BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用價(jià)值分析

門金瑞

?

BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用價(jià)值分析

門金瑞

重慶電訊職業(yè)學(xué)院，重慶 402260

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，裝配式建筑的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的建造方式。裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑相比最大不同之處是施工自動化、機(jī)械化、流程化，能夠很好地體現(xiàn)建筑工業(yè)化的實(shí)質(zhì)，提升施工技術(shù)和施工進(jìn)度。但裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件繁多、管理難度大，想要有效提升裝配式建筑工程的建設(shè)質(zhì)量就需要應(yīng)用BIM技術(shù)對其進(jìn)行全過程管理。鑒于此，就BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用價(jià)值及應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行了研究。

BIM技術(shù)；裝配式建筑；應(yīng)用價(jià)值

1 BIM技術(shù)概念及特點(diǎn)

BIM技術(shù)的原理是由先進(jìn)的三維數(shù)字設(shè)計(jì)和工程軟件構(gòu)成的可視化數(shù)字模型，建筑工程施工項(xiàng)目以相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型基礎(chǔ)，建立建筑模型。BIM技術(shù)通過數(shù)字模型反映實(shí)際信息，利用復(fù)制模型對建筑工程施工項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工與管理。BIM技術(shù)的主要特點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)。

（1）可視化。人們并不能直接看到傳統(tǒng)施工圖紙的建筑工程，這就需要參與建筑工程項(xiàng)目人員對圖紙展開想象，在想象的過程中難免會出現(xiàn)理解偏差。BIM技術(shù)通過建筑工程的信息形成建筑模型，以仿真的形式出現(xiàn)在人們面前，通過更改信息對模型進(jìn)行調(diào)整。

（2）協(xié)調(diào)性。協(xié)調(diào)性是BIM技術(shù)的重要特點(diǎn)。借助這一特性能夠讓業(yè)主方、施工方、設(shè)計(jì)方互相配合、協(xié)調(diào)一致，共同為項(xiàng)目順利完成貢獻(xiàn)力量。在以往工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)初期，由于各個(gè)分項(xiàng)設(shè)計(jì)師之間沒有進(jìn)行有效的溝通和交流，因此可能在后期施工建設(shè)時(shí)出現(xiàn)一些互相影響的問題。這時(shí)候利用BIM技術(shù)協(xié)調(diào)性這一特點(diǎn)就能夠處理這類問題。通過利用BIM軟件進(jìn)行圖紙的設(shè)計(jì)，在軟件中將圖紙各構(gòu)件信息輸入進(jìn)去，軟件自動進(jìn)行碰撞檢查，通過出具協(xié)調(diào)報(bào)告來讓各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)師發(fā)現(xiàn)問題，確保做到事前控制，避免后期發(fā)生更大麻煩，能夠極大地節(jié)約施工工期以及項(xiàng)目成本[1]。

（3）模擬性。BIM技術(shù)不僅可以將建筑物模型設(shè)計(jì)出來，還可以仿真建筑工程施工項(xiàng)目的操作流程，包括三維畫面模擬、時(shí)間模擬、造價(jià)模擬等。施工管理者根據(jù)模擬進(jìn)行施工，節(jié)約時(shí)間成本與造價(jià)成本，進(jìn)而確定科學(xué)合理的施工方案。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用價(jià)值

