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

鄭 偉 胡 彬 廖志勇

（1．遂寧廣利工業(yè)發(fā)展有限公司，四川 遂寧 629000；2．四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 遂寧 629000）

1 BIM技術(shù)的相關(guān)技術(shù)要點和內(nèi)涵

1.1 BIM的概念

BIM技術(shù)是指建立基于3D技術(shù)的相應(yīng)數(shù)字模型，并通過改進建設(shè)項目信息的方式，為建筑工程施工單位提供完善的技術(shù)支撐，即建筑信息模型技術(shù)。其中BIM技術(shù)中的相應(yīng)建模技術(shù)，能夠極大地提升建筑施工人員的工作效率，并且優(yōu)化內(nèi)部工作結(jié)構(gòu)，給項目的施工提供安全保障。

1.2 BIM的技術(shù)在制造建筑領(lǐng)域的特點

BIM技術(shù)具有協(xié)調(diào)、虛擬、可視化和優(yōu)化的特點。其中，可視化意味著BIM技術(shù)可以直接在建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息中提取相應(yīng)的幾何和物理信息。通過數(shù)字建模的方式，優(yōu)化建筑施工項目的各個階段，為建筑設(shè)計人員提供完善的建筑方案和施工圖紙。BIM技術(shù)憑借自身完善的性能，不需要借助其他的軟件工具，就可以建立可視化的數(shù)字模型。BIM技術(shù)主要依托于BIM建模軟件平臺。其中有完善的建筑結(jié)構(gòu)施工信息和參數(shù)，能夠直接建立相應(yīng)的建筑施工圖，可以為建筑施工人員提供可視化的操作界面，其中動態(tài)施工模擬和日照分析模擬極大地保障了建設(shè)項目的設(shè)計階段的順利進行。建筑設(shè)計人員應(yīng)當根據(jù)實際的生產(chǎn)需要，選擇相應(yīng)的BIM建模軟件，進行相關(guān)的操作。協(xié)調(diào)性是指由于建筑工程的設(shè)計方、施工方、管理方存在不同的工作交叉。BIM技術(shù)具有良好的施工協(xié)調(diào)性，例如在進行建筑結(jié)構(gòu)碰撞系統(tǒng)測試時，BIM模型能夠?qū)φ{(diào)試過程中相應(yīng)的參數(shù)快速進行反饋，有利于設(shè)計和施工人員根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)及時有效的溝通。BIM建模技術(shù)，支持不同利益相關(guān)方在施工各階段的相關(guān)要求，有利于在建筑施工過程中進行設(shè)計圖的修改和更新，方便設(shè)計圖完善。并且可以使建筑項目順利進行而不受時間和空間的限制。BIM技術(shù)能夠以圖紙的形式進行展示，方便施工項目的設(shè)計方與業(yè)主方進行及時有效的溝通，降低施工難度和成本，保證施工項目最終的質(zhì)量。虛擬性是指BIM技術(shù)可以在建筑結(jié)構(gòu)施工的過程中，進行各項目的仿真工作，尤其是在設(shè)計、運營管理和施工階段，起著非常關(guān)鍵的作用。在項目設(shè)計階段，建筑施工人員可以利用BIM的虛擬特性進行一系列模擬實驗。例如模擬熱傳導(dǎo)、模擬緊急疏散、模擬節(jié)能特性、模擬應(yīng)急情況等。

2 當前我國裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工存在的問題

由于我國裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工跟國外發(fā)達國家相比，起步較晚，還處于初級階段，很多技術(shù)并不完善，受到現(xiàn)有的設(shè)備、技術(shù)和相關(guān)理論的限制，很難進行科學(xué)有效的裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工工作。目前，中國裝配式房屋的建設(shè)成本遠高于現(xiàn)澆建筑，并存在諸多制約因素。

