BIM技術在裝配式建筑工程管理中的碰撞檢測與沖突解決

陳 乘

(柳州城市職業(yè)學院,廣西 柳州 545036)

1 BIM技術在裝配式建筑工程管理中的應用

裝配式建筑作為一種高效、環(huán)保、可持續(xù)的建筑形式(圖1),正受到國家的大力推廣。作為裝配式建筑的建設管理工具,BIM技術被廣泛應用,在裝配式建筑的設計、施工和運維階段,其為工程管理提供了強有力的技術支持。BIM技術在裝配式建筑工程管理中的應用包括信息集成和共享、可視化和模擬、精確量化和進度管理、施工安全管理以及設備維護管理等方面。通過建立三維建筑信息模型,實現不同團隊間的協(xié)同合作和溝通,以提高工程管理效率。BIM技術的可視化和模擬功能可幫助預先發(fā)現潛在沖突和問題,減少變更和重復工作。精確量化和進度管理實現成本控制和工程計劃安排。施工安全管理預警危險點并采取安全措施。設備維護管理實現智能化設備管理,延長使用壽命和提高性能。[1]

圖1

2 BIM技術在裝配式建筑工程管理中的碰撞檢測

2.1 BIM技術在裝配式建筑工程中的碰撞檢測過程

在裝配式建筑工程中,由于大量構件的組裝和復雜的施工過程,碰撞和沖突問題經常會出現。BIM技術在裝配式建筑工程管理中的碰撞檢測過程通過建立三維建筑信息模型,實現了對構件之間的沖突進行自動化檢測和分析。碰撞檢測過程的首要任務是構建一個完整準確的三維模型,其中包括各個構件的幾何形狀、尺寸、位置等信息。這些數據可以通過建筑設計軟件、掃描儀等工具獲取,并在BIM軟件中進行建模。接下來,將各個構件按照實際施工順序組裝到模型中,包括墻體、樓板、梁柱等。在構件組裝的過程中,BIM軟件會自動進行碰撞檢測,檢測各個構件之間是否存在重疊、干涉或沖突等問題。

2.2 BIM技術碰撞檢測的具體方法和技術手段

BIM技術碰撞檢測采用了多種方法和技術手段來實現高效準確的檢測。首先,基于規(guī)則的沖突檢測方法是常用的一種方式。通過在BIM軟件中定義規(guī)則和限制條件,例如構件之間的最小距離、相交限制等,系統(tǒng)可以自動檢測是否違反了這些規(guī)則,并生成沖突報告。其次,基于幾何體的沖突檢測方法利用幾何形狀和尺寸信息進行檢測。BIM軟件可以根據構件的三維模型進行比較和分析,識別出構件之間的重疊、干涉或間距過小等問題。最后,基于物理仿真的碰撞檢測方法可以模擬真實的施工過程,通過物理引擎模擬構件的碰撞行為。這種方法可以更準確地模擬施工過程中的碰撞情況,檢測出更復雜的沖突問題。[2]

2.3 BIM技術碰撞檢測的實例分析

裝配式住宅建筑涉及墻體、柱、梁、樓板等結構構件及管道、橋架、消防設施等機電設備等的裝配安裝。這種建筑模式采用工廠預制構件和現場拼裝的方式,使建筑的組裝過程更加高效和便捷。但是,在施工實踐中,因設計方案的不完善、預制構件生產過程中受模板尺寸和定位因素等引起的質量問題,導致碰撞。[3]例如,廣西桂柳高速某服務區(qū)項目,采用BIM技術對機電進行專業(yè)碰撞檢測。檢測發(fā)現因設計圖紙不完善引起的11個碰撞問題。圖2為其中的一個碰撞:一層消防管噴淋管橋架發(fā)生碰撞。通過BIM建模,找到了發(fā)生碰撞所在的圖紙位置,如圖3、圖4所示,且設計人員能直觀、準確地發(fā)現問題,并對設計圖紙進行優(yōu)化、修改。

圖2 一層消防管噴淋管橋架發(fā)生碰撞

圖3 發(fā)生碰撞所在的圖紙位置局部截圖

圖4 發(fā)生碰撞所在的圖紙位置區(qū)域

2.4 BIM技術在裝配式建筑工程碰撞檢測中的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)

BIM技術在裝配式建筑工程碰撞檢測中具有許多優(yōu)勢。首先,它可以高效地進行自動化的碰撞檢測,減少人工檢測的工作量和錯誤率。其次,BIM技術可以提供可視化的碰撞檢測結果,使工程管理人員能夠直觀地了解沖突情況。最后,BIM技術還可以與進度管理、成本控制等工程管理功能進行集成,實現全面的工程管理。

然而,BIM技術在碰撞檢測中也面臨一些挑戰(zhàn)。首先,模型的準確性對碰撞檢測結果的準確性至關重要,因此需要確保模型數據的準確性和完整性。其次,大型裝配式建筑項目的模型復雜度高,計算量大,對計算機硬件和軟件的要求較高。[4]

