達(dá)到所宣傳的深度和廣度，暫無相對成熟的BIM應(yīng)用框架和流程，在BIM技術(shù)使用過程中數(shù)據(jù)的傳遞與處理仍存在諸多不足。但是通過越來越多工程案例的運(yùn)用和探索，BIM技術(shù)對建筑工程，特別是鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑工程的重要性不言而喻，無論是四節(jié)一環(huán)保、綠色建筑，還是我國建筑工業(yè)化發(fā)展，BIM技術(shù)都是其中不可或缺的重要一環(huán)，相信隨著BIM技術(shù)的不斷深入研究，數(shù)據(jù)處理平臺和傳輸格式的不斷完善，BIM技術(shù)終會真正促進(jìn)我國建筑工業(yè)化的產(chǎn)能輸出。本文所探討的有關(guān)BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑當(dāng)中的具體應(yīng)用，在內(nèi)容以及形式方面還存在著很多的不足，希望相關(guān)人士能夠給予一定的指正，與此同時希望能夠給業(yè)內(nèi)人士帶來一定的借鑒，推動我國鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的發(fā)展。

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收稿日期：2018-12-13

作者簡介：程 苗（1985-），女，工程師，碩士，主要從事鋼結(jié)構(gòu)工程施工工作。