2.1 有利于提高裝配式建筑設(shè)計(jì)的效率

裝配式建筑與傳統(tǒng)的建筑不同，是在施工之前對組件進(jìn)行裝配，不是傳統(tǒng)施工那樣，一切的工作都在施工現(xiàn)場完成。配件及零件都提前進(jìn)行生產(chǎn)，提前生產(chǎn)時(shí)利用BIM技術(shù)就可以對裝配式建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的效率也提高了。裝配情況是用建模的方式呈現(xiàn)的，不僅立體化，而且具有透視效果。使用BIM技術(shù)建模的過程復(fù)雜，專業(yè)設(shè)計(jì)人員從事建模工作，可以提高裝配式建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量，特別是設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)時(shí)，能夠做到細(xì)致入微。在配置各種零配件時(shí)，雖然設(shè)計(jì)內(nèi)容不同，但是操作BIM技術(shù)就會變得簡單，對固有的模型參數(shù)進(jìn)行修改，就可以獲得自己所需要的圖形。采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，不僅誤差大，而且進(jìn)度緩慢，應(yīng)用BIM技術(shù)可以提高設(shè)計(jì)的精確度[2]。

2.2 有利于提高裝配式預(yù)構(gòu)件設(shè)計(jì)的精確度

裝配式建筑的一個(gè)優(yōu)勢就是所有組件都提前生產(chǎn)。這些配件和零件的設(shè)計(jì)都是應(yīng)用BIM技術(shù)建模設(shè)計(jì)的，可以提高裝配式建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。構(gòu)件是成批生產(chǎn)的，在裝配式建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候，精確度高，生產(chǎn)中誤差也小。如果構(gòu)件產(chǎn)生誤差，就很難與其他的構(gòu)件匹配，使用BIM技術(shù)通常不會出現(xiàn)這樣的問題。將構(gòu)件通過三維空間建模體現(xiàn)出來，對各種信息進(jìn)行集中處理，誤差就會減少，實(shí)現(xiàn)建筑構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化。

2.3 有利于降低裝配式預(yù)構(gòu)件設(shè)計(jì)的施工成本

建筑工程如果采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式和施工模式，就會消耗一定的建筑成本。應(yīng)用BIM技術(shù)則不然，可以有效地降低成本。如果施工的規(guī)模比較大，設(shè)計(jì)工作任務(wù)多，就必然會消耗人力和物力。采用BIM技術(shù)則可以很輕松地解決這些問題，避免成本的大量消耗。

BIM技術(shù)的應(yīng)用中，可以起到資源節(jié)約的作用。這是由于在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)對設(shè)計(jì)信息進(jìn)行處理，應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算，能夠減少紙張的浪費(fèi)，運(yùn)算的速度和運(yùn)算的精確度也都會提高。

應(yīng)用BIM技術(shù)建模，建筑模型通過觀察就能夠獲得信息，即便是細(xì)微之處也能夠觀察到，可以直接對不當(dāng)之處進(jìn)行修改。設(shè)計(jì)人員應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以通過及時(shí)核對信息，校正誤差，降低建筑工程成本，避免在配件的生產(chǎn)中造成不必要的損耗。

2.4 有利于實(shí)現(xiàn)裝配式預(yù)構(gòu)件設(shè)計(jì)的信息共享

BIM技術(shù)用于裝配式預(yù)構(gòu)件設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)信息共享，可以及時(shí)校正存在誤差的信息，有助于改進(jìn)配件和零部件的生產(chǎn)水平。應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行裝配式建筑設(shè)計(jì)和管理，可以將先進(jìn)的技術(shù)充分利用起來，較之傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)技術(shù)，不僅便利，而且整個(gè)設(shè)計(jì)過程得到了優(yōu)化。BIM技術(shù)的應(yīng)用中，更重要的優(yōu)勢就是實(shí)現(xiàn)信息共享，無論是設(shè)計(jì)信息，還是生產(chǎn)信息，都可以共享。在應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)，合理應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以加快信息處理的速度。不僅可以將建模設(shè)計(jì)裝配式建筑的模型傳輸?shù)缴霞売嘘P(guān)部門，還可以實(shí)現(xiàn)信息共享。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工中的具體應(yīng)用

