基于BIM技術(shù)的裝配式建筑施工進(jìn)度控制方法

陳 墨

(安徽工業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230051)

建筑業(yè)是國(guó)家經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)之一，傳統(tǒng)的建筑方式存在污染環(huán)境、消耗資源嚴(yán)重、工作人員強(qiáng)度大、工程質(zhì)量差以及安全保障不到位等問(wèn)題。在現(xiàn)今經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的背景下，建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)也是必然趨勢(shì)。裝配式建筑指的是將傳統(tǒng)建筑方式中的大量現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)工作轉(zhuǎn)移到工廠進(jìn)行，在工廠加工制作建筑用構(gòu)件與配件，例如墻板、陽(yáng)臺(tái)、樓梯、樓板等，將其運(yùn)輸至建筑施工現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)可靠的連接方式在現(xiàn)場(chǎng)裝配安裝的建筑方式。裝配式建筑具有很多優(yōu)勢(shì)，例如降低環(huán)境污染、加快建筑周期、提升工人素質(zhì)，推動(dòng)高新科技技術(shù)在建筑業(yè)的應(yīng)用，加強(qiáng)建筑信息化管理的程度。自改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)家對(duì)建筑業(yè)的重視程度逐漸增加，并出臺(tái)一系列相關(guān)政策，其中明確指出“我國(guó)爭(zhēng)取在十年之內(nèi)，將裝配式建筑在建筑業(yè)中的占比提高到30%”，由此可見(jiàn)，裝配式建筑是我國(guó)建筑業(yè)未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)[1]。

裝配式建筑雖然具有很多優(yōu)勢(shì)，但是在我國(guó)發(fā)展時(shí)間較晚，相較于發(fā)達(dá)國(guó)家，還存在著較大的差距?，F(xiàn)今，我國(guó)裝配式建筑施工過(guò)程中依然存在著眾多阻礙因素。工期延誤就是其中一項(xiàng)嚴(yán)重的阻礙因素，一直困擾著裝配式建筑企業(yè)[2]。在理論上分析，裝配式建筑相較于傳統(tǒng)建筑可以節(jié)約工期約30%，但是裝配式建筑需要涉及眾多參與方，例如業(yè)主方、運(yùn)輸方、構(gòu)件生產(chǎn)方以及施工方等，施工過(guò)程也被分解為預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工等多個(gè)階段，施工工序也愈加復(fù)雜。裝配式建筑施工進(jìn)度延誤已經(jīng)成為了影響裝配式建筑發(fā)展的第一大阻礙因素。因此，如何控制裝配式建筑施工進(jìn)度成為現(xiàn)今研究的重點(diǎn)問(wèn)題[3]。

現(xiàn)有的裝配式建筑施工進(jìn)度控制方法存在著進(jìn)度控制顆粒度低的問(wèn)題，為了解決這一問(wèn)題，提出基于BIM技術(shù)的裝配式建筑施工進(jìn)度控制方法研究。BIM技術(shù)是建筑業(yè)信息化的代表，BIM技術(shù)的出現(xiàn)為裝配式建筑提供了一個(gè)新的技術(shù)支撐，該技術(shù)以其高度的信息集成水平，使裝配式建筑施工更加協(xié)調(diào)、信息化程度更高。BIM技術(shù)的應(yīng)用，提升了裝配式建筑施工進(jìn)度控制能力，加快我國(guó)建筑業(yè)的工業(yè)化發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4]。BIM技術(shù)作為一種3D數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，在建筑領(lǐng)域應(yīng)用較多。利用BIM技術(shù)可以有效管理建筑項(xiàng)目中設(shè)計(jì)方、建筑方、施工方等所有參與方的管理信息，并且科學(xué)管控建筑項(xiàng)目全生命周期內(nèi)的運(yùn)行信息。

將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑中，可以提高裝配式建筑設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確的性和效率，增加建筑構(gòu)件生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)性。通過(guò)詳細(xì)的施工階段劃分和施工進(jìn)度影響因素設(shè)置，解決裝配式建筑施工進(jìn)度控制的顆粒度問(wèn)題。以增加劃分精細(xì)度的方式提高進(jìn)度控制顆粒度。

