BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑中的應(yīng)用

【摘要】近年來，我國建筑行業(yè)正在逐步推廣BIM相關(guān)技術(shù)和方法，對(duì)于裝配式建筑而言，BIM相關(guān)的技術(shù)平臺(tái)和工具可以有效地提高裝配式建筑設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及施工的效率，促進(jìn)裝配式建筑這一新型建筑形式更好更快地推廣應(yīng)用編目技術(shù)進(jìn)行裝配式建筑，可以有效提高設(shè)計(jì)效率，減少設(shè)計(jì)誤差，從而優(yōu)化生產(chǎn)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)于提高運(yùn)營維護(hù)的管理質(zhì)量和效率，提高裝配式建筑水平，有著重要的意義。基于此，本文主要對(duì)BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑中的應(yīng)用進(jìn)行分析探討。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；預(yù)制裝配式建筑；應(yīng)用

1、前言

BIM技術(shù)是通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對(duì)該工程項(xiàng)目相關(guān)信息的詳盡表達(dá)。因?yàn)轭A(yù)制裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比較預(yù)制裝配式建筑可再生、產(chǎn)業(yè)化程度高、工期短、用工少、低消耗、空間大、分隔靈活、材質(zhì)均勻、各向同性、輕質(zhì)高強(qiáng)、建筑垃圾少、腳手架用量少、鋼材用量少、節(jié)水、節(jié)電、減少建筑施工過程中噪音的產(chǎn)生，所以預(yù)制裝配式建筑是建筑工業(yè)化的最有效途徑。

2、BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑中的應(yīng)用

2.1 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

建設(shè)項(xiàng)目前期的規(guī)劃和設(shè)計(jì)十分重要，規(guī)劃意味著建筑的定位，設(shè)計(jì)能指明整體建造方向。在傳統(tǒng)建筑模式中主觀因素過多，定量分析不足，無法科學(xué)處理大量信息數(shù)據(jù)。在裝配式建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，可以通過BIM技術(shù)與地理信息系統(tǒng)（GIS）的有機(jī)結(jié)合，利用手機(jī)搜集的場(chǎng)地信息數(shù)據(jù)，用GIS技術(shù)進(jìn)行分析研究，用BIM技術(shù)進(jìn)行建模處理，從而做到幫助決策者做出最合理的場(chǎng)地規(guī)劃。在這之中，BIM發(fā)揮著主要的作用。BIM技術(shù)用參數(shù)化的設(shè)計(jì)方式建立整個(gè)模型的信息數(shù)據(jù)庫，BIM模型中所有構(gòu)件都擁有其獨(dú)一無二的構(gòu)件屬性，我們通過對(duì)構(gòu)件屬性的查詢可以得知構(gòu)件類型、尺寸、材質(zhì)等等參數(shù)。因?yàn)樗袠?gòu)件都是由構(gòu)件之中的參數(shù)控制，所以整個(gè)模型就有了關(guān)聯(lián)性，當(dāng)修改其中某一參數(shù)時(shí)，整個(gè)模型都將自動(dòng)調(diào)整更改，減少了圖紙之間的錯(cuò)、漏導(dǎo)致信息不一致的問題，更是提高了建模和修改的效率。

2.2 BIM技術(shù)在裝配式建筑生產(chǎn)階段的應(yīng)用

2.2.1優(yōu)化生產(chǎn)流程

裝配式建筑的構(gòu)件生產(chǎn)階段是裝配式建筑生產(chǎn)周期中的重要環(huán)節(jié)，也是連接裝配式建筑設(shè)計(jì)和施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)模式中，構(gòu)件生產(chǎn)廠家從二維圖紙中讀取構(gòu)件信息是間接的，容易出現(xiàn)讀圖錯(cuò)誤進(jìn)而導(dǎo)致構(gòu)件生產(chǎn)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。一旦構(gòu)件出現(xiàn)生產(chǎn)錯(cuò)誤，那么設(shè)計(jì)便無從體現(xiàn)，施工也無法進(jìn)行。而運(yùn)用BIM技術(shù)建立裝配式建筑模型，將模型信息直接傳給廠家，生產(chǎn)廠商可以直接獲取產(chǎn)品的尺寸、材料、預(yù)制構(gòu)件內(nèi)鋼筋的等級(jí)等參數(shù)信息，所有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及參數(shù)可以通過條形碼的形式直接轉(zhuǎn)換為加工參數(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息與生產(chǎn)系統(tǒng)的直接對(duì)接，避免生產(chǎn)錯(cuò)誤、提高預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率。構(gòu)件生產(chǎn)過程中，可以實(shí)時(shí)將生產(chǎn)進(jìn)度信息傳達(dá)給施工單位，便于施工方的進(jìn)度安排。

