裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用

王善庫,李 巍

(1.信陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院，河南 信陽 464000；2.中國化學(xué)工程第十一建設(shè)有限公司，河南 開封 454000)

0 前 言

近年來我國建筑行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)日漸成熟，很多施工過程中引進(jìn)了裝配式建筑的理念，響應(yīng)國家綠色施工的方針，推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。裝配式建筑采用事先制作完成的預(yù)制構(gòu)件，將其運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，按照設(shè)計(jì)圖紙和施工組織設(shè)計(jì)方案進(jìn)行裝配，完成整個(gè)建筑工程，具有人工成本少、環(huán)境污染小、生產(chǎn)效率高、施工周期短等諸多優(yōu)勢(shì)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，并且越來越成熟，作為一種數(shù)字信息技術(shù)，可以應(yīng)用于建筑工程的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括設(shè)計(jì)階段、施工階段等，能夠?qū)ㄖこ淌┕み^程進(jìn)行模擬，降低施工過程出錯(cuò)的概率，為建筑工程設(shè)計(jì)階段到后期的使用、運(yùn)營階段提供技術(shù)支撐，為項(xiàng)目參建“五方”建立協(xié)同管理平臺(tái)，提升項(xiàng)目管理的協(xié)同合作效率作用巨大[1-4]。因此，將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工中對(duì)于今后建筑工程的施工具有重要的意義。

1 裝配式建筑結(jié)構(gòu)和BIM技術(shù)的概念

1.1 裝配式建筑結(jié)構(gòu)

裝配式建筑施工方法是近年來興起的一種施工方法，改變了傳統(tǒng)施工直接澆筑的方式，取得了較為顯著的成績。裝配式建筑施工采用新型環(huán)保材料制備建筑工程需要的預(yù)制件，質(zhì)量高、環(huán)保性好，能夠滿足國家住宅綠色施工和節(jié)能減排的要求，對(duì)建筑工程施工空間的要求低。事先制備的預(yù)制件通過運(yùn)輸?shù)诌_(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行安裝，為了保證建筑工程的整體質(zhì)量和安全性，要求預(yù)制件的澆筑誤差滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)加強(qiáng)預(yù)制件全過程的監(jiān)管力度，使建筑工程能夠順利驗(yàn)收。

1.2 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)基于數(shù)字信息技術(shù)興起，用于完成建筑信息模型的構(gòu)建與仿真，可以通過參數(shù)化建模獲取更多的建筑工程信息資料，用于指導(dǎo)建筑工程施工過程，進(jìn)而優(yōu)化完成數(shù)字信息模型。通過建筑施工之前的仿真建模，完成建筑工程施工全過程的模擬，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及設(shè)計(jì)不足，優(yōu)化方案，確保施工過程的順利開展，同時(shí)也可用于建筑工程的規(guī)劃和管理，圖1給出了BIM技術(shù)在現(xiàn)代建筑中的價(jià)值鏈。

圖1 BIM技術(shù)在現(xiàn)代建筑中的價(jià)值鏈

2 BIM技術(shù)的先進(jìn)性

1)信息搜集更全面。裝配建筑管理的重中之重就是相關(guān)工程建筑信息的收集和分析，采用BIM技術(shù)不僅能夠提高項(xiàng)目信息收集的時(shí)效性，而且能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息的有效性和全面性。在項(xiàng)目建造的設(shè)計(jì)、管控與運(yùn)送等環(huán)節(jié)，運(yùn)用BIM技術(shù)能夠大幅提高效率，形成最理想的方案。

2)關(guān)聯(lián)性和協(xié)調(diào)性。BIM技術(shù)能夠?qū)ㄖ鳂I(yè)之前留存的諸多問題加以整體剖析、處理，從中找到處理問題的最優(yōu)方式，更有效地對(duì)信息進(jìn)行剖析。在裝配式建筑施工過程中，大量的建筑信息都可以通過BIM技術(shù)中的數(shù)據(jù)信息模型進(jìn)行分析，更好地降低信息不一致問題發(fā)生的可能性。若建筑物信息模型內(nèi)的某個(gè)信息或者數(shù)值發(fā)生問題亦或被更改，和其有關(guān)的信息均會(huì)智能進(jìn)行更改。

3)可視化。BIM技術(shù)依托本身具有的效能可依照設(shè)計(jì)圖創(chuàng)建三維模型，讓建筑項(xiàng)目能夠直觀看到，與之前的平面圖對(duì)照來說，技術(shù)工作者可運(yùn)用BIM技術(shù)將建筑構(gòu)件更有效地連在一起進(jìn)行虛擬剖析，得到最佳建設(shè)施工方案。可以將建筑模型進(jìn)行立體呈現(xiàn)，形成更加形象的建筑施工流程三維動(dòng)畫效果，便于理解建筑施工各個(gè)環(huán)節(jié)的工作，在此基礎(chǔ)上完成建筑工程施工方案的設(shè)計(jì)。

4)模擬性。BIM技術(shù)的運(yùn)用不但讓建筑工程整體建造過程直觀展現(xiàn)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)特定時(shí)間的預(yù)設(shè)展現(xiàn)，譬如模擬自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)人員撤離等情形。在工程招投標(biāo)和施工過程中采用BIM技術(shù)對(duì)建筑工程方案進(jìn)行多維度的仿真模擬工作，可以進(jìn)一步提高投標(biāo)方案的直觀性和可行性分析，進(jìn)一步為建筑工程施工方案的確定提供有價(jià)值的信息。

