BIM技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用研究

程素麗

(山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山西 太原 030000)

1 裝配式建筑施工的主要特征

裝配式建筑施工,是利用大型建筑構(gòu)件,現(xiàn)場組裝建筑物的施工方式。該方式的主要特征可被概括為三個方面。一是施工周期更短,在裝配式施工模式中,建筑物的墻體、管線等構(gòu)件已經(jīng)在加工部門中澆筑成型,施工現(xiàn)場只需要完成吊裝等工作,因此其施工周期較短。二是施工現(xiàn)場對于周邊環(huán)境的影響較小,傳統(tǒng)的施工模式中,通常需要在夜間澆筑混凝土,因此其會產(chǎn)生嚴(yán)重的噪音污染、光污染以及廢水污染。但裝配式建筑施工簡化了這一環(huán)節(jié),因此其所帶來的污染相對較少。三是施工設(shè)計更為合理,傳統(tǒng)的施工模式中,會嚴(yán)格依據(jù)圖紙的設(shè)計開展施工,但施工現(xiàn)場通常會出現(xiàn)難以控制的變量,施工的變更流程較為復(fù)雜,其合理性也難以得到保障。但裝配式施工通常會利用信息技術(shù)完成前期設(shè)計。在遇到臨時變更的情況下,施工單位可通過信息技術(shù)預(yù)演變更流程,從而使現(xiàn)場施工更為合理。

2 BIM技術(shù)的構(gòu)成

BIM技術(shù)主要是由虛擬仿真技術(shù)、數(shù)字建模技術(shù)、計算機模擬技術(shù)以及三維可視技術(shù)共同構(gòu)成。虛擬仿真技術(shù)是由VR技術(shù)與計算機仿真技術(shù)融合而成。該技術(shù)可通過信息采集系統(tǒng),將施工現(xiàn)場、建筑構(gòu)件以及施工機械等要素制作成比例逼真的模型。數(shù)字化建模技術(shù),是將仿真模型轉(zhuǎn)換為數(shù)字模型的技術(shù)。利用該技術(shù),施工模型將在計算機處理界面中得到任意轉(zhuǎn)換。計算機模擬技術(shù)是將調(diào)整、使用數(shù)字模型的技術(shù)。在施工應(yīng)用中,設(shè)計人員可編制靜態(tài)的模擬場景,以實現(xiàn)施工流程重新。也可利用融入了物理數(shù)據(jù)的動態(tài)模型,對施工設(shè)計與建筑質(zhì)量進(jìn)行檢測。三維可視技術(shù)是展現(xiàn)建筑細(xì)節(jié),還原建筑場景的關(guān)鍵技術(shù)。其通過逼真的界面展示,可將建筑構(gòu)件與建筑空間還原成立體圖形。利用這一技術(shù),計算機模擬技術(shù)的視覺體驗感將得到加強,施工單位可利用該技術(shù)更為詳細(xì)地觀察施工結(jié)果,從而使施工流程得到優(yōu)化。

3 BIM技術(shù)在施工場景中的應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)采集與構(gòu)件設(shè)計

BIM技術(shù)需要對三類數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。首先,是利用全站儀等設(shè)備,對施工現(xiàn)場進(jìn)行測量,并依據(jù)施工圖紙以及地質(zhì)結(jié)構(gòu),對地基結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,這部分?jǐn)?shù)據(jù)是構(gòu)建施工場景的主要依據(jù)。其次,是通過衛(wèi)星成像技術(shù)或遙感技術(shù),對施工現(xiàn)場周邊的交通環(huán)境、建筑密度、生態(tài)環(huán)境等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計。通過這部分?jǐn)?shù)據(jù),設(shè)計人員將掌握到工程周邊的環(huán)境,從而使建筑設(shè)計與施工規(guī)劃更為合理。再有,是利用3D成像技術(shù),將施工機械、施工人員等數(shù)據(jù)設(shè)置為等比例模型。在具體的設(shè)計中,設(shè)計人員可利用這部分?jǐn)?shù)據(jù)制作出一份涵蓋了工程周邊環(huán)境、地下結(jié)構(gòu)以及施工現(xiàn)場的立體圖形,從而使施工流程與構(gòu)件設(shè)計得到更為合理的測算。

