BIM在裝配式建筑項(xiàng)目生產(chǎn)中的應(yīng)用

陳明勇，鄭 璐，梁先軍，李 武，劉文珊

（1、中國(guó)建筑第四工程局有限公司 廣州510665；2、湖南交通工程學(xué)院 湖南衡陽(yáng)421000）

0 引言

在信息化時(shí)代的當(dāng)下，BIM 技術(shù)的使用給建筑行業(yè)帶來(lái)機(jī)遇，是能夠迎接挑戰(zhàn)的關(guān)鍵所在。目前BIM管理技術(shù)越來(lái)越多的被應(yīng)用于建筑項(xiàng)目施工管理中，從最初的BIM 應(yīng)用探索［1］到普通項(xiàng)目的BIM 應(yīng)用推廣［2］，從普通項(xiàng)目管理到裝配式項(xiàng)目管理［3-5］，從施工管理的平面布置［6］到設(shè)計(jì)深化，再到設(shè)計(jì)-施工一體化管理，從項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)全過(guò)程管理到造價(jià)全過(guò)程項(xiàng)目管理［7］。因此，如何能夠?qū)IM 技術(shù)的作用發(fā)揮到極致，就成為帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)變革的主要模式。

1 BIM的基本內(nèi)容

建筑信息模型（Building Information Model，簡(jiǎn)稱BIM），由于其可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性等眾多優(yōu)點(diǎn)，目前已成為行業(yè)重點(diǎn)推廣技術(shù)之一。

在現(xiàn)代社會(huì)之中，BIM 技術(shù)實(shí)際上屬于一種管理理念，其本質(zhì)是利用CAD圖紙及項(xiàng)目相關(guān)信息資料建立的一種信息模型，最終形成數(shù)字化技術(shù)。這一技術(shù)在建筑行業(yè)之中的應(yīng)用，就可以確保其由二維空間朝著三維空間轉(zhuǎn)變，即從建筑信息模型（BIM）逐步實(shí)現(xiàn)到城市信息模型（CIM）的跨越。BIM 技術(shù)通過(guò)實(shí)現(xiàn)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，通過(guò)對(duì)工程項(xiàng)目的建模，最初在招投標(biāo)中對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工總平面布置進(jìn)行投標(biāo)演示，到現(xiàn)場(chǎng)施工規(guī)劃，再到現(xiàn)場(chǎng)機(jī)電碰撞檢查應(yīng)用、逐步到建立節(jié)點(diǎn)模型分析，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，再到深化設(shè)計(jì)、成本控制、投資預(yù)算等方面發(fā)揮作用，并且通過(guò)這一部分?jǐn)?shù)據(jù)還能夠?qū)崿F(xiàn)建筑工程真實(shí)的模擬，最終把控好預(yù)算，提升建筑工程的施工質(zhì)量。最后通過(guò)BIM 技術(shù)和VR 技術(shù)相結(jié)合，項(xiàng)目的運(yùn)行與維護(hù)階段可進(jìn)行便捷可視化管理，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2 工程BIM在項(xiàng)目生產(chǎn)中的基礎(chǔ)應(yīng)用分析

在項(xiàng)目的實(shí)際生產(chǎn)之中，工程BIM 的利用，主要是涉及到重難點(diǎn)深化設(shè)計(jì)、施工方案模擬、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)制造、碰撞檢測(cè)、工程量匯總與圖紙自動(dòng)生成、多視口聯(lián)動(dòng)、運(yùn)營(yíng)階段等基礎(chǔ)方面的應(yīng)用，針對(duì)這一部分做好具體的分析，對(duì)于后續(xù)的BIM 技術(shù)研究也有重要的現(xiàn)實(shí)意義。某項(xiàng)目從開工總平面布置到項(xiàng)目竣工驗(yàn)收全過(guò)程，結(jié)合BIM 相關(guān)技術(shù)順利完成項(xiàng)目建造情況，如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目BIM應(yīng)用Fig.1 Project BIM Application