2.1 施工標準不完善

由于我國裝配式建筑施工相關(guān)的標準并不完善，缺少相應(yīng)的配套政策和優(yōu)惠政策，到目前為止，還沒有形成科學(xué)統(tǒng)一的標準，不能進行大規(guī)模的推廣，形成相應(yīng)的規(guī)模效應(yīng)。直到最近，我國為了優(yōu)化裝配式建筑結(jié)構(gòu)才開始公開征求意見，其中技術(shù)規(guī)范、消耗量定額和評價標準依舊不夠成熟，引入時存在一定滯后，影響了現(xiàn)有預(yù)制建筑結(jié)構(gòu)的施工工作。政府對企業(yè)的支持不足，缺乏激勵措施。由于目前我國政府沒有對裝配式建筑進行相應(yīng)的宣傳工作，消費者對裝配式建筑的安全性、可靠性和穩(wěn)定性還存在懷疑的態(tài)度。許多消費者不愿意購買裝配式建筑，這極大地限制了市場上裝配式建筑項目的推廣。此外，作為一種新型住宅建筑模型，裝配式建筑需要政府在早期階段進行一定的財政和政策支持。但是目前我國在稅收、金融、技術(shù)、土地等方面尚未提供全面的優(yōu)惠政策，而且獎勵措施也比較缺乏。因此，建筑公司的裝配式建筑結(jié)構(gòu)工程難以有效實施。國家對裝配式房屋建筑征稅不合理，目前裝配式建筑的預(yù)制件征稅為18%，而其他建筑材料只有4%，這種差別化的稅收政策極大地影響了建設(shè)單位開展裝配式建筑施工的積極性。裝配式建筑預(yù)制件的投資非常大，這又增加了建筑成本，使得裝配式建筑結(jié)構(gòu)的施工工作存在很多障礙。

2.2 裝配式建筑的施工系統(tǒng)不完善

傳統(tǒng)項目設(shè)計和施工分離。由于我國目前在項目采購時，依舊采用了平行發(fā)包的方式進行相應(yīng)的招標工作，將建筑施工的設(shè)計、施工、設(shè)備安裝等階段分別與不同的設(shè)計公司和建筑公司簽訂合同，相應(yīng)的施工工作是在不使用總承包方法的情況下進行的。裝配式建筑施工需要統(tǒng)一的設(shè)計，生產(chǎn)和施工?？偝邪髽I(yè)必須擁有較強的自主設(shè)計能力和生產(chǎn)能力，依靠先進的施工技術(shù)和完善的設(shè)備進行相應(yīng)的施工工作。然而目前市場上具有成熟完善的裝配式建筑施工能力的企業(yè)并不多，這就影響了建筑施工項目很難統(tǒng)一地進行展開。其次，裝配式住宅建筑結(jié)構(gòu)并不完善，因為目前我國主要采用現(xiàn)澆方式進行住宅建設(shè)。房屋結(jié)構(gòu)主要采用傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)，或少量的鋼結(jié)構(gòu)和磚結(jié)構(gòu)，沒有采用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)。這就導(dǎo)致了預(yù)制建筑項目市場有限，應(yīng)用空間狹窄，難以發(fā)揮自身的優(yōu)勢。

2.3 預(yù)制建筑的施工標準不統(tǒng)一

由于缺乏完善的預(yù)制構(gòu)件標準體系，導(dǎo)致了市場上預(yù)制構(gòu)件的占有率很低，通用部件非常少，給施工項目帶來了采購方面的困難。根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，目前日本已經(jīng)建立了1萬多種預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)品庫，其中包括外維護部件、內(nèi)裝飾部件、結(jié)構(gòu)部件、設(shè)備部件、機械部件等，每個預(yù)制構(gòu)件都具有統(tǒng)一的標準規(guī)范。正是由于外國在裝配式建筑施工領(lǐng)域，根據(jù)實際的施工需要建立了完善的預(yù)制件數(shù)據(jù)庫，裝配式建筑才能迅速發(fā)展。產(chǎn)品供應(yīng)商可以根據(jù)相應(yīng)的標準，進行預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)。這為裝配式建筑的施工單位帶來了極大的便利。但是我國目前只有很少的企業(yè)能夠進行預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計和生產(chǎn)。這種情況對裝配式房屋建筑項目的系列化和規(guī)模化發(fā)展非常不利。例如現(xiàn)場預(yù)制構(gòu)件的布置擺放、選擇起重機位置、預(yù)制構(gòu)建的連接、機械的作業(yè)方式、預(yù)制構(gòu)件的精準度檢測等方面缺乏完善的技術(shù)理論支撐，很多施工人員根據(jù)以往的經(jīng)驗，很難保證建設(shè)項目的最終質(zhì)量，而且目前中國在預(yù)制建筑的建設(shè)中，缺乏相應(yīng)的人才，并且信息技術(shù)落后。這使得裝配式建筑結(jié)構(gòu)的施工工作在短期內(nèi)變得更加困難且難以改進。