1 裝配式建筑施工進(jìn)度控制方法研究

1.1 施工進(jìn)度影響因素指標(biāo)體系建立

裝配式建筑施工工序較為復(fù)雜，可以劃分為三個(gè)階段，具體劃分情況如圖1所示。

圖1 裝配式建筑施工階段劃分圖

此次從人員因素、工程相關(guān)因素、機(jī)械因素、業(yè)主方因素、資源因素、承包商因素以及外部環(huán)境因素這七個(gè)維度建立了裝配式建筑施工進(jìn)度影響因素指標(biāo)體系，共具有二十四個(gè)二級(jí)指標(biāo)，具體施工進(jìn)度影響因素選取情況如表1所示。

表1 裝配式建筑施工進(jìn)度影響因素表

如表1所示，選取的施工進(jìn)度影響因素共同構(gòu)成指標(biāo)體系，為施工進(jìn)度控制的實(shí)現(xiàn)做準(zhǔn)備工作[5]。

1.2 施工進(jìn)度影響因素權(quán)重計(jì)算

以上述建立的施工進(jìn)度影響因素指標(biāo)體系為依據(jù)，基于ANP算法計(jì)算每個(gè)影響因素的權(quán)重值，為BIM建模提供精確的信息支撐[6]。

ANP算法通過(guò)生成綜合影響關(guān)系矩陣，計(jì)算影響因素的權(quán)重值，綜合影響關(guān)系矩陣公式表示為

(1)

其中，T表示綜合影響關(guān)系矩陣；D表示標(biāo)準(zhǔn)化直接影響矩陣；aij表示因素對(duì)因素的影響程度。

七個(gè)維度下二十四個(gè)施工進(jìn)度影響因素權(quán)重值如表2所示，其中，承包商因素權(quán)重值占36.358%，在七個(gè)維度中排名第一，構(gòu)件安裝時(shí)間長(zhǎng)，出現(xiàn)吊裝錯(cuò)誤影響因素權(quán)重值為27.701%，在二十四個(gè)影響因素中排名第一。

表2 施工進(jìn)度影響因素權(quán)重值表

如表2所示，完成了施工進(jìn)度影響因素權(quán)重的計(jì)算，為施工進(jìn)度控制的實(shí)現(xiàn)提供數(shù)據(jù)支撐。

1.3 BIM建模

以上述得到的施工進(jìn)度影響因素權(quán)重值為基礎(chǔ)，引入BIM技術(shù)，構(gòu)建BIM模型[7]。模型具體構(gòu)建過(guò)程如下所示。

BIM模型構(gòu)建過(guò)程中，采用Autodesk系統(tǒng)BIM軟件Revit和Navisworks，通過(guò)項(xiàng)目控制軟件MSProject編制進(jìn)度計(jì)劃。其中，應(yīng)用Revit創(chuàng)建三維模型，應(yīng)用Navisworks關(guān)聯(lián)模型各類(lèi)信息，應(yīng)用MSProject編制施工進(jìn)度計(jì)劃，以此為基礎(chǔ)，模擬裝配式建筑施工過(guò)程，動(dòng)態(tài)展示施工過(guò)程[8]。

BIM模型構(gòu)建步驟如下。

步驟一：三維模型構(gòu)建。

應(yīng)用Revit軟件，三維模型構(gòu)建流程為：新建項(xiàng)目-設(shè)置定位信息-制作構(gòu)件，例如柱、外墻、板等-制作門(mén)窗-繪制樓梯-設(shè)計(jì)視圖-完成。

步驟二：編制施工進(jìn)度計(jì)劃。

裝配式建筑主要是依據(jù)構(gòu)件類(lèi)型將施工過(guò)程進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解，得到多個(gè)WBS工作包，以此為基礎(chǔ)，編制施工進(jìn)度計(jì)劃。

步驟三：關(guān)聯(lián)施工進(jìn)度信息。

在Navisworks軟件中加載三維模型，導(dǎo)入Revit軟件中的文件，保證構(gòu)件集與工作包劃分一致，實(shí)現(xiàn)PC構(gòu)件與施工進(jìn)度計(jì)劃的自動(dòng)關(guān)聯(lián)。

步驟四：裝配式建筑施工過(guò)程模擬。

開(kāi)啟Navisworks軟件的模擬功能，對(duì)裝配式建筑整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬。

