BIM在PC建筑中的應(yīng)用價(jià)值分析

楊國(guó)平 高 雪 俞 香

(1.南京城市職業(yè)學(xué)院，江蘇 南京 210000； 2.南通森垚裝配式建筑工程有限公司，江蘇 南通 226000)

隨著中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題日益突出，傳統(tǒng)建筑存在資源浪費(fèi)和污染嚴(yán)重等問(wèn)題；同時(shí)建筑行業(yè)的人口老年化問(wèn)題日益嚴(yán)重，工地上工作的人員平均年齡呈每年持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，導(dǎo)致建筑成本日益增加，裝配式建筑是有效解決上述問(wèn)題的較好途徑。但裝配式建筑在裝配的過(guò)程中，對(duì)構(gòu)件的尺寸、鋼筋及管道布置要求極為苛刻，若制作失誤將帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失，反而增加建設(shè)成本。而B(niǎo)IM技術(shù)可以在設(shè)計(jì)、施工等階段介入，對(duì)裝配式建筑提前模擬,可以很大程度上減少失誤的發(fā)生，較大的節(jié)約生產(chǎn)成本，節(jié)約社會(huì)資源。

1 PC建筑與BIM概述

1.1 PC建筑

現(xiàn)行裝配式建筑主要分為裝配鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、裝配鋼結(jié)構(gòu)及裝配式木結(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)類型。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑也稱PC建筑，其結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由混凝土部件(預(yù)制構(gòu)件)所構(gòu)成，由預(yù)制混凝土構(gòu)件通過(guò)可靠的方式進(jìn)行連接并與現(xiàn)場(chǎng)后澆混凝土、水泥基灌漿料形成整體的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)。PC建筑相對(duì)傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑具有節(jié)約水電能源，現(xiàn)場(chǎng)施工噪聲小，現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆工作少及環(huán)保節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在著一些缺點(diǎn)，比如造價(jià)暫時(shí)比傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑高，分析主要是由于PC構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化程度低，運(yùn)輸成本高及現(xiàn)場(chǎng)安裝存在構(gòu)件錯(cuò)漏碰缺的問(wèn)題所造成。

1.2 BIM技術(shù)

BIM即建筑信息模型，對(duì)建筑業(yè)而言是繼CAD之后又一大變革。BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、參數(shù)化性、信息完備性等特點(diǎn)，運(yùn)用BIM技術(shù)可以建立建筑的三維模型并與集成項(xiàng)目全壽命周期中各個(gè)階段的工程信息，可以便捷地為項(xiàng)目參建各方在各階段應(yīng)用。特別是在工程設(shè)計(jì)和施工階段提供相互協(xié)調(diào)、內(nèi)部一致的信息模型，達(dá)到各專業(yè)協(xié)同工作，設(shè)計(jì)施工的一體化，從而極大降低了工程生產(chǎn)成本，保障工程按時(shí)按質(zhì)完成。

BIM技術(shù)和PC建筑技術(shù)均為新興技術(shù)，當(dāng)它們與傳統(tǒng)建筑融合后將會(huì)帶來(lái)建筑工業(yè)化的巨大發(fā)展，見(jiàn)圖1。

2 BIM技術(shù)在PC建筑全壽命周期的應(yīng)用價(jià)值

BIM技術(shù)在PC建筑的全壽命周期中的應(yīng)用點(diǎn)非常多，具體如圖2所示。下面將從PC建筑全壽命周期角度分析其應(yīng)用價(jià)值。

2.1 設(shè)計(jì)階段應(yīng)用價(jià)值

1)提升了建筑設(shè)計(jì)效率。

PC建筑的設(shè)計(jì)較傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑更加復(fù)雜，除了常規(guī)的規(guī)范要滿足外，同時(shí)還要考慮PC構(gòu)件后期的生產(chǎn)施工的可行性，如果采用傳統(tǒng)的二維CAD方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，很多碰撞問(wèn)題無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)給后期帶來(lái)許多不必要的修改，而B(niǎo)IM正向設(shè)計(jì)將極大減少這樣的情況；運(yùn)用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)完成后即生成三維模型，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段可以將三維模型直接與廣廈及PKPM等類似結(jié)構(gòu)軟件計(jì)算模塊對(duì)接，省去較長(zhǎng)時(shí)間的建模工作，同時(shí)可以較快的計(jì)算出裝配率等參數(shù)；運(yùn)用BIM的參數(shù)化模型技術(shù)，可以直接生成拆分的PC構(gòu)件加工圖紙。上述這些將會(huì)使設(shè)計(jì)效率得到很大提升。

