基于BIM技術(shù)下的裝配式建筑智慧建造研究

文｜浙江之江工程項目管理有限公司 王煒杰

引言

20世紀50年代前后，裝配式建筑便在我國有所發(fā)展，但受制于工藝、技術(shù)及裝配等局限，始終處于較為落后的發(fā)展層次，逐步被現(xiàn)行的現(xiàn)澆技術(shù)所取代。如今，隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的廣泛應用，裝配式建筑的優(yōu)勢也得以體現(xiàn)，并基于綠色環(huán)保理念被行業(yè)重新關(guān)注。近年來，伴隨相關(guān)鼓勵政策的相繼出臺，強調(diào)加大BIM技術(shù)與裝配式建筑的推廣力度，而智慧建造的理念也日趨受到認同。事實上，基于BIM技術(shù)下的裝配式建筑優(yōu)勢在于，BIM技術(shù)所具備的可視化強、協(xié)調(diào)性好等特點，可通過不同建筑的裝配需求，建立數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)并實現(xiàn)共享，使參與方能夠清晰的了解情況，提升建筑的協(xié)調(diào)性與穩(wěn)定性，滿足智慧建造的時代要求，具有極大的應用價值及發(fā)展前景。

1 BIM技術(shù)應用解析

1.1 BIM技術(shù)概述

所謂BIM(Building Information Modeling) 即建筑信息模型。屬于現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，借助其信息仿真模擬技術(shù)優(yōu)勢，可以通過對真實建筑信息的獲取，建立相應的信息模型，除了基礎的三維幾何信息外，還能夠涵蓋更為豐富的非幾何信息，如建筑構(gòu)件的位置、質(zhì)量、材料及進度等。此外，其還具備極強的仿真模型構(gòu)建能力，包括可計量模型、可視化模型、協(xié)調(diào)性模型、綜合性模型及全生命模型等，極大便利了裝配式建筑的設計和應用，對建筑能力和管理水平的提升大有裨益。

1.2 基于IFC標準下的BIM信息集成

從建筑行業(yè)信息化變革歷程看，手繪設計到CAD的轉(zhuǎn)變可劃歸為第一次革命，而CAD 向BIM的演進則可以視為第二次革命。BIM技術(shù)的應用屬于持續(xù)變化的過程，由最初的建筑信息模型，到如今的建筑信息模型應用至建筑信息管理等。全面構(gòu)成了建筑的“設計-采購-施工-運維”的一體化管理模式，IFC(Industry Foundation Class)標準，屬于計算機可處理建筑數(shù)據(jù)表示與交換的標準，為建筑工程所產(chǎn)生的各類信息提供了規(guī)范的描述與定義，并完成了對各類軟件數(shù)據(jù)間的銜接，打破了傳統(tǒng)中數(shù)據(jù)不兼容的壁壘，滿足了當前裝配式建筑信息共享的基本需求，因此BIM技術(shù)需要基于IFC標準下實現(xiàn)應用。

BIM技術(shù)依托其數(shù)字化信息模型優(yōu)勢，改變了以往“信息孤島”的境況，通過數(shù)字化、集成化及智能化信息平臺應用，為設計方、施工方及業(yè)主方提供了信息集成平臺。BIM信息集成主要由三大部分協(xié)同構(gòu)成：其一，基于業(yè)主方的共享信息集成平臺；其二，由設計方所掌控的數(shù)據(jù)模型及管理數(shù)據(jù)庫；其三，由施工方所掌控的建筑信息應用與收集一體化系統(tǒng)。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 BIM信息集成平臺結(jié)構(gòu)

2 基于BIM技術(shù)下的裝配式工建筑智慧建造

2.1 裝配式建筑的設計優(yōu)化

傳統(tǒng)的裝配式建筑設計中，一般由設計人員依據(jù)需求生成二維平面圖表達設計理念，但其單一的點、線、面結(jié)構(gòu)，難以全方位的展現(xiàn)裝配式建筑設計內(nèi)涵，并極易出現(xiàn)數(shù)據(jù)遺漏、錯誤或偏差，最終影響建筑裝配的實際效果。而通過BIM技術(shù)的實踐應用，該類問題將迎刃而解。一方面是碰撞檢測。針對裝配式建筑的實際要求，可以利用BIM技術(shù)建立各種仿真模型，如結(jié)構(gòu)模型、水暖模型及施工場地模型等。并采取同專業(yè)內(nèi)不同結(jié)構(gòu)硬碰撞、不同專業(yè)構(gòu)件的軟碰撞、不同作業(yè)機械的動態(tài)碰撞等方式，對設計實施全方位的碰撞檢測。結(jié)合各類碰撞檢測報告，對相關(guān)的設計進行優(yōu)化及再檢測，通過一系列的損傷不斷提升設計方案的完善度和嚴謹性，以提升裝配式建筑的施工質(zhì)量。另一方面是深化設計。裝配式建筑的智慧建造理念，其要求在深化設計中加強關(guān)注，主要涉及其設計、生產(chǎn)及安裝階段，依托BIM技術(shù)的特點提升設計效率，使構(gòu)件生產(chǎn)、施工階段獲得深化。實踐中，要切實依據(jù)BIM技術(shù)實現(xiàn)三維輔助設計，即借助BIM技術(shù)平臺，對機電管線、預留孔洞、預埋件等建立一體化模型，通過對各類信息數(shù)據(jù)的綜合收集，完成碰撞檢測、工程計量、3D打印等內(nèi)容。另外，通過與施工階段現(xiàn)澆預制模型的整合，實現(xiàn)BIM可視化模擬裝配，避免后續(xù)實際施工中碰撞問題的產(chǎn)生。