3 BIM技術在裝配式建筑工程管理中的沖突解決

3.1 BIM技術在裝配式建筑工程中的沖突解決策略

在裝配式建筑工程中,由于復雜的構件組裝和工序流程,沖突問題是不可避免的。BIM技術在裝配式建筑工程管理中的沖突解決依靠以下策略來處理和解決沖突。首先,協(xié)同合作是關鍵策略。通過BIM技術,建筑項目各方可以在共享的模型平臺上進行實時的協(xié)同工作。設計師、施工人員、供應商和業(yè)主可以共同查看和編輯模型,發(fā)現并解決潛在沖突。這種協(xié)同合作的方式可以促進各方之間的溝通和協(xié)調,減少沖突發(fā)生的可能性。其次,碰撞檢測與預防是重要策略。BIM技術可以在設計和施工前通過碰撞檢測功能及時發(fā)現沖突,并采取相應的預防措施。通過對模型的分析和仿真,可以預測不同構件之間的沖突情況,提前解決問題,避免施工過程中的停工和修復。最后,沖突解決的策略還包括合理安排施工順序和調整構件設計。通過優(yōu)化施工順序,可以減少沖突的發(fā)生,避免一些先施工的構件對后續(xù)施工造成干擾。[5]

3.2 BIM技術沖突解決的具體方法和工具

BIM技術提供了多種具體方法和工具來解決裝配式建筑工程中的沖突問題。首先,基于模型的沖突解決方法通過在BIM軟件中對沖突進行可視化和分析。利用BIM軟件的沖突檢測功能,可以自動發(fā)現并標記出模型中存在的沖突。通過模型的可視化展示,相關人員可以直觀地了解沖突的具體情況,并進行相應的調整和優(yōu)化。其次,基于規(guī)則和約束的沖突解決方法通過定義規(guī)則和約束條件來避免沖突的發(fā)生。BIM軟件可以在模型中設置限制條件,例如構件之間的最小距離、相交限制等。在模型構建和修改過程中,系統(tǒng)會自動檢測是否違反了這些規(guī)則,并提供相應的沖突解決建議。最后,基于協(xié)同平臺的沖突解決方法利用BIM軟件的協(xié)同功能,將相關人員集成在一個平臺上進行協(xié)同工作。通過實時協(xié)同編輯和評論功能,不同團隊之間可以及時交流和共享信息,共同解決沖突問題。

3.3 BIM技術沖突解決的實例分析

以柳州市柳東新區(qū)某裝配式住宅小區(qū)為例,建模后實施碰撞測試,發(fā)現5軸交A軸處,排水管與基礎發(fā)生沖突,如圖5所示。三維圖像直觀展示了排水管(黃色)與基礎發(fā)生高程、位置沖突。依據測試報告中標注的沖突圖紙位置,施工人員施工時能準確找到沖突點,調整排水管(黃色)的高程和位置解決沖突。

圖5 排水管與基礎沖突

3.4 BIM技術在裝配式建筑工程沖突解決中的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)

BIM技術在裝配式建筑工程沖突解決中具有重要的優(yōu)勢。首先,它提供了可視化和模擬的功能,使相關人員能夠直觀地了解沖突情況,并可快速做出決策。其次,通過協(xié)同平臺,不同團隊之間可以實時協(xié)作解決沖突,提高工作效率。最后,BIM技術還可以與進度管理、成本控制等功能集成,實現全面的工程管理。

然而,BIM技術在沖突解決中也面臨一些挑戰(zhàn)。首先,沖突解決需要高質量和準確的模型數據,因此需要確保模型的完整性和準確性。其次,不同團隊之間的數據協(xié)同和信息共享仍然存在一定的困難,需要解決協(xié)同工作的技術和文化問題。最后,BIM技術的應用還需要人員具備專業(yè)的技術能力和培訓,以充分發(fā)揮其在裝配式建筑工程沖突解決中的潛力。

4 未來裝配式建筑和BIM技術的發(fā)展趨勢

隨著人們對可持續(xù)發(fā)展和高效施工的需求增加,裝配式建筑將成為未來建筑行業(yè)的重要發(fā)展方向。它將在住宅、商業(yè)、教育等各個領域得到更廣泛的應用,BIM技術將成為裝配式建筑工程管理的標配工具。BIM技術將進一步融入建筑全生命周期管理。未來的發(fā)展趨勢是將BIM技術應用于建筑項目的整個生命周期,包括設計、施工、運維和拆除等階段。通過BIM技術的全程管理,可以實現建筑信息的持續(xù)更新和追蹤,優(yōu)化建筑維護和運營,提高建筑的可持續(xù)性和效益。此外,BIM技術將與數字化技術的發(fā)展緊密結合。未來,BIM技術將與物聯(lián)網、大數據、人工智能等數字化技術相融合,形成更強大的智能化建筑管理系統(tǒng)。通過傳感器、數據分析和自動化控制,可以實現建筑的實時監(jiān)測和智能化運營,提高建筑的能效和舒適性。

5 結束語

BIM技術在裝配式建筑工程管理中具有廣泛的應用價值。它能夠集成和共享建筑信息,實現裝配式建筑工程管理的高效性和準確性。BIM技術在裝配式建筑工程的碰撞檢測方面具有顯著的優(yōu)勢。通過建立準確的三維建筑信息模型,可以進行自動化的碰撞檢測和分析,減少人工錯誤和重復工作。通過充分發(fā)揮BIM技術的優(yōu)勢和應用,可以提高裝配式建筑工程的管理效率和質量,推動裝配式建筑的發(fā)展與應用。然而,仍需持續(xù)的研究和創(chuàng)新,以應對未來裝配式建筑領域的挑戰(zhàn),實現更加智能化和可持續(xù)的建筑工程管理。