BIM技術(shù)在裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅內(nèi)墻和精裝修中的應(yīng)用

0 引言

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑是新興的一種建筑形態(tài)，行業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)相對(duì)不足，BIM技術(shù)是一個(gè)涵蓋了建筑全生命周期的新興技術(shù)，近幾年發(fā)展飛速。將BIM技術(shù)運(yùn)用到裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅施工中，通過(guò)BIM技術(shù)應(yīng)用，系統(tǒng)解決三維交底、條板安裝、精裝修是裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅施工中的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，利用BIM技術(shù)在工程建設(shè)過(guò)程中降本增效的優(yōu)勢(shì)，巧妙解決了裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅施工中的技術(shù)難題、降低了成本。

1 技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)

①通過(guò)BIM三維技術(shù)解決了傳統(tǒng)施工中二維交底的局限性，降低返工率，提高施工質(zhì)量。

②提高條板安裝精確度，解決了條板安裝過(guò)程中損耗大、揚(yáng)塵污染嚴(yán)重、效率低等問(wèn)題點(diǎn)。

③合理部署精裝修施工不同專(zhuān)業(yè)間配合協(xié)調(diào)，及時(shí)規(guī)避沖突碰撞，有效提高施工效率，提升工程質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2 過(guò)程要點(diǎn)分析

2.1三維交底重要屬性是可視化，簡(jiǎn)單直接，一定程度上規(guī)避了平面圖紙表現(xiàn)復(fù)雜工序的不足，以山東省淄博市在建某裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅項(xiàng)目分析，以預(yù)制樓梯和車(chē)庫(kù)機(jī)電安裝為例，綜合分析三維交底在裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅項(xiàng)目中帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。

①應(yīng)用預(yù)制樓梯安裝三維交底，可以詳細(xì)呈現(xiàn)預(yù)制樓梯安裝工藝（見(jiàn)圖1），通過(guò)視頻交底全方位展現(xiàn)整個(gè)安裝過(guò)程，將每個(gè)安裝節(jié)點(diǎn)通過(guò)三維動(dòng)畫(huà)詳細(xì)展現(xiàn)出來(lái)，突出重點(diǎn)注意事項(xiàng)，提高施工人員工作效率，更加科學(xué)地組織進(jìn)行安裝，有效避免技術(shù)質(zhì)量等事故的發(fā)生。相比較，安裝方案實(shí)施討論工作時(shí)間大大降低，安裝效率明顯提高，單體節(jié)約塔吊12臺(tái)班。共節(jié)約直接成本約計(jì)1.2萬(wàn)元。

圖1 預(yù)制樓梯視頻交底

預(yù)制樓梯安裝三維交底除了呈現(xiàn)完整的安裝工藝之外，拆分后的安裝工序更加詳細(xì)體現(xiàn)出每一個(gè)安裝節(jié)點(diǎn)的注意要點(diǎn)，突出重點(diǎn)注意事項(xiàng)，有序安裝，更加有效提高安裝質(zhì)量，極大減少返工率，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)快速高效的施工目標(biāo)。

②車(chē)庫(kù)機(jī)電安裝三維交底。車(chē)庫(kù)機(jī)電安裝三維交底中明確各專(zhuān)業(yè)管線的具體位置，三維交底模型讓機(jī)電各專(zhuān)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)施工相對(duì)獨(dú)立，各專(zhuān)業(yè)之間不用擔(dān)心相互之間的沖突碰撞，只需按圖施工即可。通過(guò)車(chē)庫(kù)機(jī)電三維交底模型，如圖2所示，解決在平面設(shè)計(jì)中難以發(fā)現(xiàn)的碰撞沖突，調(diào)整其合理性，得到最優(yōu)方案，節(jié)省管道和管件用量，降低了由于施工不協(xié)調(diào)造成的成本增長(zhǎng)和工期延誤。經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，管廊凈高3m，排布整齊，無(wú)碰撞。優(yōu)化后管廊凈高提高0.5m。

圖2 碰撞優(yōu)化

同時(shí)應(yīng)用三維交底模型作為現(xiàn)場(chǎng)施工依據(jù)效果更加明顯，圖3中所有管線水平定位及標(biāo)高均詳細(xì)標(biāo)注，實(shí)現(xiàn)水電暖專(zhuān)業(yè)的預(yù)先配合，調(diào)高效率。二次搬運(yùn)的目的。合理劃分砌筑區(qū)域，計(jì)算區(qū)域內(nèi)條板用量，并根據(jù)墻面位置定點(diǎn)投放所需條板。減少了場(chǎng)內(nèi)砌筑工人自己切割搬運(yùn)的情況，避免現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵污染，節(jié)約了砌筑時(shí)間，提高廢料利用率，減少建筑廢料的產(chǎn)生。

