BIM技術(shù)在裝配式建筑施工過程中的應(yīng)用研究★

陶佳能 王 果 唐源野

(重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院，重慶 400072)

1 研究背景及現(xiàn)狀

在過去的幾十年中，作為替代現(xiàn)澆混凝土建筑方式的現(xiàn)代預(yù)制裝配式建筑技術(shù)，引起了多國的關(guān)注、應(yīng)用以及推廣[1-5]。根據(jù)住建部及黨十七大的現(xiàn)行政策，清晰了我國裝配式建筑發(fā)展目標(biāo)，即堅(jiān)持走中國特色的新型工業(yè)化道路，促進(jìn)業(yè)主化與信息化深層次地協(xié)調(diào)與融合發(fā)展[6]。

目前國內(nèi)外對于BIM技術(shù)的研究很多，主要包括：BIM技術(shù)系統(tǒng)研究、施工可視化協(xié)調(diào)研究、BIM應(yīng)用擴(kuò)展研究等，為BIM技術(shù)在裝配式施工階段的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段研究多集中在BIM技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)以及軟硬件的可行性方面，忽略了整體應(yīng)用實(shí)施方案，致使在應(yīng)用過程中出現(xiàn)BIM實(shí)施內(nèi)容不明確、BIM管理應(yīng)用要點(diǎn)不清晰等問題，嚴(yán)重影響了BIM技術(shù)在裝配式施工中應(yīng)用目標(biāo)及價值的實(shí)現(xiàn)。

2 BIM技術(shù)下的裝配式建筑優(yōu)勢

裝配式建筑是指在工程建造過程中能夠提高工程質(zhì)量、保證安全生產(chǎn)，節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、提高效率的技術(shù)和組織管理方式。BIM技術(shù)在裝配式建筑的應(yīng)用中，倡導(dǎo)建造節(jié)能、環(huán)境保護(hù)，強(qiáng)調(diào)建筑產(chǎn)品生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)方式的變革，注重建筑產(chǎn)業(yè)鏈集成和項(xiàng)目全生命周期的集成化管理，以一種全新的模式、理念來實(shí)現(xiàn)效益最大化，并最終形成產(chǎn)業(yè)鏈整合、組織集成化、節(jié)約工程造價、縮短建造工期的優(yōu)勢。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑工程施工過程中的應(yīng)用實(shí)例研究

3.1 工程概況

某裝配式建筑產(chǎn)業(yè)園區(qū)工程，位于上海市奉賢區(qū)南橋板塊，分為一二期兩個地塊，本項(xiàng)目為二期建設(shè)?；貣|至望園路，南至廣豐路，西靠匯豐西路，北至物豐路。地塊大致呈方形，南北向長約285 m，東西向長約350 m?；貎?nèi)地勢平坦，地質(zhì)情況良好，自然地面基本平整。

本項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容主要包括7棟26層、1棟19層、1棟16層、 7棟14層、8棟11層的公租房，12棟配套公建，地下車庫1層，主要功能為地下停車庫及設(shè)備用房?？傆玫孛娣e98 604 m2，總建筑面積295 117.81 m2，其中地上計(jì)容部分為197 205.80 m2，地下不計(jì)容面積為7 544.17 m2，地下為90 367.84 m2，容積率2.0，建筑密度16.34%，綠地率35.0%。建筑物控制高度80 m(東側(cè)和北側(cè))和60 m(中部)，停車數(shù)量以整個項(xiàng)目平均每戶建筑面積小于90 m2時不少于0.9輛/戶計(jì)算。此項(xiàng)目的建筑單體采用預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)，控制單體預(yù)制率不小于40%。

3.2 基于BIM的裝配式建筑質(zhì)量管理架構(gòu)

根據(jù)以上工程概況，結(jié)合裝配式建筑的施工特點(diǎn)和需求，本項(xiàng)目建立的質(zhì)量控制架構(gòu)如圖1所示。

3.3 控制架構(gòu)下各階段質(zhì)量管理BIM應(yīng)用要點(diǎn)

3.3.1構(gòu)件設(shè)計(jì)階段

在裝配式建筑建設(shè)過程中，裝配式構(gòu)件的生產(chǎn)是以工廠為基礎(chǔ)的規(guī)?；a(chǎn)，當(dāng)出現(xiàn)變更問題或裝配式構(gòu)件發(fā)生變化無法裝配，會造成成本和資源的浪費(fèi)。在此階段，利用BIM信息平臺對裝配式構(gòu)件的設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)進(jìn)行質(zhì)量控制，保證了裝配式構(gòu)件的正確性與可生產(chǎn)性，確保各個零部件都能準(zhǔn)確放置且沒有錯誤與遺漏。