2.2.2指導(dǎo)模型試制

為了保證施工的進(jìn)度和質(zhì)量，可以將擬生產(chǎn)構(gòu)件使用3D打印技術(shù)試制，并進(jìn)行預(yù)拼裝，讓裝配式建筑真正像搭積木一樣在模型中展現(xiàn)出來，在預(yù)拼裝過程中研究更加合理的施工工序，加快施工進(jìn)度，同時(shí)可以根據(jù)打印裝配出的建筑模型來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的合理性。

2.3 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工階段的應(yīng)用

2.3.1進(jìn)行施工模擬

使用BIM技術(shù)對(duì)裝配式建筑施工流程進(jìn)行模擬和仿真，可以保證參與各方在裝配式建筑施工過程中的協(xié)調(diào)配合，進(jìn)一步優(yōu)化施工流程及施工方案，確保構(gòu)件準(zhǔn)確定位，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的安裝。利用BIM技術(shù)優(yōu)化施工場(chǎng)地布置，包括垂直機(jī)械、臨時(shí)設(shè)施、構(gòu)配件等位置合理布置，優(yōu)化臨時(shí)道路、車輛運(yùn)輸路線，盡可能減少二次搬運(yùn)，降低施工成本，提升施工機(jī)械吊裝效率，加快裝配進(jìn)度。在各工序施工前，利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視化技術(shù)交底，通過三維展示，使交底更直觀，各部門溝通更高效。另外，施工方也可通過BIM技術(shù)模擬安全突發(fā)事件，完善應(yīng)急預(yù)案，減少安全事故發(fā)生概率。在模擬施工過程時(shí)，可以借助NAVISWORKS2015等軟件，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)模型、場(chǎng)地模型和施工計(jì)劃，得到具有時(shí)間屬性的施工模擬動(dòng)畫，使相關(guān)人員能夠?qū)κ┕すに嚒⒘鞒逃懈又庇^的了解。

2.3.2節(jié)點(diǎn)可視化展示

在現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，可能遇到極其復(fù)雜，施工要求很高的節(jié)點(diǎn)連接，有可能由于極小的位移而無法定位施工，影響裝配的完成。使用BIM技術(shù)對(duì)此類施工節(jié)點(diǎn)進(jìn)行可視化展示，方便工人精準(zhǔn)保證節(jié)點(diǎn)的施工連接。

2.3.3動(dòng)態(tài)材料管理

BIM技術(shù)同樣可用于施工現(xiàn)場(chǎng)的材料管理。一方面，BIM技術(shù)能夠進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地分析，制定事前計(jì)劃，準(zhǔn)確設(shè)定構(gòu)件采購上限，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)材料的實(shí)際需求，則能完成不同施工階段預(yù)制構(gòu)件需求量的快速測(cè)算，并做好材料準(zhǔn)備工作，以免出現(xiàn)材料二次搬運(yùn)和構(gòu)件堆放過多等問題。另一方面，施工過程中如果需要修改施工進(jìn)度，也可以借助BIM技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工情況進(jìn)行察看，并對(duì)材料進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，以滿足各區(qū)域構(gòu)件需求量。BIM技術(shù)還可用于完成建筑構(gòu)件與建筑材料的盤點(diǎn)工作，并對(duì)計(jì)劃用量與實(shí)際用量的差異進(jìn)行分析，以便在后續(xù)施工中對(duì)材料的采購與使用進(jìn)行精確管控。

2.3.4施工進(jìn)度、質(zhì)量管理

建筑工程的質(zhì)量以及進(jìn)度對(duì)實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益十分重要，在控制工程質(zhì)量和進(jìn)度過程中，應(yīng)用BIM技術(shù)模擬分析施工方案計(jì)劃，構(gòu)建4D施工模型，從而實(shí)時(shí)跟蹤施工質(zhì)量和施工進(jìn)度。通過計(jì)劃數(shù)據(jù)與實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的對(duì)比，計(jì)算出兩者存在的偏差。有利于空間與資源的優(yōu)化配置，有效的解決施工中的各種沖突問題，確保施工組織設(shè)計(jì)和施工方案達(dá)到最優(yōu)。

3、BIM和RFID技術(shù)在預(yù)制裝配式住宅中的應(yīng)用

3.1項(xiàng)目概況

某工程項(xiàng)目的占地面積為20601m3，建筑總面積51398.82m3，其中地上部分43961.78m3，地下部分7437.04m3。它的結(jié)構(gòu)為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，采用裝配式施工，裝配的預(yù)制構(gòu)件率為50%—70%。

