BIM技術(shù)在裝配式建筑中的集成應(yīng)用

王振剛，任向鋒

（中國建筑第二工程局有限公司華東公司）

1 引言

建筑信息模型是對工程建筑物理方面特征和功能方面特征的智能化表達(dá)方式[1]。非常有效的處理了信息傳送障礙，提出了數(shù)據(jù)信息之間可進(jìn)行互動的三維可視化管理，通過這個服務(wù)平臺可以讓項目多方參加到基礎(chǔ)建設(shè)過程中，完成各個專業(yè)、各個階段、各個監(jiān)管方的信息集成?？梢蕴嵘b配式建筑的信息化水準(zhǔn)，充分發(fā)揮裝配式建筑現(xiàn)代化集成修建的好處。

2 裝配式建筑的發(fā)展趨勢

對裝配式建筑的發(fā)展來講，經(jīng)營維護(hù)的各個階段包含了設(shè)計、生產(chǎn)及其施工，這種方式也導(dǎo)致信息在交互時不夠及時、專業(yè)配合不協(xié)調(diào)的問題存在，對建筑施工形成極大的障礙。因此，必須提高裝配式建筑工程在施工的各個階段的靈活性及技術(shù)性[2]。對于生產(chǎn)配件也需要提前明確設(shè)計的需求，提升預(yù)制構(gòu)件的使用率，努力探尋智能化生產(chǎn)的道路。因裝配式建筑涉及（如建筑、機電、結(jié)構(gòu)等），為了可以完成預(yù)制構(gòu)件的系統(tǒng)性的集成安裝，必須提升技術(shù)協(xié)作，努力提升與之相關(guān)的專業(yè)技術(shù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，對各技術(shù)的一體化管理不斷加強提升。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑體系中的應(yīng)用價值

3.1 設(shè)計階段

在裝配式建筑體系的設(shè)計過程中，BIM技術(shù)需要完成預(yù)制構(gòu)件分拆、實體模型構(gòu)建、撞擊后查驗等各項功能，通過完成各種專業(yè)能力來滿足不同模型的不同需求。對于構(gòu)件、鋼筋、管道等出現(xiàn)的碰撞情況，需要通過該技術(shù)快速理清物料清單，會有利于裝配式建筑體系工程量清單的計算結(jié)果。在設(shè)計的階段，BIM技術(shù)必須滿足以下三點。

①達(dá)成了裝配式建筑方案質(zhì)量和高效率，實現(xiàn)了智能模型的建立以及數(shù)據(jù)信息的一體化管理方式。

②因為BIM技術(shù)使用了云端備份的技術(shù)，對模型升級、碰撞糾錯等工作提升效率，為數(shù)據(jù)信息提供了資源。

③BIM技術(shù)具備規(guī)范化設(shè)計的優(yōu)勢，完全滿足人性化設(shè)計的需求。

3.2 生產(chǎn)階段

通過BIM技術(shù)里的智能化信息管理模式，可以達(dá)到菜單模式的生產(chǎn)，可以極大的提升預(yù)制構(gòu)件商品使用率，因在預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)件中，還需要借助人的力量來生產(chǎn)鋼筋骨架，因此在生產(chǎn)的效率層面，與現(xiàn)澆構(gòu)件相比，完全體現(xiàn)不出預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)優(yōu)勢，所以如要設(shè)計相對的功能來幫助預(yù)制構(gòu)件，并更改預(yù)制構(gòu)件設(shè)計好的重要數(shù)據(jù)，進(jìn)而再導(dǎo)入到生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件的管理系統(tǒng)內(nèi)，采用輔助方式來形成預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的自動化。

3.3 施工階段

BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用體現(xiàn)在現(xiàn)場布局優(yōu)化、物料管理、吊裝模擬以及模擬技術(shù)交底等多個階段。由于BIM技術(shù)的不斷應(yīng)用，采用電子化標(biāo)簽，用以提升預(yù)制構(gòu)件的信息化管理，而且在預(yù)制構(gòu)件的組裝檢驗中可以運用3D激光器掃描儀，將不同的先進(jìn)技術(shù)與BIM技術(shù)結(jié)合，借此可以控制裝配式建筑的品質(zhì)與精密度。