2)實(shí)現(xiàn)了PC構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)師在平時(shí)做項(xiàng)目的期間，可以建立相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件的族庫(kù)，隨著設(shè)計(jì)項(xiàng)目的增多不斷形成完善的族庫(kù)系統(tǒng)，使PC構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)變?yōu)榭赡堋Ｓ捎贐IM軟件具有開(kāi)放及參數(shù)化性能且BIM模型均為帶信息的構(gòu)件組成，設(shè)計(jì)師可以將日常設(shè)計(jì)中常用的規(guī)范，大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值例如裝配式構(gòu)件的形狀及模數(shù)方面的參數(shù)輸入軟件中，方案模型建立完畢后，可以通過(guò)預(yù)設(shè)的軟件發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的不合理的內(nèi)容，并提示出具體位置便于設(shè)計(jì)師相應(yīng)的調(diào)整。通過(guò)不斷添加標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)PC建筑及構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。

2.2 PC構(gòu)件生產(chǎn)階段應(yīng)用價(jià)值

1)優(yōu)化整合裝配式構(gòu)件生產(chǎn)流程。裝配式建筑的生產(chǎn)階段是裝配式建筑生產(chǎn)過(guò)程的重要組成部分，也是裝配式建筑設(shè)計(jì)和建造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了確保裝配式構(gòu)件生產(chǎn)所需的加工信息的準(zhǔn)確性，PC構(gòu)件生產(chǎn)廠家可以指導(dǎo)讀取BIM模型中裝配式物件的幾何信息，指導(dǎo)構(gòu)件的生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)。同時(shí)通過(guò)模型傳遞將構(gòu)件的生產(chǎn)信息傳遞給施工單位，以確保裝配式構(gòu)件在施工現(xiàn)場(chǎng)的裝配質(zhì)量并建立PC構(gòu)件的質(zhì)量可追溯性體制。

2)加快復(fù)雜PC構(gòu)件的生產(chǎn)過(guò)程。在PC建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)一些造型相對(duì)復(fù)雜的建筑或多或少的存在一定數(shù)量的異形或非標(biāo)的構(gòu)件，這種構(gòu)件在傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑的制作過(guò)程中，由于現(xiàn)場(chǎng)施工條件及施工工人水平不同，往往質(zhì)量難以保證。但在PC構(gòu)件生產(chǎn)工廠里，標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)空間同時(shí)避免了危險(xiǎn)的高空作業(yè)環(huán)節(jié)，對(duì)異形構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量有強(qiáng)有力的保證。同時(shí)BIM模型的介入，對(duì)構(gòu)件的尺寸、形狀均可以精確控制。BIM模型也可以與逐漸成熟的3D打印技術(shù)結(jié)合，直接快速打印出相應(yīng)構(gòu)件?？梢?jiàn)PC+BIM模式可大大加快異形構(gòu)件的生產(chǎn)進(jìn)度。

3)改善PC構(gòu)件庫(kù)存和現(xiàn)場(chǎng)管理。由于PC構(gòu)件是在現(xiàn)澆構(gòu)件的基礎(chǔ)上拆分出來(lái)的，數(shù)量比傳統(tǒng)構(gòu)件數(shù)量要多很多。PC構(gòu)件生產(chǎn)完畢后，具體的堆放布置方式尤為重要，如果混亂給后期出庫(kù)、裝車(chē)、運(yùn)輸、吊裝等工作均帶來(lái)隱患，小則施工混亂效率低下，大則構(gòu)件安裝錯(cuò)誤帶來(lái)安全隱患，因此構(gòu)件的存儲(chǔ)極為重要。而B(niǎo)IM模型是帶構(gòu)件信息的模型，通過(guò)將BIM技術(shù)與RFID技術(shù)相結(jié)合，可以通過(guò)在PC構(gòu)件的生產(chǎn)中安裝和使用RFID芯片，倉(cāng)庫(kù)檢查員和物流人員可以直接從芯片里讀取信息，構(gòu)件的相關(guān)信息可以實(shí)現(xiàn)電子信息的自動(dòng)控制，從而可以節(jié)省大量時(shí)間和成本，在施工階段，施工人員使用RFID技術(shù)直接提取裝配式單元的信息，檢查裝配式單元的安裝位置和其他必要的項(xiàng)目，可以提高質(zhì)量管理水平和工作效率。