2.2 裝配式建筑的監(jiān)理控制

在裝配式建筑工程的實踐中，監(jiān)理方發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對于工程的建設質(zhì)量具有直接影響。然而，由于受傳統(tǒng)管理模式的影響，監(jiān)理工作仍然面臨著突出問題，包括資料冗雜、信息滯后及裝配式構(gòu)件驗收等方面，均或多或少的存在局限和問題，而這些問題的存在影響了其監(jiān)理控制質(zhì)量，甚至引發(fā)質(zhì)量安全事故。而基于BIM技術(shù)下，通過BIM建筑模型的形成，能夠有效轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的監(jiān)理模式，利用其監(jiān)理控制系統(tǒng)的完善，使之具備了信息整合與參與能力，依據(jù)全方位的數(shù)據(jù)信息平臺功能，獲取相應的數(shù)據(jù)庫信息，確保監(jiān)理工作的準確性和系統(tǒng)性。在監(jiān)理控制系統(tǒng)中，參與裝配式建筑的相關(guān)方均享有系統(tǒng)的訪問權(quán)限，從而通過豐富的信息交互完成動態(tài)管控，依賴各參與方之間的互動，在保持BIM技術(shù)智能化與可視化優(yōu)勢的同時，提升監(jiān)理控制體系的效率。

2.3 裝配式建筑的進度控制

相較于傳統(tǒng)建筑方式而言，裝配式建筑由預制構(gòu)件所構(gòu)成，在建筑工程施工階段依據(jù)相應的進度計劃，有序開展現(xiàn)場施工工作。在現(xiàn)場采取運輸?shù)跹b的方式，將各工程構(gòu)件進行安裝固定，從而完成建筑各部位的建造。通常情況下，裝配式建筑由眾多的單元所構(gòu)成，因而在實際的施工中應當加強進度控制，強調(diào)精細化管理目標，包括預制構(gòu)件運輸是否及時，質(zhì)量是否符合建筑設計標準，安裝過程是否滿足一次性精準安裝要求等，在各種復雜因素的影響下，對于裝配式建筑的進度控制極為關(guān)鍵。基于BIM技術(shù)應用下，通過4D及RFID 等技術(shù)加持，可以有效建立進度控制模型，將各建筑構(gòu)件進行模擬仿真，并實現(xiàn)對建筑構(gòu)件的實時跟蹤，通過一系列的技術(shù)方法實現(xiàn)科學的進度控制。實際上，通過BIM所建立的控制模型，可以將各個工程節(jié)點進行仿真操作，對不同工況和工序進行演示，以及時的發(fā)現(xiàn)裝配式建筑的安裝問題和風險，并將其納入方案優(yōu)化管理之中，避免在實際的施工過程中的問題，降低構(gòu)件可能產(chǎn)生的問題而影響進度的概率，最大程度保證工程進度的實現(xiàn)。

2.4 裝配式建筑的質(zhì)量控制

構(gòu)件的預先制作是裝配式建筑的主要特點，它通過各構(gòu)件的同步展開，極大的提升建筑工程的施工效率，并形成工業(yè)化的生產(chǎn)機制，相較于現(xiàn)澆構(gòu)件而言，更能夠提升工程質(zhì)量。但由于受裝配式建筑構(gòu)件形態(tài)、積極及工藝等因素影響，在其生產(chǎn)、運輸及施工中都存在著潛在的風險問題，極易出現(xiàn)構(gòu)件瑕疵和損壞，影響建筑安裝的實際效果。此外，在施工過程中人員操作規(guī)范性，同樣會對工程設計質(zhì)量產(chǎn)生相應干擾，從而使裝配式建筑質(zhì)量難以保證。為此，在裝配式建筑的質(zhì)量控制中，應當借助BIM技術(shù)及RFID技術(shù)特點，建立施工質(zhì)量控制模型，將建筑構(gòu)件的生產(chǎn)、運輸及存儲安裝過程進行控制，實現(xiàn)信息化、可視化控制目標。即在建筑構(gòu)件的生產(chǎn)制造階段，將包含構(gòu)件基礎信息的RFID芯片進行植入，如尺寸、結(jié)構(gòu)、安裝等內(nèi)容。構(gòu)件到達現(xiàn)場后，安裝技術(shù)人員通過芯片對構(gòu)件信息進行識別，將其存儲于適當位置，以減少二次搬運吊裝的流程，保證其構(gòu)件的完好率。在安裝過程中確需吊裝的，要基于BIM技術(shù)的相應模型，對過程進行充分的驗證，設計出科學合理的施工方案，最終達到全方位質(zhì)量控制的目標。

3 結(jié)語

綜上所述，伴隨裝配式建筑的興起，BIM技術(shù)的應用需求日益增加，借助該技術(shù)中的三維模型優(yōu)勢，構(gòu)建可視化、智能化的智慧建造模式，通過工程與技術(shù)的深度結(jié)合，全面提升裝配式建筑的工程質(zhì)量。基于BIM技術(shù)下的裝配式建筑，不僅是如今行業(yè)發(fā)展的需求，更引領著建筑行業(yè)的進步與變革，是未來重要的發(fā)展方向，智慧建造也將發(fā)揮出更為顯著的應用價值。