2.1 施工方案模擬及BIM 4D

傳統(tǒng)二維圖紙無(wú)法表達(dá)建筑工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，但是BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)三維模型建立，利用BIM軟件針對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行模擬，通過(guò)可視化，將節(jié)點(diǎn)構(gòu)造清晰化地展現(xiàn)出來(lái)。工程項(xiàng)目通過(guò)三維模型制定對(duì)應(yīng)的施工方案，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其的優(yōu)化與調(diào)整。另外BIM4D 施工模擬在施工方案與進(jìn)度計(jì)劃的支持下，利用BIM 相關(guān)軟件就可以實(shí)現(xiàn)施工工序展示和項(xiàng)目進(jìn)度可視化，進(jìn)而避免施工出現(xiàn)問題，導(dǎo)致施工進(jìn)度和質(zhì)量受到影響。BIM 技術(shù)可以滿足多種基礎(chǔ)建筑工程的模擬，并且也可以利用模擬，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)之間位置關(guān)系相對(duì)應(yīng)的調(diào)整［8］。圖2 為某項(xiàng)目利用BIM 技術(shù)進(jìn)行基坑支撐梁切割拆除工作交底。

圖2 基坑支撐梁切割拆除Fig.2 Cutting and Demolition of Foundation Pit Supporting Beam

2.2 預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)制造

針對(duì)裝配式項(xiàng)目在項(xiàng)目深化設(shè)計(jì)階段及生產(chǎn)階段使用BIM 技術(shù)［9］，除了可以做到預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)外其主要表現(xiàn)在2 個(gè)方面：①建立對(duì)應(yīng)的預(yù)制構(gòu)件編碼體系；②做好預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)囊?guī)劃；通過(guò)BIM技術(shù)，再配合上RFID 技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件編碼體系的建立，通過(guò)BIM 信息管理平臺(tái)建立相應(yīng)的預(yù)制構(gòu)件庫(kù)，就可以做好其對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)、存儲(chǔ)、施工、運(yùn)輸一系列的監(jiān)控和跟蹤處理，最終滿足“零缺陷、零庫(kù)存、高效安裝”的目標(biāo)。圖3所示為對(duì)某裝配式項(xiàng)目進(jìn)行構(gòu)件的運(yùn)輸及吊裝模擬，通過(guò)模擬，評(píng)估項(xiàng)目工程部署的合理性。

2.3 碰撞檢測(cè)

圖3 PC構(gòu)件運(yùn)輸及吊裝模擬Fig.3 Simulation of PC Component Transportation and Hoisting

在創(chuàng)建土建模型之后，利用對(duì)應(yīng)的軟件系統(tǒng)，針對(duì)建筑、結(jié)構(gòu)模型及機(jī)電模型進(jìn)行碰撞檢查［10］，最終達(dá)到“零碰撞”，基于BIM 三維直觀等特點(diǎn)，確保建筑結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性。如，在工程的建筑區(qū)域節(jié)點(diǎn)之中利用現(xiàn)澆的模式，其內(nèi)部構(gòu)件不會(huì)出現(xiàn)碰撞。但是因?yàn)轭A(yù)制梁和預(yù)制柱選擇預(yù)制構(gòu)件，再加上鋼筋配置相對(duì)密集，就成為出現(xiàn)鋼筋碰撞的主要因素。如果出現(xiàn)問題，就會(huì)直接影響工程，甚至還可能引發(fā)工期延誤的問題。因此，構(gòu)建鋼筋模型與結(jié)構(gòu)模型，就需要配合上軟件，優(yōu)化鋼筋配置，最終完成碰撞檢測(cè)，用戶通過(guò)BIM 建模分析，可提前進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，通過(guò)提前修正，避免施工后返工或無(wú)法施工等情況。圖4 所示為某項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)的碰撞檢查，圖5 所示為某項(xiàng)目地下室機(jī)電管線布設(shè)模擬機(jī)電管線布置，并進(jìn)行碰撞檢查。

圖4 結(jié)構(gòu)碰撞檢查Fig.4 Structural Collision Check

圖5 機(jī)電碰撞檢查Fig.5 Electromechanical Collision Inspection

2.4 BIM出圖與工程量匯總

BIM 出圖即通過(guò)CAD 等相關(guān)信息轉(zhuǎn)化的BIM 三維模型，通過(guò)專業(yè)BIM 工程師根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，再導(dǎo)出成為單專業(yè)平面圖，上報(bào)業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)等單位審核蓋章完成的圖紙，該圖紙具有竣工結(jié)算及指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工的作用，如圖6所示。