圖3 優(yōu)化后模型圖

條板后期開(kāi)槽剔槽也會(huì)對(duì)板材造成不同程度的損壞，影響安裝效率?；贐IM技術(shù)根據(jù)電氣開(kāi)關(guān)插座位置預(yù)留配電洞口，預(yù)留線管槽，避免了后期電氣路由條板重新開(kāi)洞開(kāi)槽，對(duì)ALC板造成損壞。

根據(jù)條板排布圖對(duì)配電插座開(kāi)關(guān)等配件進(jìn)行精確定位（圖5），將不同電氣配件類(lèi)型位置的條板進(jìn)行編號(hào)，條板安裝時(shí)直接根據(jù)條板編號(hào)統(tǒng)籌砌筑，省時(shí)省力，減少了一大批建筑廢料的產(chǎn)生，保證施工現(xiàn)場(chǎng)整潔有序。降低板材損耗率，減少現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)槽剔槽人工成本，確保電氣安裝一次成活率。

圖5 配件定位圖

2.2條板安裝

條板是鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的維護(hù)體系，是鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的重要組成部分。傳統(tǒng)的條板安裝通常沒(méi)有系統(tǒng)的安裝流程，板材現(xiàn)用現(xiàn)切割，對(duì)板材用量沒(méi)有精確統(tǒng)計(jì)，這就造成了搬運(yùn)麻煩，揚(yáng)塵嚴(yán)重，板材損耗大，極大降低了安裝效率。

通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)層條板進(jìn)行排布模擬，合理化排板，精確統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)層的條板用量和尺寸型號(hào)（圖4），提高安裝效率，降低了板材的損耗浪費(fèi)，達(dá)到限額領(lǐng)料、減少

圖4 條板型號(hào)統(tǒng)計(jì)

2.3精裝修

傳統(tǒng)的二維裝修效果圖局限性很大，效果空間和角度都是已經(jīng)固定好的，很容易忽略一些死角細(xì)節(jié)，達(dá)不到真正的裝修圖效果。室內(nèi)設(shè)計(jì)關(guān)注細(xì)節(jié)，燈光、材質(zhì)、飾面、家具等細(xì)節(jié)影響著設(shè)計(jì)的最終效果。不管在概念設(shè)計(jì)階段還是深化設(shè)計(jì)階段，BIM技術(shù)都支持設(shè)計(jì)師生動(dòng)而方便地表現(xiàn)這些細(xì)節(jié)，BIM技術(shù)的引入，可以形象看到各構(gòu)件、物體的型、材質(zhì)、紋理等信息，渲染出照片級(jí)的真實(shí)感圖像。解決了傳統(tǒng)二維圖紙表達(dá)的局限性。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的精裝修中對(duì)露梁露柱的裝修處理是不同于傳統(tǒng)建筑的，通常有兩種解決方法，一種是包梁包柱，一種是做吊頂（圖6）。通過(guò)BIM技術(shù)的720度全景漫游模型，可以身臨其境感受不同裝修風(fēng)格，擴(kuò)展?fàn)I銷(xiāo)途徑。后期也可以根據(jù)自身需求自行更改變換室內(nèi)布局，搭配裝修風(fēng)格和燈光效果，實(shí)現(xiàn)不同裝修風(fēng)格選擇切換。

圖6 臥室吊頂效果圖

通過(guò)BIM技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)插座、開(kāi)關(guān)等配件精確點(diǎn)位，協(xié)同其他專(zhuān)業(yè)策劃施工方案，例如根據(jù)衛(wèi)生間開(kāi)關(guān)、門(mén)框位置，合理進(jìn)行瓷磚排布，提前避開(kāi)可能出現(xiàn)的接縫沖突之處（圖7），達(dá)到實(shí)用美觀最優(yōu)化，減少返工，提高施工效率，按現(xiàn)行造價(jià)文件每戶(hù)可節(jié)約材料成本350元，實(shí)現(xiàn)降本增效的目標(biāo)。

