BIM技術(shù)在裝配式建筑中的集成應(yīng)用

汪凱

摘? 要：在我國(guó)裝配式建筑項(xiàng)目中，通過應(yīng)用BIM技術(shù)，將裝配式建筑從設(shè)計(jì)階段一直到竣工投入運(yùn)營(yíng)全過程鏈條聯(lián)系更加合理和緊密，可以有效提升建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工水平和經(jīng)濟(jì)效益。在我國(guó)，現(xiàn)代化建筑行業(yè)積極推行“綠色建筑、節(jié)能減排”，BIM技術(shù)在促進(jìn)建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展中也起到了非常重要的作用。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);裝配式建筑工程;集成技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

裝配式建筑結(jié)構(gòu)具有施工效率高、工程工期短以及節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，這與我國(guó)日益增加的勞動(dòng)力成本、持續(xù)加大的環(huán)保壓力背景下，建筑企業(yè)繼續(xù)轉(zhuǎn)型的目標(biāo)相一致。就目前來看，由于我國(guó)裝配式建筑體系有著30多年的斷檔期，使得設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)和施工技術(shù)相對(duì)落后，在國(guó)內(nèi)的發(fā)展困難遠(yuǎn)多于其他國(guó)家。從現(xiàn)有的研究綜述和國(guó)內(nèi)外發(fā)展啟示上看，對(duì)BIM技術(shù)和裝配式建筑兩者緊密融合的文獻(xiàn)資料較少，大多從技術(shù)體系不足和優(yōu)化方面著手。而裝配式建筑結(jié)構(gòu)的核心就是“集成”，BIM技術(shù)更是突出信息的集成化，因此，加強(qiáng)對(duì)BIM技術(shù)的裝配式建筑集成應(yīng)用研究有著非常重要的意義。

1 裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系具體分類

該研究依據(jù)建筑材料的特點(diǎn)，將裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系分為以下3類。

1.1 混凝土結(jié)構(gòu)體系

混凝土結(jié)構(gòu)體系主要包括全預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)和疊合剪力墻結(jié)構(gòu)為代表的剪力墻體系、以現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)體系、現(xiàn)澆柱結(jié)構(gòu)體系以及預(yù)應(yīng)力裝配式框架體系為代表的裝配式框架體系、以日本HPC體系為代表的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系等。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)體系

鋼結(jié)構(gòu)體系包括輕鋼體系，例如鋼架和輕鋼門式體系以及框架體系，例如斜撐節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)型鋼框架和鋼管束組合結(jié)構(gòu)體系等。

1.3 木結(jié)構(gòu)體系

木結(jié)構(gòu)體系主要包括裝配式木混合結(jié)構(gòu)體系和純木結(jié)構(gòu)體系等。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑的應(yīng)用形式

2.1 設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

在設(shè)計(jì)階段，裝配式建筑結(jié)構(gòu)主要由生產(chǎn)廠家和建筑設(shè)計(jì)院聯(lián)合進(jìn)行，其建筑圖紙經(jīng)設(shè)計(jì)院進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，之后交給裝配式生產(chǎn)廠家進(jìn)行深化，再交由建筑設(shè)計(jì)院進(jìn)行結(jié)構(gòu)確定，準(zhǔn)確無誤后方可開展裝配施工。

裝配式建筑結(jié)構(gòu)對(duì)設(shè)計(jì)要求較高，設(shè)計(jì)院和生產(chǎn)廠家通過應(yīng)用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)參數(shù)資源共享，包括構(gòu)建尺寸、預(yù)制裝配率等，使雙方能充分了解專業(yè)流程的情況。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)施工階段的應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)施工階段，裝配式結(jié)構(gòu)可以通過結(jié)合BIM技術(shù)統(tǒng)一開展構(gòu)件吊裝、施工安裝和監(jiān)測(cè)等項(xiàng)目。施工前，一方面利用BIM技術(shù)可以模擬現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件施工，另一方面模擬現(xiàn)場(chǎng)資源投入和流程布置等，并在模擬過程中對(duì)施工方案進(jìn)行合理調(diào)整。這可以有效避免施工問題和安全事故發(fā)。

2.3 后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段的應(yīng)用

在后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段，BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑工程中，能對(duì)工程項(xiàng)目各構(gòu)件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和維護(hù)。例如針對(duì)損壞的構(gòu)件，BIM技術(shù)能提供全面性數(shù)據(jù)，并直接傳達(dá)給裝配式維修工廠，從而進(jìn)行智能制造和更換;對(duì)于需要加固的構(gòu)件，可以利用BIM技術(shù)模擬加固流程，從而制定合理有效的加固方案。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑中的集成應(yīng)用分析

3.1 構(gòu)建BIM平臺(tái)的裝配式建筑集成體系

建筑企業(yè)依托BIM技術(shù)和平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑全專業(yè)、全過程、全周期的集成應(yīng)用，與我國(guó)現(xiàn)代化裝配式建筑發(fā)展需要相同。BIM技術(shù)的應(yīng)用，一方面通過構(gòu)建裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工和運(yùn)營(yíng)管理等所有流程的信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)協(xié)同管理，在建筑流程中做減法，不僅節(jié)約了生產(chǎn)成本，還提高了工程效率。另一方面，依托BIM平臺(tái)，可以將裝配式建筑各個(gè)部件數(shù)據(jù)化、信息化，將有關(guān)建筑所有流程的信息集成到BIM平臺(tái)上，從而實(shí)現(xiàn)建筑信息的多維度化、透明化、共享化。