圖6 BIM出圖Fig.6 BIM Plotting

利用BIM 模型還可以實(shí)現(xiàn)工程量的統(tǒng)計(jì)，從而自動(dòng)生成鋼筋、混凝土的用量清單，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需求，還可以利用多種形式的表格將其呈現(xiàn)。在清單之中主要包含了編號(hào)、構(gòu)建尺寸、材料用量、材質(zhì)等，導(dǎo)出的清單可以結(jié)合商務(wù)部門套價(jià)做出項(xiàng)目成本分析。

2.5 多視口聯(lián)動(dòng)

在二維制圖中，設(shè)計(jì)人員需要多角度地做好視圖設(shè)計(jì)，這樣才可以達(dá)到構(gòu)件視圖化的要求，并且修改一個(gè)視圖參數(shù)，也需要針對(duì)其余的視圖參數(shù)做好對(duì)應(yīng)的修改，導(dǎo)致其工作繁瑣，一旦出現(xiàn)參數(shù)錯(cuò)誤，就可能會(huì)存在極高的錯(cuò)誤率，進(jìn)而對(duì)整個(gè)工作進(jìn)展帶來(lái)影響。通過(guò)BIM 技術(shù)，就可以完成圖紙的繪制工作，將傳統(tǒng)的剖面圖設(shè)計(jì)改變，并且利用三維立體模型，也可以將視圖準(zhǔn)確無(wú)誤地繪制出來(lái)。針對(duì)視圖的修改，可以基于三維立體模型來(lái)進(jìn)行，這樣就可以規(guī)避視圖修改的錯(cuò)誤。盡可能減少工作人員的設(shè)計(jì)工作量，讓其擁有更多的實(shí)踐去進(jìn)行視圖的設(shè)計(jì)，這樣也可以確保視圖的質(zhì)量，同時(shí)項(xiàng)目生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)基于三維立體模型還可以對(duì)勞務(wù)班組進(jìn)行三維交底，利用BIM直觀、立體等特點(diǎn)，讓項(xiàng)目生產(chǎn)一線人員了解到該項(xiàng)重難點(diǎn)如何施工。圖7為多視口聯(lián)動(dòng)在某項(xiàng)目的具體應(yīng)用情況。

圖7 多視口聯(lián)動(dòng)Fig.7 Multi View Linkage

2.6 運(yùn)營(yíng)階段

在運(yùn)營(yíng)階段，主要是做好物業(yè)管理，對(duì)于建筑物和機(jī)電設(shè)備做好對(duì)應(yīng)的維護(hù)、整治等處理，但是考慮到現(xiàn)階段的物業(yè)偏向于后期的運(yùn)營(yíng)與維護(hù)，容易忽視前期與設(shè)計(jì)、建設(shè)以及施工單位之間的相互交流。所以，針對(duì)項(xiàng)目本身缺乏一個(gè)系統(tǒng)的熟悉過(guò)程，最終導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)階段出現(xiàn)各種問題。但是BIM 技術(shù)的使用，就可以很好地解決這一部分難題，實(shí)施精細(xì)化的運(yùn)營(yíng)管理，所以通過(guò)BIM 模型的建立，即可查詢其構(gòu)件的基本屬性，能夠提供必要的信息，服務(wù)后續(xù)的改造與設(shè)備維護(hù)，最終提高運(yùn)行維護(hù)階段設(shè)備的管理水平等［11］。圖8為以珠海某大廈項(xiàng)目為依托，建立的5D管理平臺(tái)體系。

圖8 某大廈5D平臺(tái)Fig.8 5D Platform of a Building

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在當(dāng)前的項(xiàng)目生產(chǎn)中，BIM 技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)該結(jié)合項(xiàng)目施工所需開展BIM 的基礎(chǔ)應(yīng)用，因?yàn)橹挥邪鸦A(chǔ)打牢了才能讓BIM 的作用得到最大限度的發(fā)揮，而這也是今后需要進(jìn)一步研究的地方。