4 BIM技術(shù)在裝配式建筑中的集成應(yīng)用現(xiàn)狀

4.1 BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍與廣度

BIM技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于各式各樣的裝配式建筑中。如今該技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用在裝配式混凝土建筑中。另外，該技術(shù)也可以廣泛應(yīng)用于項目的每個階段，比如施工階段、運維階段、方案階段、生產(chǎn)階段等等。在設(shè)計階段的主要應(yīng)用點有預(yù)制構(gòu)件的分拆、概率的統(tǒng)計、管線優(yōu)化及碰撞檢測等等。在施工過程中通過BIM模型仿真模擬施工場預(yù)制構(gòu)件的堆積和安裝的過程，對施工規(guī)劃提前做好準(zhǔn)備。

4.2 BIM技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵問題

BIM技術(shù)的應(yīng)用依然存在各種問題，從以下幾個層面分析：

①從技術(shù)層面分析，裝配式建筑的設(shè)計及施工階段均沒有被BIM平臺完全采納，一體化的管理不足。尤其是在審圖及工程施工階段依舊是以藍(lán)圖為主導(dǎo)；

②從生命周期管理層面分析，該模型數(shù)據(jù)信息的傳送效率仍需得到很大的提高，相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸也存有很多阻礙，甚至在項目的實施過程中依舊會出現(xiàn)重復(fù)構(gòu)建模型的狀況；

③關(guān)于BIM技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)不夠統(tǒng)一，多個軟件之間的數(shù)據(jù)信息沒有實現(xiàn)共享；

④對于BIM技術(shù)的應(yīng)用不夠深入，比如在質(zhì)量與安全管理工作方面；

⑤從組織層面來分析，BIM服務(wù)平臺對各個層面的管理沒有達(dá)到統(tǒng)一，在業(yè)務(wù)溝通時會有阻礙，導(dǎo)致溝通不順暢；

⑥對于BIM軟件中的管理信息無法有效的應(yīng)用在裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈中，各方面的權(quán)益分配不公平，BIM管理的深入受到阻礙；

⑦嚴(yán)重缺乏技術(shù)型人才，尤其是缺少裝配式建筑的技術(shù)人才；

⑧沒有統(tǒng)一現(xiàn)行政策的管理標(biāo)準(zhǔn)，面臨數(shù)據(jù)不統(tǒng)一的問題，并且在BIM的應(yīng)用上也沒有達(dá)到要求。

5 基于BIM技術(shù)的裝配式建筑集成應(yīng)用措施

5.1 裝配式建筑技術(shù)策劃階段

在足夠了解項目定位、工程范圍、預(yù)制構(gòu)件裝配率目標(biāo)、成本費等影響因素的前提下，要建立有效的技術(shù)路線。對技術(shù)選擇、經(jīng)濟性和適用性進(jìn)行評估，對項目所在地區(qū)的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、安裝、運送及起吊等能力進(jìn)行評估。使用無人機傾斜攝影技術(shù)，通過云數(shù)據(jù)分析拍攝的相片，建立BIM模型，再對場地內(nèi)現(xiàn)有建筑和大城市GIS系統(tǒng)中的道路運輸流線提前做好規(guī)劃并合理分析。

5.2 裝配式建筑方案設(shè)計階段

在裝配式建筑設(shè)計階段，需要做好建筑平面布局、立面構(gòu)成及空間設(shè)計等，滿足設(shè)計及使用功能。在施工項目過程中對采用的預(yù)制構(gòu)件類型、聯(lián)接技術(shù)提出設(shè)計方案。搭建裝配式建筑各種預(yù)制構(gòu)件的“族”庫，進(jìn)行裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，遵循“少規(guī)格、多構(gòu)成”的工業(yè)化建筑設(shè)計理念。