3.1 建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

3.1.1 設(shè)計(jì)質(zhì)量

裝配式建筑工程在設(shè)計(jì)過程中往往包含預(yù)制構(gòu)件預(yù)埋、預(yù)留等設(shè)計(jì)，而設(shè)計(jì)者更是借助協(xié)同配合的方式，提高自身設(shè)計(jì)效率。例如BIM技術(shù)的使用，能夠在全方位掌握建筑工程各項(xiàng)設(shè)計(jì)信息的同時(shí)，對原有設(shè)計(jì)方案予以優(yōu)化整理，再借助沖突信息的篩選，預(yù)防建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)各項(xiàng)問題的出現(xiàn)，特別是在裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件樣式、種類相對繁多的情況下，以設(shè)計(jì)圖紙為核心的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，融合BIM技術(shù)，能夠保證設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和合理性。

3.1.2 專業(yè)化構(gòu)件設(shè)計(jì)

裝配式建筑設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)的融合不僅可以保證各信息間的共享性、開放性，而且可以將設(shè)計(jì)方案傳遞至終端服務(wù)器處。通過把控標(biāo)準(zhǔn)化尺寸、樣式等參數(shù)，對各類設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，能夠保證裝配式建筑結(jié)構(gòu)、預(yù)制構(gòu)件的尺寸及性狀的標(biāo)準(zhǔn)化、合理性。這種方式的使用，不僅可以保證建筑戶型的多元性，而且可以展現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)整體的設(shè)計(jì)水平及價(jià)值。

3.1.3 預(yù)防設(shè)計(jì)誤差

BIM技術(shù)在裝配式建筑中的使用，可以在做好建筑結(jié)構(gòu)、預(yù)制構(gòu)件精細(xì)化設(shè)計(jì)的前提下，預(yù)防施工誤差，再依據(jù)各預(yù)制構(gòu)件間距、尺寸與直徑間的管控，對其予以精準(zhǔn)化定位，輔之三維視圖的呈現(xiàn)，從根本上預(yù)防工期延誤、材料浪費(fèi)等現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.2 預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)

3.2.1 設(shè)計(jì)流程

以裝配式建筑全生命周期設(shè)計(jì)為導(dǎo)向，預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)設(shè)計(jì)時(shí)期核心組成架構(gòu)。若要更好地滿足此目標(biāo)，則可以依據(jù)BIM模型內(nèi)的尺寸信息，借助構(gòu)件設(shè)計(jì)擬定科學(xué)的計(jì)劃，向施工單位提供相關(guān)信息數(shù)據(jù)，保證各信息間的系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性與同步性。此項(xiàng)環(huán)節(jié)中，BIM技術(shù)的使用既可以保證預(yù)制構(gòu)件各流程間的優(yōu)化整合，又可以為后續(xù)建筑水平的把控夯實(shí)基礎(chǔ)。

3.2.2 模型設(shè)計(jì)及制作

裝配式建筑設(shè)計(jì)過程中，BIM技術(shù)的科學(xué)使用，可以顯著增強(qiáng)建筑模型設(shè)計(jì)、制作等環(huán)節(jié)的效率。例如裝配式建筑方案設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)，可以要求設(shè)計(jì)者整合各裝配機(jī)構(gòu)間的信息，以便更好地達(dá)到預(yù)期效果。另外，還應(yīng)做好和預(yù)制構(gòu)件廠商間的協(xié)作，要求廠商在掌握產(chǎn)品材料參數(shù)及尺寸的前提下，以企業(yè)間的對接為導(dǎo)向，逐步提高自身的生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)的目標(biāo)。

3.3 施工環(huán)節(jié)

項(xiàng)目施工階段，BIM模型的應(yīng)用可以進(jìn)行施工圖紙的深化、工程量校驗(yàn)、施工進(jìn)程模擬、施工組織模擬、數(shù)字化建造、物料跟蹤、施工現(xiàn)場配合等工作。以下主要介紹施工進(jìn)程模擬和施工組織模擬兩方面的內(nèi)容。