3.2制造運(yùn)輸階段BIM和RFID技術(shù)應(yīng)用概況

作為一個(gè)保障房項(xiàng)目，工程項(xiàng)目采用預(yù)制裝配式技術(shù)，在預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)和運(yùn)輸階段，生產(chǎn)廠家面臨著眾多預(yù)制構(gòu)件的圖紙存放混亂及計(jì)劃、生產(chǎn)、供貨的挑戰(zhàn)。同時(shí)還要保證預(yù)制構(gòu)件相互間的碰撞檢查細(xì)度要精確到鋼筋級(jí)別。因此，在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過程中，該項(xiàng)目相關(guān)生產(chǎn)廠家通過BIM模型提取和更新構(gòu)件制造過程的信息，實(shí)現(xiàn)了模具設(shè)計(jì)自動(dòng)化、生產(chǎn)計(jì)劃管理、構(gòu)件質(zhì)量控制。同時(shí)，借助BIM模型，使該項(xiàng)目各參與方也都能及時(shí)準(zhǔn)確的掌握預(yù)制構(gòu)件在全生命周期的信息。通過RFID將虛擬的BIM模型與現(xiàn)實(shí)中的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)聯(lián)系在一起，實(shí)行集約化管理，也使預(yù)制構(gòu)件有屬于自己的身份證。解決了該工程項(xiàng)目由于預(yù)制構(gòu)件種類繁多，在裝載和運(yùn)輸?shù)倪^程中易發(fā)生混淆，從而實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目精益生產(chǎn)的目標(biāo)。

3.3建造施工階段BIM和RFID技術(shù)應(yīng)用概況

此工程項(xiàng)目采用了預(yù)制——裝配式的結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)，僅依靠平面圖紙進(jìn)行指導(dǎo)施工，不僅易使施工人員產(chǎn)生交流障礙，還會(huì)出現(xiàn)在安裝過程中預(yù)制構(gòu)件的混淆和搭接錯(cuò)誤等問題。如發(fā)生返工，既耽誤工期又會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，上海城建集團(tuán)通過BIM技術(shù)將施工進(jìn)度數(shù)據(jù)模型與施工對(duì)象相連接，在3D模型數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上產(chǎn)生4D可視化模型。同時(shí)，通過利用RFID技術(shù)，指導(dǎo)施工現(xiàn)場(chǎng)吊裝定位、查詢構(gòu)件屬性、等步驟會(huì)得到充分實(shí)現(xiàn)，并把竣工信息錄入數(shù)據(jù)庫，以使施工質(zhì)量記錄隨時(shí)能被追溯。使本工程項(xiàng)目在施工階段可以快速準(zhǔn)確的定位構(gòu)件，高質(zhì)量的安裝預(yù)制構(gòu)件。正是通過BIM與RFID技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用，混凝土預(yù)制構(gòu)件從計(jì)劃、生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、吊裝以及施工過程的控制狀況以三維的形式被充分展示出來，防止找錯(cuò)構(gòu)件或者找不到構(gòu)件情況發(fā)生，提高了該項(xiàng)目施工過程中的質(zhì)量管理、安全管理和信息管理，大大縮短工期。

3.4運(yùn)營維護(hù)階段BIM和RFID技術(shù)應(yīng)用概況

項(xiàng)目建設(shè)完工后，會(huì)將所有預(yù)制構(gòu)件的信息都存儲(chǔ)到同一個(gè)BIM管理系統(tǒng)，把原來的決策系統(tǒng)、離散控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)整合在BIM系統(tǒng)管理平臺(tái)上。使樓宇的自動(dòng)化系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)、資源管理系統(tǒng)等得到有效的控制，方便運(yùn)營維護(hù)管理。

結(jié)語：

綜上所述，在裝配式建筑中，應(yīng)用BIM技術(shù)可以有效提高建筑設(shè)計(jì)的建筑設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工的效率，從而使裝配式建筑這種建筑模式更加成功的運(yùn)行。當(dāng)前我國建筑行業(yè)正在處于轉(zhuǎn)型期，朝著節(jié)能減排和減少污染的方向發(fā)展。所以應(yīng)用BIM技術(shù)，開展裝配式建筑，可以有效實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，從而促進(jìn)建筑行業(yè)又好又快的發(fā)展，提高資源利用效率，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。希望通過本文能夠給建筑行業(yè)的從業(yè)者帶來一定的幫助，使其在實(shí)踐中更好地應(yīng)用BIM技術(shù)推廣裝配式建筑。

參考文獻(xiàn)：

[1]李天華，袁永博，等.裝配式建筑全壽命周期管理中BIM與RFID的應(yīng)用[J].工程管理學(xué)報(bào)，2012（3）：28-32.

[2]紀(jì)博雅，戚振強(qiáng)，等.BIM技術(shù)在建筑運(yùn)營管理中的應(yīng)用研究——以北京奧運(yùn)會(huì)奧運(yùn)村項(xiàng)目為例[J].北京建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（1）：68-72.

[3]王廷魁，趙一潔，等.基于BIM與RFID的建筑設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理系統(tǒng)研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2013（11）：113-116.

[4]齊寶庫，李長福.基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理問題研究[J].施工技術(shù)，2014（15）：25-29.

作者簡介：

周仁戰(zhàn)，男，1982年9月出生，碩士研究生，高級(jí)工程師，淮南市建筑管理處工作，從事工程質(zhì)量監(jiān)督及建筑管理工作。