3.2 碰撞檢測與協(xié)同分析

碰撞檢測的主要目的是要呈現(xiàn)出早期設(shè)計所存在的不合理因素。利用BIM技術(shù),碰撞檢測的科學(xué)性將得到增強,其成本也將得到有效控制。例如,BIM技術(shù)可協(xié)助檢測工程質(zhì)量。即對數(shù)字化模型,進(jìn)行模擬抗風(fēng)、抗震實驗。傳統(tǒng)的檢測方式,需要分別制作抗風(fēng)與抗震模型,再通過物理實驗,將所獲得的參數(shù)轉(zhuǎn)化為實驗數(shù)據(jù)。檢測人員通過標(biāo)準(zhǔn)的分析公式,可了解到該建筑物的設(shè)計質(zhì)量。但BIM技術(shù)可將數(shù)據(jù)模型輸入到檢測程序中,并利用信息技術(shù)營造出各類實驗場景,從而使檢測流程更為便捷。其次,BIM技術(shù)可快速實現(xiàn)建筑構(gòu)件的組裝,通過場景還原,構(gòu)件設(shè)計的缺陷,將得以體現(xiàn)。總之通過BIM技術(shù)所提供的碰撞實驗,建筑的設(shè)計方案得到優(yōu)化。

3.3 施工規(guī)劃與預(yù)算分析

工程施工所涉及的變量較多,其預(yù)算也難以準(zhǔn)確設(shè)定。BIM技術(shù)可真實還原施工現(xiàn)場,通過優(yōu)化分析,預(yù)算數(shù)據(jù)也將得到準(zhǔn)確呈現(xiàn)。例如,設(shè)計人員可利用特定周期內(nèi)的交通數(shù)據(jù),還原施工期間的交通環(huán)境,從而將建筑構(gòu)件在運輸途中可能出現(xiàn)的問題,體現(xiàn)在操作界面中。之后,設(shè)計人員可在立體模型中輸入對應(yīng)季節(jié)的天氣數(shù)據(jù),從而模擬出施工現(xiàn)場的溫度、濕度等外部環(huán)境。當(dāng)外部環(huán)境的數(shù)據(jù)模型構(gòu)建完成后,設(shè)計人員可依據(jù)物理公式還原出施工場景。在這一環(huán)節(jié)中,物料擺放、人員調(diào)配以及機械操作等環(huán)節(jié)都將得到真實體現(xiàn),依據(jù)這部分?jǐn)?shù)據(jù),施工流程將得到更為合理的規(guī)劃,施工預(yù)算也將更加精準(zhǔn)。

3.4 施工控制與吊裝模擬

在裝配式建筑的施工現(xiàn)場中,施工人員也可利用 BIM技術(shù)優(yōu)化施工方案。例如,技術(shù)人員可在吊裝施工前,將本單位的機械數(shù)據(jù)以及工程參數(shù)輸入到立體模型中,從而使該模型呈現(xiàn)出與施工進(jìn)度相符的立體結(jié)構(gòu)圖。之后,技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)在靜態(tài)的模型場景中,實驗不同的吊裝工序,從而獲得最為優(yōu)化的設(shè)計。同時技術(shù)人員可利用該結(jié)果,分配機械、人力資源以及后期保障,從而使現(xiàn)場的位置、分工得以明確。再有,設(shè)計人員可將計算機界面中所體現(xiàn)的位置變化制作成教學(xué)視頻。在施工開始前,技術(shù)人員可依據(jù)該視頻為各崗位制定任務(wù)與站位。施工人員也可參照該視頻對施工中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析。利用BIM技術(shù),吊裝等工序?qū)⒌玫侥M,施工控制將更為有效。

4 結(jié)語

在裝配式建筑施工中應(yīng)用BIN技術(shù)應(yīng)當(dāng)遵循以下流程。首先,是采集建筑數(shù)據(jù)并利用信息技術(shù)構(gòu)建一體化模型。其次,要進(jìn)行碰撞檢測,以提升設(shè)計的合理性。再有,要在一體化模型中輸入對應(yīng)的外部數(shù)據(jù),以制定出合理的預(yù)算。最后,可通過該技術(shù)幫助施工人員對接崗位職責(zé)。