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

李長(zhǎng)清

（中建三局集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430000）

1 BIM 技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工中重要性

隨著B(niǎo)IM 技術(shù)發(fā)展日益成熟，在建筑行業(yè)中逐漸得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。通過(guò)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)用BIM 技術(shù)，利用BIM 具備的各種技術(shù)功能優(yōu)勢(shì)，能夠促使以往裝配式建筑構(gòu)件施工精度不足、效率低下問(wèn)題得到有效的改善，提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平與質(zhì)量，因此有必要對(duì)BIM 技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用進(jìn)行探討分析，對(duì)于推動(dòng)裝配式建筑發(fā)展具有重要的意義。

2 BIM 技術(shù)發(fā)展及優(yōu)勢(shì)簡(jiǎn)析

BIM 英文全稱(chēng)為“Building Information Modeling ”，即建筑信息模型，這一理念最早于1975 年由美國(guó)“Chuck Eastman”教授提出，主要目的是對(duì)建筑建造設(shè)計(jì)進(jìn)行可視化分析，有效提升建筑工程建造效率。直到2002 年，隨著B(niǎo)IM的三維軟件成功研發(fā)，有效助推了BIM 技術(shù)在建筑行業(yè)領(lǐng)域及其他行業(yè)領(lǐng)域的落實(shí)應(yīng)用。BIM 貫穿于建筑從最初設(shè)計(jì)到竣工完成整個(gè)生命周期，它將建筑各種物理參數(shù)與功能性特征用數(shù)字化形式來(lái)體現(xiàn)，并借助三維數(shù)字技術(shù)，將建筑三維模型與建筑幾何/非幾何信息關(guān)聯(lián)在一起，有效實(shí)現(xiàn)了建筑信息資源共享。相對(duì)于傳統(tǒng)的CAD 制圖技術(shù)，BIM 技術(shù)將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙從“二維”變成了“三維”。即還未正式施工，就已經(jīng)能夠?qū)⒆罱K的設(shè)計(jì)“效果圖”以立體化的形式呈現(xiàn)出來(lái)，從而更加便于工程項(xiàng)目各參與方直接以虛擬效果圖為依據(jù)，共同進(jìn)行探討分析，并結(jié)合實(shí)際需求，對(duì)各種結(jié)構(gòu)信息參數(shù)進(jìn)行調(diào)增，使其滿(mǎn)足自身要求，可有效防止具體落實(shí)階段出現(xiàn)過(guò)多施工變更，對(duì)于施工成本節(jié)約具有重要的意義。另一方面，BIM 技術(shù)具備參數(shù)化、可視化以及信息關(guān)聯(lián)性?xún)?yōu)勢(shì)，可以將建筑不同結(jié)構(gòu)部位信息有效關(guān)聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)信息資源共享，并且一處參數(shù)發(fā)生變化，其他相關(guān)信息也會(huì)隨之變動(dòng)，更有利于負(fù)責(zé)不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)人員借助這一平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)彼此間的協(xié)同與交流，還可以方便設(shè)計(jì)人員在他人設(shè)計(jì)成果基礎(chǔ)之上，做好屬于自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)信息優(yōu)化，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供有力地保障[1]。

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

3.1 BIM 技術(shù)在構(gòu)件制造中的應(yīng)用

預(yù)制構(gòu)件的制造是開(kāi)展裝配式建筑構(gòu)件施工的基礎(chǔ)，而傳統(tǒng)預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)圖紙是基于二維的CAD 圖紙制作而成，在實(shí)際進(jìn)行交底時(shí)，受圖紙專(zhuān)業(yè)性影響，造成了設(shè)計(jì)人員與生產(chǎn)技術(shù)人員之間溝通交流障礙，前者很難向后者完全清晰的表達(dá)出設(shè)計(jì)意圖，很容易出現(xiàn)在構(gòu)件生產(chǎn)完成后，才發(fā)現(xiàn)構(gòu)件成品不符合實(shí)際要求，需要重新返工，造成大量資源損失。而通過(guò)應(yīng)用BIM 模型，在裝配式建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)院就可以直接與構(gòu)件生產(chǎn)廠家完成對(duì)接，通過(guò)BIM 模型的參數(shù)化展現(xiàn)，方便廠家更加直觀的了解構(gòu)件信息，生產(chǎn)人員也可以成功跨越專(zhuān)業(yè)障礙，更好的與設(shè)計(jì)師進(jìn)行溝通與交流，全面掌握設(shè)計(jì)意圖，從而有效提升構(gòu)件制造的準(zhǔn)確性，提高構(gòu)件生產(chǎn)效率。不僅如此，BIM 技術(shù)還可以與RFID 技術(shù)相結(jié)合，從而方便生產(chǎn)廠家從模型中直接提取預(yù)制構(gòu)件各種參數(shù)信息，例如構(gòu)件幾何尺寸、材料種類(lèi)、數(shù)量等，結(jié)合這些信息，準(zhǔn)確計(jì)算出原材料需求量，并以此為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)原材料采購(gòu)計(jì)劃與構(gòu)件生產(chǎn)計(jì)劃的制定，從而可以有效減少待工、待料的現(xiàn)象發(fā)生，還有利于實(shí)現(xiàn)構(gòu)件生產(chǎn)成本精準(zhǔn)化控制，避免資源浪費(fèi)。