結(jié)合本項(xiàng)目裝配式特點(diǎn)，針對PC構(gòu)件梳理建模規(guī)則，PC構(gòu)件族庫搭建反映出外露鋼筋、預(yù)留洞口、預(yù)埋線盒等元素的空間位置關(guān)系，并與其他專業(yè)合模進(jìn)行碰撞檢查，有效解決了預(yù)留預(yù)埋定位問題、鋼筋碰撞問題。根據(jù)預(yù)制構(gòu)件過程管理需求，基于“簡便、易辨識、可延續(xù)”的特點(diǎn)，建立預(yù)制構(gòu)件編碼體系，第一字段為項(xiàng)目名稱碼，第二字段按照構(gòu)件類型劃分大類，第三字段區(qū)分同類型中不同命名的構(gòu)件；第四字段為完全相同的構(gòu)件數(shù)量，給每個PC構(gòu)件唯一的身份ID，如：002-01-001-0001，并與RFID芯片結(jié)合，植入PC構(gòu)件中，有效解決了PC構(gòu)件放置準(zhǔn)確性問題，也使得每種構(gòu)件數(shù)量統(tǒng)計(jì)有了更為準(zhǔn)確的依據(jù)，如圖2，圖3所示。

3.3.2生產(chǎn)運(yùn)輸階段

裝配式建筑施工階段是從構(gòu)件廠開始的，在構(gòu)件廠生產(chǎn)的構(gòu)件質(zhì)量直接影響到之后現(xiàn)場裝配的質(zhì)量。在裝配式生產(chǎn)階段，質(zhì)量管理的重點(diǎn)主要包括裝配式構(gòu)件生產(chǎn)信息的準(zhǔn)確提取和裝配式構(gòu)件模具的數(shù)字化設(shè)計(jì)。

以本項(xiàng)目為例，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段已經(jīng)建立了所有單體的裝配式構(gòu)件深化設(shè)計(jì)信息模型，此案例項(xiàng)目模型等級定為LOD400，并進(jìn)行拆分模擬，構(gòu)件生產(chǎn)方在生產(chǎn)時，可從模型中直接查看到需要生產(chǎn)的裝配式構(gòu)件的數(shù)量、尺寸、混凝土、鋼筋、保護(hù)層厚度等與生產(chǎn)相關(guān)的裝配式構(gòu)件基本屬性信息，輔助生產(chǎn)制造。利用BIM協(xié)同管理平臺，結(jié)合RFID技術(shù)，對構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行逐一掃碼確認(rèn)及資料掛接，包含原材料合格證明、隱蔽驗(yàn)收資料、出廠資料等進(jìn)行管理，確保了生產(chǎn)全過程可追溯。

3.3.3現(xiàn)場安裝階段

現(xiàn)場裝配施工階段的質(zhì)量控制主要是對裝配式構(gòu)件的質(zhì)量驗(yàn)收和構(gòu)件裝配過程的監(jiān)控，包括進(jìn)場質(zhì)量驗(yàn)收、施工方案模擬、質(zhì)量控制清單、可視化技術(shù)交底等。

本項(xiàng)目裝配式構(gòu)件進(jìn)場需嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，以確?，F(xiàn)場裝配時所用構(gòu)件合格。通過掃描RFID標(biāo)簽，將讀取出的質(zhì)量管理數(shù)據(jù)與BIM平臺中存儲的驗(yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對比，減少了管理人員水平不同帶來的風(fēng)險，極大地提高了裝配式構(gòu)件的驗(yàn)收效率，如圖4所示。

施工仿真模擬即通過BIM直觀的三維動畫模擬指導(dǎo)復(fù)雜的裝配施工過程，可對目前的施工方案進(jìn)行可行性驗(yàn)證并對方案進(jìn)行優(yōu)化和完善。通過仿真模擬提前發(fā)現(xiàn)施工方案問題，事先解決了施工中可能遇到的碰撞，實(shí)現(xiàn)了各專業(yè)及構(gòu)件的協(xié)調(diào)，降低了項(xiàng)目損失，如圖5所示。經(jīng)過對裝配式施工方案模擬后，施工方在模擬過程中對模型設(shè)置標(biāo)記質(zhì)量控制點(diǎn)并生成質(zhì)量控制清單。施工管理人員依據(jù)生成的質(zhì)量控制清單，指導(dǎo)施工，對這些質(zhì)量控制點(diǎn)進(jìn)行控制。

通過本階段裝配式建筑施工質(zhì)量管理平臺的應(yīng)用，實(shí)時更新模型質(zhì)量檢查點(diǎn)和質(zhì)量隱患，使得各管理人員和各單位在此平臺上進(jìn)行溝通與協(xié)調(diào)。

4 結(jié)語

在國家大力發(fā)展裝配式建筑的背景下，將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑，既滿足了社會發(fā)展需要又順應(yīng)了時代要求。本文則結(jié)合具體工程案例，詳細(xì)性、綜合性地規(guī)劃了BIM技術(shù)在裝配式建筑施工過程中的質(zhì)量管理應(yīng)用內(nèi)容，為BIM環(huán)境下的裝配式建筑施工提供了參考依據(jù)，避免了盲目追求應(yīng)用點(diǎn)大而全或應(yīng)用點(diǎn)不足等現(xiàn)象，高效率體現(xiàn)了BIM技術(shù)應(yīng)用價值，為數(shù)字化建造目標(biāo)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。