3 BIM技術(shù)在裝配工程項目中的應(yīng)用

3.1 完善BIM技術(shù)在設(shè)計階段的應(yīng)用

BIM技術(shù)主要通過BIM建模軟件平臺進行裝配工程設(shè)計工作。設(shè)計人員可以利用這項技術(shù)進行信息建模，將建模軟件中的相應(yīng)數(shù)據(jù)與實際建筑施工結(jié)構(gòu)的參數(shù)進行對比，從而保證建設(shè)項目可以順利、高效地進行。在傳統(tǒng)的建筑過程中，由于建筑設(shè)計者通常是按照圖紙進行平面設(shè)計的，然后再進行立體化的模型搭建，最后，根據(jù)施工的實際情況修改設(shè)計圖紙。這種工作方式導(dǎo)致了設(shè)計階段存在著大量的技術(shù)誤差，同時效率也難以提升。通過 BIM技術(shù)可以改變以往工作方式的弊端，施工設(shè)計人員能夠?qū)⒃O(shè)計圖紙的參數(shù)信息進行直觀的模擬，無須根據(jù)圖紙重復(fù)比較和修改，從而大大提高了工作效率。因此，BIM技術(shù)在建筑工程的設(shè)計階段起著重要作用。建筑模型的構(gòu)建是為了保障建筑設(shè)計人員能夠進行便利的操作，由于BIM技術(shù)為設(shè)計者提供了非常容易操作的人機交互界面，不僅能夠滿足設(shè)計者實際的工作需要，同時能夠保障模型的各項數(shù)據(jù)跟實際建設(shè)施工的數(shù)據(jù)相匹配，從而提高建筑工程的技術(shù)精度。

3.2 完善BIM技術(shù)在生產(chǎn)階段的應(yīng)用

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)的施工過程中，施工人員使用BIM技術(shù)將生產(chǎn)所需的預(yù)制構(gòu)件的相關(guān)材料參數(shù)信息上傳到BIM數(shù)據(jù)平臺。這樣不僅能夠保證裝配式建筑結(jié)構(gòu)預(yù)制件供應(yīng)商能夠根據(jù)信息，及時有效進行反饋，保證BIM模型相關(guān)參數(shù)可以滿足實際施工需要，使得裝配式建筑結(jié)構(gòu)的施工工程順利進行，避免參數(shù)問題而影響施工進度等現(xiàn)象的發(fā)生。為了在裝配式建筑的構(gòu)造中最大限度地保證各種類型的預(yù)制構(gòu)件可以實現(xiàn)實際的工作需求。相關(guān)工作人員需要使用BIM技術(shù)對建造裝配式建筑所需的預(yù)制構(gòu)件進行參數(shù)化審核。同時利用RFID芯片，調(diào)整修改預(yù)制件的材質(zhì)和尺寸，達到實際的施工需求。通過完善的 BIM數(shù)據(jù)庫，可以為后續(xù)的工作進展提供便利的條件，同時能夠保障施工方和產(chǎn)品供應(yīng)商能夠及時有效的溝通，確保裝配式建筑的施工技術(shù)和供應(yīng)配件能夠滿足實際施工需要

3.3 完善BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用

裝配式建筑施工單位的工作人員應(yīng)采用BIM技術(shù)對現(xiàn)場施工環(huán)境進行全方位嚴格管理。在以往的建筑施工過程中，由于所需要的預(yù)制件數(shù)量較多，并且材質(zhì)、類型等方面存在著一定的差異。常常因為擺放和編制的不規(guī)范，導(dǎo)致了施工項目進度受到影響，并且整體的施工質(zhì)量也會難以保障。因此，采用BIM技術(shù)進行預(yù)制建筑施工管理可以有效地減少這些問題。工作人員可以對施工現(xiàn)場中的細節(jié)進行真實有效的模擬管理，施工場地部署和管理計劃能夠協(xié)調(diào)統(tǒng)一進行，避免工作人員因為操作不規(guī)范帶來的各種問題，減少二次處理，提高工作效率，并能夠有效地控制人力成本。利用BIM技術(shù)和RFID技術(shù)，施工管理人員可以充分優(yōu)化裝配結(jié)構(gòu)管理模式，及時了解施工過程各個階段的實際信息，并做出相應(yīng)的調(diào)整和控制，這確保了裝配式建筑項目可以科學(xué)有效地進行。

4 結(jié)語

裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)對于完善我國建筑項目有著重要的意義，然而現(xiàn)階段存在著預(yù)配件規(guī)格不統(tǒng)一，相關(guān)管理體系不完善等問題，為了有效地解決這些缺點，BIM技術(shù)應(yīng)該被廣泛應(yīng)用于裝配式建筑結(jié)構(gòu)的建設(shè)中。BIM技術(shù)憑借自身良好的可視化、模擬化和優(yōu)化性等特點，能夠極大地提升施工效率，保障施工項目的質(zhì)量。工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)根據(jù)實際施工需求和BIM軟件的特點，改進施工過程的設(shè)計、生產(chǎn)和施工階段。確保施工的各個方面都能有序開展，從而促進裝配式建筑結(jié)構(gòu)行業(yè)的不斷發(fā)展。