3.1.1 信息共享

建筑信息的共享促進(jìn)了建筑行業(yè)的發(fā)展，在裝配式建筑中應(yīng)用BIM技術(shù)，使建筑流程部署于云端，通過幾何模型描述方法和構(gòu)件控制參數(shù)、實(shí)時(shí)同步數(shù)據(jù)和集成化管理方法，能有效協(xié)調(diào)各個(gè)單位之間建筑方案設(shè)計(jì)、方案變更等溝通問題，并減少裝配式建筑在設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)以及機(jī)電等方面的沖突問題，以此提高裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。此外，建筑單位還可以建立合理的契約關(guān)系，包括利益分配制和信任制等，以此保證BIM信息在裝配式建筑工程各階段信息的合作與共享。

3.1.2 技術(shù)的集成化

一方面，BIM技術(shù)通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化接口，將建筑、機(jī)電、結(jié)構(gòu)以及裝修等專業(yè)軟件進(jìn)行技術(shù)集成，同時(shí)保持軟件開放性特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了“二次開發(fā)”。另一方面，BIM技術(shù)與GIS、3D技術(shù)、VR和云計(jì)算技術(shù)等相融合，對(duì)裝配式工程拼裝校對(duì)、質(zhì)量和安全管理、虛擬仿真以及智慧城市建設(shè)等方面進(jìn)行深入應(yīng)用，使建筑行業(yè)在BIM技術(shù)的應(yīng)用潛力有所期待。

3.1.3 管理協(xié)同

BIM平臺(tái)的構(gòu)建，可以使多個(gè)管理人員進(jìn)行不同施工階段，包括建筑、機(jī)電、結(jié)構(gòu)和裝修階段的協(xié)同設(shè)計(jì)，并能同時(shí)對(duì)各個(gè)專業(yè)階段的成果和質(zhì)量進(jìn)行管理。在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段建立BIM平臺(tái)，分析產(chǎn)業(yè)流程，可以經(jīng)過轉(zhuǎn)換輸入構(gòu)建出生產(chǎn)企業(yè)計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）系統(tǒng)，從而輸出裝配構(gòu)件產(chǎn)品。通過構(gòu)建信息管理平臺(tái)以及資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP），對(duì)生產(chǎn)企業(yè)的材料、資金、成品和庫(kù)存進(jìn)行管理和控制。通過實(shí)施更新信息，施工企業(yè)可以對(duì)施工場(chǎng)地布置、項(xiàng)目進(jìn)度等進(jìn)行優(yōu)化和管理，并能向設(shè)計(jì)方和生產(chǎn)方及時(shí)反饋項(xiàng)目實(shí)時(shí)進(jìn)度情況和施工過程中出現(xiàn)的問題等。綜上所述，BIM信息在裝配式建筑中的應(yīng)用特點(diǎn)呈現(xiàn)全周期性。

3.2 BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用

BIM技術(shù)的發(fā)展可以分為3個(gè)應(yīng)用層級(jí)，具體為：第一層構(gòu)建建筑對(duì)象模型;第二層，給予BIM模型協(xié)同;第三層，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的集成化。依據(jù)BIM技術(shù)發(fā)展層級(jí)特點(diǎn)，筆者提出未來BIM技術(shù)在裝配式建筑中的發(fā)展重點(diǎn)可分為以下3個(gè)階段。1）以技術(shù)研發(fā)和積累經(jīng)驗(yàn)的起步應(yīng)用階段。這個(gè)階段主要對(duì)BIM技術(shù)中軟件和建模技術(shù)進(jìn)行深度開發(fā)和應(yīng)用，并積累BIM技術(shù)軟件應(yīng)用于裝配式建筑工程各個(gè)階段的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，從而進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)施工流程。此外，依據(jù)裝配式建筑工程實(shí)際施工需要，加強(qiáng)裝配式建筑體系與BIM信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以及各個(gè)構(gòu)件參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面的研究工作。2）以市場(chǎng)擴(kuò)張和技術(shù)完善為發(fā)展動(dòng)力的成長(zhǎng)階段。在這個(gè)階段，BIM技術(shù)逐漸構(gòu)建起標(biāo)準(zhǔn)的信息數(shù)據(jù)格式，且BIM技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用效果越來越顯著，各個(gè)建筑單位開始加大應(yīng)用BIM技術(shù)應(yīng)用，并建立起科學(xué)的契約關(guān)系與溝通協(xié)同機(jī)制，大大提升了工程經(jīng)濟(jì)效益。例如，我國(guó)高層裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系得到成熟應(yīng)用，節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)優(yōu)化與改進(jìn)等。3）BIM技術(shù)超支集成化、信息化以及綠色化方向飛速發(fā)展，例如依托BIM平臺(tái)構(gòu)建建筑供應(yīng)鏈，與物聯(lián)網(wǎng)以及VR虛擬技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，研發(fā)和創(chuàng)新節(jié)能環(huán)保材料以及構(gòu)建起了智能城市建筑等。

4 結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)在裝配式建筑中的集成應(yīng)用，不僅能有效提高建筑施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，縮短工期等，還可以實(shí)現(xiàn)全周期性生產(chǎn)鏈，使裝配式建筑工程從設(shè)計(jì)階段一直到運(yùn)維階段聯(lián)系更加緊密。BIM技術(shù)的出現(xiàn)和使用，使得我國(guó)建筑行業(yè)在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化信息管理和經(jīng)濟(jì)效益飛速提高方面有著新的發(fā)展方向，更為建筑行業(yè)突破傳統(tǒng)瓶頸提供了技術(shù)保障。

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