在構(gòu)件完成制造生產(chǎn)后，便進(jìn)入到構(gòu)件運(yùn)輸階段，在該階段中，需要考慮到兩個(gè)問(wèn)題，一是時(shí)間，由于在運(yùn)輸路線中，實(shí)際路況屬于不確定因素，并且有的預(yù)制構(gòu)件可能受當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)限制，無(wú)法及時(shí)運(yùn)輸至裝配式建筑構(gòu)件施工現(xiàn)場(chǎng)，因此需要充分考慮時(shí)間因素，提前做好時(shí)間規(guī)劃，防止對(duì)正常施工進(jìn)度造成影響。另一方面，還應(yīng)考慮運(yùn)輸空間問(wèn)題，一些構(gòu)件實(shí)際體積較大，并且在運(yùn)輸過(guò)程中易損壞，因此也需要提前做好運(yùn)輸空間規(guī)劃，科學(xué)合理安排不同類(lèi)型的運(yùn)輸車(chē)輛，確保預(yù)制構(gòu)件平穩(wěn)運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，防止出現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件缺乏或積壓?jiǎn)栴}。針對(duì)于上述兩中問(wèn)題，可以通過(guò)利用基于BIM 技術(shù)的構(gòu)件信息控制系統(tǒng)，并與預(yù)制構(gòu)件管理系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)施預(yù)制構(gòu)件裝載運(yùn)輸預(yù)演，提前了解到構(gòu)件運(yùn)輸過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，并做好準(zhǔn)備預(yù)防工作，確保預(yù)制構(gòu)件平穩(wěn)運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。

3.2 BIM 技術(shù)在施工平面布置中的應(yīng)用

（1） 預(yù)制構(gòu)件的存儲(chǔ)管理。在將預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸至裝配式建筑施工現(xiàn)場(chǎng)后，需要做好預(yù)制構(gòu)件的合理存儲(chǔ)。通常情況下，相對(duì)于傳統(tǒng)建筑施工場(chǎng)地，裝配式建筑施工場(chǎng)地不會(huì)太大，因此不宜存放過(guò)多的預(yù)制構(gòu)件，需要結(jié)合實(shí)際施工進(jìn)度，做好構(gòu)件的進(jìn)場(chǎng)數(shù)量與時(shí)間的科學(xué)合理控制。然而無(wú)論是預(yù)制構(gòu)件的分類(lèi)存儲(chǔ)，還是預(yù)制構(gòu)件的分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，都會(huì)消耗大量人力物力，很容易出現(xiàn)各種問(wèn)題。而通過(guò)應(yīng)用BIM 技術(shù)，并與RFID 技術(shù)相結(jié)合，在預(yù)制構(gòu)件制造生產(chǎn)階段，生產(chǎn)工人就已經(jīng)將RFID 芯片植入預(yù)制構(gòu)件之中，因此只需要負(fù)責(zé)預(yù)制構(gòu)件物流配送、存儲(chǔ)的工作人員讀取RFID 芯片中的信息，就可以直接完成預(yù)制構(gòu)件的驗(yàn)收，有效節(jié)約時(shí)間人力成本。在實(shí)際進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件吊裝過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用BIM 技術(shù)，技術(shù)人員可以直接獲取綜合信息，可以預(yù)先確定安裝位置等信息的準(zhǔn)確性，再進(jìn)行拼接、吊裝，有效提升了構(gòu)件安裝的準(zhǔn)確性與效率。