3 裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.1 設(shè)計(jì)階段

建筑裝配工程設(shè)計(jì)階段對(duì)BIM技術(shù)的運(yùn)用主要體現(xiàn)在運(yùn)用BIM技術(shù)中信息化模塊構(gòu)建建筑工程的三維建筑模型(圖2給出了運(yùn)用BIM技術(shù)繪制的某工程三維模型)。根據(jù)設(shè)計(jì)方案和圖紙進(jìn)行模型的信息化參數(shù)設(shè)置，通過仿真模擬建筑工程的安全性、可靠性、穩(wěn)定性等設(shè)計(jì)要求，用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性。對(duì)于裝配型建筑有關(guān)工作者可依托BIM技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化與健全，例如通過仿真可發(fā)現(xiàn)建筑工程中出現(xiàn)的信息與實(shí)際建筑施工過程不相符、設(shè)計(jì)方案的安全系數(shù)較低等，利用BIM 系統(tǒng)就能夠優(yōu)化完善相關(guān)工作，進(jìn)一步設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容，進(jìn)一步使建筑工程流程更加規(guī)范可靠。

圖2 BIM三維模型

3.2 生產(chǎn)階段

裝配式建筑生產(chǎn)過程重點(diǎn)圍繞著施工過程使用的預(yù)制件開展，通過BIM技術(shù)建模仿真整個(gè)建筑的裝配過程，通過仿真分析確定最優(yōu)的裝配流程。同時(shí)，通過仿真能發(fā)現(xiàn)建筑施工過程中可能發(fā)生的安全事故，通過制定相關(guān)安全措施降低施工安全生產(chǎn)事故發(fā)生的概率。利用BIM技術(shù)可以對(duì)構(gòu)件進(jìn)行虛擬標(biāo)注，收集建筑預(yù)制件的相關(guān)數(shù)據(jù)，為未來信息數(shù)據(jù)的交換整理打下基礎(chǔ)。通常，在建筑預(yù)制件的裝配過程中，采用BIM技術(shù)中存儲(chǔ)的構(gòu)件信息數(shù)據(jù)，找出已經(jīng)標(biāo)注的預(yù)制件進(jìn)行相關(guān)分析工作。通過智能系統(tǒng)對(duì)每個(gè)預(yù)制件進(jìn)行參數(shù)處理，輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，生成對(duì)應(yīng)的二維碼，達(dá)到設(shè)計(jì)、施工過程中信息的實(shí)時(shí)共享。裝配式建筑所用的預(yù)制件的相關(guān)信息均存在于BIM模型系統(tǒng)中，存在對(duì)應(yīng)預(yù)制件的生產(chǎn)過程及仿真分析得到的模擬信息，實(shí)現(xiàn)建筑所需預(yù)制件的智能制造和智能裝配，大大提高了生產(chǎn)效率。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，3D打印技術(shù)也是熱門的先進(jìn)制造工藝，在建筑預(yù)制件的制備過程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，通過3D打印技術(shù)可以完成裝配式建筑使用的BIM模型，實(shí)現(xiàn)預(yù)制件制備流程的簡單化。

3.3 施工階段

裝配式建筑預(yù)制件的制造和存儲(chǔ)涉及多個(gè)部門，需要配備大量的技術(shù)人員進(jìn)行預(yù)制件的管理，實(shí)際工程應(yīng)用中預(yù)制件的管理是最容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)。在裝配式建筑工程實(shí)際與BIM技術(shù)的應(yīng)用相結(jié)合的過程中，技術(shù)人員可以運(yùn)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)預(yù)制件相關(guān)數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)等，通過比較預(yù)制件的安裝位置及相關(guān)檢測(cè)效果，自動(dòng)生成二維碼，大大提升了預(yù)制件裝配過程的智能化水平，裝配效率得到了提高，降低了施工人員的成本和施工危險(xiǎn)系數(shù)。預(yù)制件在裝配施工過程中的吊裝工作極其復(fù)雜，對(duì)相關(guān)的吊裝機(jī)械要求較高，需要針對(duì)性地提出預(yù)制件吊裝環(huán)節(jié)的預(yù)防措施，做好安全保障工作。這一過程可以通過BIM技術(shù)進(jìn)行實(shí)際施工和裝配過程的模擬，節(jié)約吊裝時(shí)間，簡化吊裝現(xiàn)場(chǎng)的布置流程，吊裝安全性得到了大大提高。同時(shí)，BIM技術(shù)還能針對(duì)施工車輛進(jìn)行車輛路線的優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)約工程成本，得出最優(yōu)方案用于裝配施工，充分發(fā)揮機(jī)械性能，提高工作效率。

3.4 運(yùn)行和維護(hù)階段

建筑工程的運(yùn)行和維護(hù)對(duì)于工作人員的要求較高，需要有豐富的運(yùn)維工作經(jīng)驗(yàn)才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑出現(xiàn)的問題，及時(shí)排除。但是BIM技術(shù)可以存儲(chǔ)裝配式建筑的各種信息數(shù)據(jù)，能夠自動(dòng)生成相關(guān)的工程記錄表，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，以便于建筑后期運(yùn)行和維護(hù)工作的開展，在不損害業(yè)主利益的前提下完成相關(guān)運(yùn)維工作，節(jié)約成本，提高工作效率。

4 結(jié) 語

BIM技術(shù)在現(xiàn)代建筑裝配過程中具有明顯的技術(shù)先進(jìn)性，能夠完成裝配式建筑工程的合理布置，提升現(xiàn)代建筑的施工水平，降低施工現(xiàn)場(chǎng)安全事故發(fā)生的概率，簡化施工流程，提高施工效率，完成建筑工程向信息化、智能化的發(fā)展，因此，BIM技術(shù)對(duì)于裝配式建筑是十分重要的。

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