2.3 施工階段應(yīng)用價(jià)值

1)提高施工現(xiàn)場(chǎng)管理效率。

在裝配式建筑施工過(guò)程中，BIM技術(shù)可以用于技術(shù)交底，直觀且精確的三維模型有助于施工單位一線工人明確施工中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，減少工作中的錯(cuò)誤。另外構(gòu)件吊裝是非常重要的環(huán)節(jié)，構(gòu)件的吊裝的具體位置及順序非常關(guān)鍵，對(duì)結(jié)構(gòu)的受力性能及是否能順利裝配具有直接關(guān)系。施工前，施工單位可以采用BIM技術(shù)進(jìn)行施工模擬。模擬裝配式構(gòu)件的安裝施工過(guò)程，優(yōu)化施工過(guò)程，完善施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理計(jì)劃，消除安全隱患，避免和減少事故。BIM技術(shù)還可以優(yōu)化施工場(chǎng)地布置，優(yōu)化構(gòu)配件堆放位置，提高構(gòu)件吊裝效率，加快裝配式建筑的施工進(jìn)度。

2)5D施工模擬優(yōu)化施工、成本計(jì)劃。

通過(guò)Navisworks、廣聯(lián)達(dá)BIM5D等軟件，可以將進(jìn)度計(jì)劃、工程造價(jià)及BIM模型導(dǎo)入軟件中，實(shí)現(xiàn)3D模型向5D模型的轉(zhuǎn)化，用以實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的精細(xì)化管理來(lái)優(yōu)化施工。通過(guò)施工報(bào)告期和基期造價(jià)的比對(duì)，分析建設(shè)資金使用情況；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度比對(duì)，指導(dǎo)施工單位調(diào)整工程進(jìn)度；從而實(shí)現(xiàn)合理安排資源供應(yīng)，優(yōu)化現(xiàn)金流，實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度和成本的動(dòng)態(tài)管理。同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)工程變更的動(dòng)態(tài)管理及參建各方協(xié)同管理的功能?？偟膩?lái)說(shuō)，由于PC建筑的建造還涉及到PC構(gòu)件的工廠制作和現(xiàn)場(chǎng)吊裝等工作，BIM5D的作用顯得尤為重要，精細(xì)化往往能發(fā)揮較好的作用。

2.4 運(yùn)維階段應(yīng)用價(jià)值

裝配式建筑由大量的裝配式構(gòu)件組裝而成，在后期的使用過(guò)程中，如果局部構(gòu)件損壞，我們可以通過(guò)構(gòu)件中RFID芯片，鎖定至BIM模型相應(yīng)位置的構(gòu)件，從模型中讀取構(gòu)件生產(chǎn)信息，便于構(gòu)件的二次生產(chǎn)，可以節(jié)省大量以往查找及翻閱圖紙的時(shí)間。BIM技術(shù)在PC建筑運(yùn)維中的應(yīng)用將有助于提高整個(gè)建筑的信息化建設(shè)水平。

3 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)在PC建筑的全壽命期的應(yīng)用，提高了項(xiàng)目管理中的“三控三管一協(xié)調(diào)”應(yīng)用水平，特別是較好的解決了項(xiàng)目后期運(yùn)維的難題，適應(yīng)了建筑行業(yè)節(jié)能減排的現(xiàn)狀變化。裝配式建筑在工業(yè)化趨勢(shì)下的發(fā)展離不開(kāi)BIM技術(shù)，BIM技術(shù)也只有與裝配式建筑相結(jié)合才可以發(fā)揮最好的作用。BIM技術(shù)與裝配式建筑的結(jié)合將在實(shí)踐過(guò)程中不斷完善，促進(jìn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。