（2） 施工場(chǎng)地布置。裝配式建筑通常由大量裝配式構(gòu)件拼裝而成，同時(shí)受施工區(qū)域空間所限，需要做好合理的施工場(chǎng)地布置，才能夠保證后續(xù)預(yù)制構(gòu)件吊裝平穩(wěn)順利進(jìn)行。在實(shí)際進(jìn)行施工場(chǎng)地布置時(shí)，需要重點(diǎn)考慮到以下幾點(diǎn)因素：①塔吊位置布置。塔吊布置是裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，塔吊布置位置精確與否，將直接關(guān)系到預(yù)制構(gòu)件吊裝的準(zhǔn)確性，在實(shí)際預(yù)制構(gòu)件施工實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因塔吊位置設(shè)置不合理，出現(xiàn)二次倒運(yùn)構(gòu)件問(wèn)題，對(duì)于整體施工進(jìn)度帶來(lái)了嚴(yán)重的影響。因此在實(shí)際進(jìn)行塔吊布置時(shí)，需要結(jié)合施工實(shí)際合理確定塔吊型號(hào)、作業(yè)范圍，保證其滿(mǎn)足施工要求，并借助三維激光掃描技術(shù)，制定出多個(gè)塔吊布設(shè)方案，最后借助BIM 技術(shù)，對(duì)不同布設(shè)方案進(jìn)行BIM 模擬，從中選擇最優(yōu)方案。②預(yù)制構(gòu)件的存放，該問(wèn)題上文已有說(shuō)明，此處需強(qiáng)調(diào)的是，預(yù)制構(gòu)件的存儲(chǔ)應(yīng)結(jié)合實(shí)際建筑需求而定，同時(shí)還要充分考慮存儲(chǔ)位置是否交通擁堵等問(wèn)題。③要做好施工場(chǎng)地內(nèi)構(gòu)件運(yùn)輸?shù)囊?guī)劃，防止在實(shí)際進(jìn)行卸車(chē)、吊裝時(shí)，對(duì)其他施工作業(yè)造成一定影響。通過(guò)應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬，充分考慮不同的施工方案，做好對(duì)方案對(duì)比，并從中選擇一個(gè)最佳的施工平面布置方案[2]。

3.3 BIM 技術(shù)在施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理中的應(yīng)用

在實(shí)際進(jìn)行裝配式建筑構(gòu)件施工過(guò)程中，質(zhì)量管理發(fā)揮著重要的作用，它能夠有效防止在安裝過(guò)程中一些失誤、偏差問(wèn)題出現(xiàn)，有效保障裝配的建筑質(zhì)量。通過(guò)應(yīng)用BIM 技術(shù)，施工單位可以直接對(duì)施工計(jì)劃進(jìn)行模擬分析，并通過(guò)關(guān)聯(lián)時(shí)間及3D 模型，實(shí)現(xiàn)4D 施工模型的成功建立，從而能夠立足于不同施工階段，運(yùn)用可視化對(duì)施工進(jìn)程進(jìn)行模擬，實(shí)施跟蹤施工質(zhì)量變化，更加直觀的模擬顯示實(shí)際施工過(guò)程，實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量的全過(guò)程監(jiān)管控制。通過(guò)應(yīng)用BIM 模型，施工人員能夠更加直觀的了解到構(gòu)件類(lèi)型、尺寸等信息，分有效防止安裝錯(cuò)誤問(wèn)題發(fā)生，提高安裝質(zhì)量。除此之外，在實(shí)際應(yīng)用BIM 技術(shù)過(guò)程中，通過(guò)利用移動(dòng)設(shè)備，例如智能手機(jī)、平板電腦等，結(jié)合云計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及RFID 技術(shù)等，施工管理人員可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控查看施工狀況，并對(duì)施工狀況進(jìn)行異地指導(dǎo)，促使得現(xiàn)場(chǎng)人員能夠更加順利的實(shí)現(xiàn)構(gòu)件定位與吊裝，有效保障施工質(zhì)量。在施工安全管理方面，通過(guò)應(yīng)用BIM 技術(shù)，能夠通過(guò)對(duì)施工模擬，快速識(shí)別部分安全隱患，在BIM 模型的幫助下，不僅能夠更加直觀的認(rèn)識(shí)到施工現(xiàn)場(chǎng)外形特征，相關(guān)施工技術(shù)人員也可以對(duì)施工方案進(jìn)行提前檢驗(yàn)，有效消除施工安全隱患。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工是一項(xiàng)復(fù)雜系統(tǒng)的工作，采用傳統(tǒng)的施工技術(shù)，不僅會(huì)耗費(fèi)大量人力物力，同時(shí)施工質(zhì)量也難以得到有效保證，通過(guò)在實(shí)際施工中應(yīng)用BIM 技術(shù)，能夠有效簡(jiǎn)化施工難度，節(jié)省施工資源，提高施工效率，有效推動(dòng)我國(guó)裝配式建筑實(shí)現(xiàn)更好的應(yīng)用推廣與普及。