3.3.1 基于BIM的施工進(jìn)程模擬

在BIM模型建立的過程中，模型數(shù)據(jù)中可以加入項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃、成本計(jì)劃、資源計(jì)劃、安全計(jì)劃等相關(guān)計(jì)劃，加強(qiáng)對模型施工進(jìn)程的控制。BIM模型根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的施工順序，制作了鋼結(jié)構(gòu)施工進(jìn)程的模擬軟件，并在詳細(xì)的施工步驟中引入了施工進(jìn)度控制體系，從而制訂了施工進(jìn)度預(yù)期計(jì)劃[3]。

3.3.2 基于BIM的施工組織模擬

同樣地，要實(shí)現(xiàn)裝配式建筑的施工組織模擬需要將各類參數(shù)化模型與項(xiàng)目的上述相關(guān)計(jì)劃等結(jié)合起來，并提前發(fā)現(xiàn)實(shí)際施工過程中可能會發(fā)生的進(jìn)度、成本、質(zhì)量、安全等問題，實(shí)現(xiàn)施工安全計(jì)劃的優(yōu)化，避免安全事故的發(fā)生。在集成了土建、結(jié)構(gòu)、安裝、進(jìn)度計(jì)劃、場地布置等BIM模型之后，可以實(shí)施施工組織模擬。施工組織模擬的具體順序如下：第一，切換到時(shí)間視圖；第二，引入工程計(jì)劃；第三，計(jì)劃關(guān)聯(lián)模型；第四，選擇施工日期范圍；第五，選擇查看數(shù)據(jù)；第六，開始模擬。

3.4 項(xiàng)目維護(hù)環(huán)節(jié)

在裝配式建筑項(xiàng)目維護(hù)環(huán)節(jié)中，BIM技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：以自身較強(qiáng)的資料管理、應(yīng)急管理功能，對信息管理系統(tǒng)予以協(xié)同把控，特別是在火災(zāi)事故期間，管控建筑和設(shè)備等信息，精準(zhǔn)定位火災(zāi)事故點(diǎn)，再通過科學(xué)的滅火措施，避免增加相關(guān)損失。在項(xiàng)目運(yùn)行與維護(hù)過程中，BIM技術(shù)以精準(zhǔn)化數(shù)據(jù)信息把控的方式，審核可能存在的安全隱患或質(zhì)量隱患，再通過設(shè)備監(jiān)測或優(yōu)化的形式，預(yù)防各類事故的發(fā)生。

4 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，對施工技術(shù)和設(shè)計(jì)平臺的要求也越來越高。BIM技術(shù)在3D施工建模和深化設(shè)計(jì)能力的支持下，是保證裝配式建筑施工效率和質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)計(jì)平臺。本文主要介紹BIM技術(shù)在裝配式建筑施工各個(gè)階段中的應(yīng)用價(jià)值，以期為提高施工質(zhì)量和保證施工安全提供有力的技術(shù)支持。

[1]付素娟. BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐[J]. 建設(shè)科技，2017（3）：37-39.

[2]李友賞. BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐[J]. 智能建筑與智慧城市，2018（3）：154-155.

[3]魏辰，徐陽. BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的研究與實(shí)踐[J]. 中國勘察設(shè)計(jì)，2016（11）：28-32.

Analysis of Application Value of BIM Technology in Prefabricated Buildings

Men Jinrui

Chongqing Telecommunication Polytechnic College, Chongqing 402260

With the development of the construction industry, the application of prefabricated buildings has changed the traditional way of construction. The biggest difference between prefabricated buildings and traditional buildings is construction automation, mechanization, and process. It can reflect the essence of building industrialization and greatly improve construction technology and construction progress. However, the prefabricated components of the prefabricated building are numerous and difficult to manage. To effectively improve the construction quality of the prefabricated building project, it is necessary to apply BIM technology to manage the whole process. In view of this, the application value and application points of BIM technology in prefabricated buildings have been studied.

BIM technology; fabricated building; application value

TU17

A