通過(guò)上述步驟完成了BIM模型的構(gòu)建，為下述施工進(jìn)度控制提供模型支持[9]。

1.4 施工進(jìn)度控制

以上述構(gòu)建的BIM模型為基礎(chǔ)，搭建裝配式建筑施工進(jìn)度控制框架，分析施工進(jìn)度控制要點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑施工進(jìn)度的控制，基于BIM技術(shù)的裝配式建筑施工進(jìn)度控制框架如圖2所示。

圖2 基于BIM技術(shù)的裝配式建筑施工進(jìn)度控制框架圖

以圖2為基礎(chǔ)，分析施工進(jìn)度控制要點(diǎn)，主要為：增強(qiáng)參與方的信息溝通，自動(dòng)采集施工進(jìn)度數(shù)據(jù)，可視化控制過(guò)程，減少構(gòu)件二次倒運(yùn)以及監(jiān)控施工構(gòu)件安裝時(shí)間[10]。

通過(guò)上述過(guò)程完成了基于BIM技術(shù)的裝配式建筑施工進(jìn)度的控制，推動(dòng)了裝配式建筑的可持續(xù)發(fā)展[11]。

2 進(jìn)度控制顆粒度測(cè)試

上述過(guò)程實(shí)現(xiàn)了基于BIM技術(shù)的裝配式建筑施工進(jìn)度控制方法的設(shè)計(jì)，為了驗(yàn)證提出方法的性能，設(shè)計(jì)仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下所示。

2.1 測(cè)試對(duì)象選取

選取某項(xiàng)目集居住、物業(yè)管理與社區(qū)活動(dòng)等配套服務(wù)用房為一體的商品用房，該項(xiàng)目采用的是裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)體系，建筑總面積為530平方米左右。項(xiàng)目效果圖如圖3所示。

圖3 項(xiàng)目效果圖

2.2 BIM模型創(chuàng)建

由于時(shí)間限制，此文選取項(xiàng)目的某號(hào)樓的標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)行施工進(jìn)度控制測(cè)試。應(yīng)用Revit軟件繪制某號(hào)樓以及標(biāo)準(zhǔn)層的三維詳圖，方便后期施工進(jìn)度控制過(guò)程中，相關(guān)工作人員可以實(shí)時(shí)查看構(gòu)件的結(jié)構(gòu)與基本屬性，同時(shí)為構(gòu)件編碼，以此為基礎(chǔ)，獲取構(gòu)件的進(jìn)度狀態(tài)、位置等信息。

某號(hào)樓BIM模型示意圖如圖4所示。

圖4 某號(hào)樓BIM模型示意圖

標(biāo)準(zhǔn)層構(gòu)件拆分示意圖如圖5所示。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)層構(gòu)件拆分示意圖

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

依據(jù)上述選取的測(cè)試對(duì)象，構(gòu)建的BIM模型進(jìn)行測(cè)試，得到進(jìn)度控制顆粒度參數(shù)對(duì)比情況如表3所示。

表3 進(jìn)度控制顆粒度參數(shù)對(duì)比情況表

常規(guī)情況下，進(jìn)度控制顆粒度參數(shù)越大，表明方法的進(jìn)度控制顆粒度越高，也就是說(shuō)，該方法的進(jìn)度控制更加精細(xì)。如表3數(shù)據(jù)顯示，提出方法的進(jìn)度控制顆粒度參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于現(xiàn)有方法，其最大值可以達(dá)到11.46。

測(cè)試結(jié)果顯示：與現(xiàn)有的裝配式建筑施工進(jìn)度控制方法相比較，提出的裝配式建筑施工進(jìn)度控制方法極大的提升了進(jìn)度控制顆粒度，充分說(shuō)明提出的裝配式建筑施工進(jìn)度控制方法具備更好的控制效果。

結(jié)語(yǔ)

提出的裝配式建筑施工進(jìn)度控制方法極大的提升了進(jìn)度控制顆粒度，推動(dòng)了裝配式建筑的可持續(xù)發(fā)展。但是，隨著裝配式建筑的不斷發(fā)展，對(duì)進(jìn)度控制顆粒度的要求也在不斷提升，為此需要對(duì)提出方法進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化研究。