圖7 BIM設(shè)計(jì)后

3 效益分析

①以山東淄博某項(xiàng)目一期工程為例分析，將車(chē)庫(kù)分?jǐn)偟礁鱾€(gè)單體計(jì)量。

相比較，單體吊裝安裝方案實(shí)施討論工作時(shí)間大大降低，安裝效率明顯提高，單體節(jié)約塔吊12臺(tái)班。共節(jié)約直接成本約計(jì)1.2萬(wàn)元。

每個(gè)單體建筑，水電暖安裝專(zhuān)業(yè)直接成本降低約2.7萬(wàn)元。

每個(gè)單體建筑，內(nèi)墻板安裝專(zhuān)業(yè)直接成本降低約0.53萬(wàn)元。

BIM技術(shù)在精裝修中單項(xiàng)可降低材料損耗3%，經(jīng)測(cè)算整體精裝修單項(xiàng)，按現(xiàn)行造價(jià)文件每戶(hù)單體建筑節(jié)約1.26萬(wàn)元。共計(jì)17個(gè)單體，單體節(jié)約5.69萬(wàn)元，一期工程共降低成本約計(jì)96.73萬(wàn)元。其中項(xiàng)目使用BIM技術(shù)共計(jì)投入36.5萬(wàn)元，項(xiàng)目使用BIM技術(shù)直接經(jīng)濟(jì)效益成本約為60.23萬(wàn)元。

②通過(guò)BIM技術(shù)應(yīng)用，為企業(yè)培養(yǎng)了項(xiàng)目BIM技術(shù)人員，建立成型的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，且結(jié)合有實(shí)際工程應(yīng)用，為企業(yè)在項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程中推廣應(yīng)用BIM新技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

4 應(yīng)用總結(jié)

運(yùn)用BIM解決裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅施工中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，讓原本復(fù)雜工序變得井然有序，降低工程造價(jià)，提高施工速度。本項(xiàng)目后期評(píng)估，得到應(yīng)用總結(jié)：

①三維交底可以全方位展現(xiàn)整個(gè)施工過(guò)程，能夠提高施工效率，為科學(xué)組織施工提供了直觀的依據(jù)。

②運(yùn)用BIM技術(shù)全景漫游模型，能夠直觀真實(shí)展示出不同裝修風(fēng)格，擴(kuò)展?fàn)I銷(xiāo)途徑。

③運(yùn)用BIM技術(shù)科技解決具體的施工點(diǎn)，比如：提前進(jìn)行精裝修設(shè)計(jì)、對(duì)內(nèi)墻條板進(jìn)行排布模擬、對(duì)配電插座開(kāi)關(guān)等配件進(jìn)行精確定位，避免關(guān)系案碰撞。

④運(yùn)用BIM技術(shù)，協(xié)同其他專(zhuān)業(yè)策劃施工方案，提前避開(kāi)可能出現(xiàn)的不足之處，減少返工，提高施工速度。

BIM技術(shù)能夠及時(shí)根據(jù)進(jìn)度進(jìn)行分區(qū)、分專(zhuān)業(yè)、分階段工作，為工期進(jìn)度計(jì)劃、成本控制、采購(gòu)計(jì)劃提供參考依據(jù)。

BIM最直觀的特點(diǎn)在于三維可視化，降低識(shí)圖誤差，利用BIM的三維技術(shù)碰撞檢查，直觀解決空間關(guān)系沖突，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，減少在建筑施工階段可能存在的錯(cuò)誤和返工，而且優(yōu)化凈空，優(yōu)化管線排布方案。三維可視化功能再加上時(shí)間維度，可以進(jìn)行進(jìn)度模擬施工。隨時(shí)隨地直觀快速地將施工計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)展進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)進(jìn)行有效協(xié)同。

建筑過(guò)程的數(shù)據(jù)對(duì)工程建成后的運(yùn)營(yíng)管理非常有價(jià)值。特別是安裝類(lèi)的工程，在用戶(hù)試用階段的維修更換比較頻繁。因?yàn)橐话愕慕Y(jié)構(gòu)安全是自成一個(gè)整體系統(tǒng)，相比受力計(jì)算和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，安裝模擬的模型及數(shù)據(jù)共享是運(yùn)營(yíng)維護(hù)方經(jīng)常使用到的。使用BIM信息交流技術(shù)，可以使業(yè)主、管理公司、施工單位等眾多單位在安裝、管道、裝修單元等方面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。