5.3 裝配式建筑初步設(shè)計階段

在裝配式建筑前期設(shè)計階段，BIM與設(shè)計平臺，各個專業(yè)能夠有效地實現(xiàn)數(shù)據(jù)互換、優(yōu)化和落實技術(shù)方案。在預(yù)制構(gòu)件裝配率指標(biāo)值的統(tǒng)計分析、分拆預(yù)制構(gòu)件、預(yù)留機器管道、建設(shè)和評估等各個階段，BIM協(xié)同軟件能夠更加便捷快速、精準(zhǔn)完成專業(yè)協(xié)作和分析指標(biāo)值等工作。

5.4 裝配式建筑施工圖設(shè)計階段

在裝配式建筑項目中，需要對地下及地上裝配式建筑部分的機電管線利用BIM三維場景技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。在保證人行通道高度不低于2.2m的情況下，預(yù)留出維修及安裝的空間，對碰撞在一起的管線進(jìn)行重新分布和翻彎調(diào)整。

5.5 裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計階段

通過應(yīng)用BIM模型技術(shù)進(jìn)行拆分預(yù)制構(gòu)件、計算預(yù)制構(gòu)件、設(shè)計構(gòu)造節(jié)點、設(shè)計預(yù)留預(yù)埋點，以及預(yù)制構(gòu)件之間與現(xiàn)澆部分的碰撞檢測、生成深化設(shè)計圖以及預(yù)制構(gòu)件混凝土體積重量和預(yù)埋鋼筋規(guī)格長度等指標(biāo)統(tǒng)計，使用已達(dá)成的預(yù)制構(gòu)件BIM模型技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計，放置鋼筋及各類預(yù)埋件，形成預(yù)制構(gòu)件拆分圖、裝配圖、預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計圖。

5.6 裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)加工階段

在進(jìn)行生產(chǎn)時，通過BIM技術(shù)達(dá)成構(gòu)件生產(chǎn)的信息化管理，使設(shè)計信息與生產(chǎn)制造密切相連。以預(yù)制構(gòu)件BIM模型為主要核心，以計算機輔助制造(CAM)為主要手段，以生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)(MES)為主要工具，以物聯(lián)網(wǎng)(IOT)為主要媒介，利用BIM技術(shù)為設(shè)計院和構(gòu)件廠提供了能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及互動的平臺。數(shù)字化的預(yù)制構(gòu)件信息對構(gòu)件廠的自動化生產(chǎn)提高了可能性。實現(xiàn)了設(shè)計并制做模具、提前準(zhǔn)備生產(chǎn)材料、加工處理鋼筋、定位預(yù)埋件、設(shè)置編碼等預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)加工等工作，添加生產(chǎn)及運輸信息，很大程度上提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

5.7 裝配式建筑施工階段

在施工準(zhǔn)備階段，以BIM模型為基礎(chǔ)進(jìn)行施工規(guī)劃和施工交底。采用BIM技術(shù)對預(yù)制構(gòu)件的起吊及吊車部位、放置范圍實行仿真模擬，將施工過程中極有可能出現(xiàn)的問題提前發(fā)現(xiàn)并完善，有效的優(yōu)化工序，從而保障施工能夠順利執(zhí)行。BIM模型設(shè)計在歷經(jīng)輕量化處理后可以作為運維模型的基礎(chǔ)，對管理建筑空間、維護(hù)設(shè)備、分析綜合能耗等進(jìn)行管控。

6 結(jié)語

BIM技術(shù)是裝配式建筑能夠達(dá)成“集成化”管理的核心，可以在裝配式建筑全生命周期的管理，分別從設(shè)計、生產(chǎn)到施工、維護(hù)等方面入手，可以有效獲得裝配式建筑的所有信息，對信息共享與管理協(xié)作方面彌補了不足，對于裝配式的建筑發(fā)展也提供很大的幫助。