BIM技術(shù)在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用

方涵仡

中國聯(lián)合工程有限公司 浙江 杭州 310052

在建筑工程建設(shè)活動(dòng)中，現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的作用不容小覷，其本身具有取材便利、價(jià)格合理、整體性能優(yōu)越、抗壓性能強(qiáng)等特征，并獲得了普遍的應(yīng)用。然而，在“十四五”社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展期間，我國建筑領(lǐng)域快步發(fā)展，許多新型建筑構(gòu)筑模式衍生出來并獲得了有效運(yùn)用，完善傳統(tǒng)施工技術(shù)，促進(jìn)建筑領(lǐng)域的變革與升級。將BIM技術(shù)作為基礎(chǔ)，進(jìn)行裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程建設(shè)，能夠有效處理工程建設(shè)期間的各項(xiàng)問題，建立完善的信息分享平臺，對工程項(xiàng)目全生命周期的信息資料進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與更新，規(guī)避返工問題。另外，能夠有效節(jié)省資源、提升工程建設(shè)效率，降低工程建設(shè)的垃圾量，全方位的提高裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程中的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

1 BIM技術(shù)

1.1 BIM技術(shù)概述

BIM，指的是建筑信息模型，其中包含了工程建設(shè)項(xiàng)目中需要的數(shù)據(jù)資料與信息資源，此項(xiàng)技術(shù)主要是利用數(shù)字虛擬方針技術(shù)來模擬建筑工程的各項(xiàng)信息，并利用三維模型、數(shù)據(jù)庫等形式展現(xiàn)，此項(xiàng)技術(shù)擁有可視化、虛擬化、可出圖等優(yōu)勢，能夠協(xié)調(diào)所有的工程參建方，利用軟件系統(tǒng)來提升生產(chǎn)效率。BIM一種能夠?qū)ㄖこ添?xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造與管理的數(shù)字化手段，能夠匯聚與整合所有類別的工程項(xiàng)目信息資料，將其轉(zhuǎn)化為參數(shù)或者構(gòu)建相應(yīng)的模型，在工程建設(shè)內(nèi)容策劃、建筑工程生產(chǎn)、施工建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)等環(huán)節(jié)提供助益，工程建設(shè)項(xiàng)目的信息資料能夠在工程施工方、設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位等進(jìn)行傳輸與分享，從真正意義上提高工程項(xiàng)目的整體性，保證所有參建單位都可以對項(xiàng)目有詳細(xì)的了解，提高工程建設(shè)項(xiàng)目運(yùn)行的有效性，提升各個(gè)單位之間相互交流的便利性，充分提升工程建設(shè)效率，節(jié)省工程建設(shè)成本，對工程建設(shè)周期進(jìn)行完善與整合。

1.2 BIM技術(shù)特點(diǎn)

(1) 可視圖化

利用BIM技術(shù)，能夠?qū)⒐こ瘫旧淼膸缀翁攸c(diǎn)、功能性特征、物理特性等信息資料提煉出來，構(gòu)建數(shù)字化模型，對工程設(shè)計(jì)的所有階段進(jìn)行可視圖化演示，例如工程方案設(shè)計(jì)階段、施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段等，無需利用其他的技術(shù)手段及工具，構(gòu)建相應(yīng)的可視化模型[2]。BIM技術(shù)，主要是將BIM建模軟件作為依據(jù)，將施工建設(shè)圖紙直接展示出來，延伸其可視化范疇，甚至還具備施工圖紙動(dòng)態(tài)模擬、日照情況分析模擬等可視化性能。BIM建模軟件雖然有諸多種類，然而，其中最為主要的平臺是Revit、廣聯(lián)達(dá)等兩個(gè)平臺，在使用BIM建?；拒浖?gòu)建包括建筑工程、建筑結(jié)構(gòu)、建筑安裝等各項(xiàng)信息資料的參數(shù)化模型以后，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行集中化處理，構(gòu)建相應(yīng)的綜合信息模型。

(2) 協(xié)調(diào)性

工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)單位、施工單位、建設(shè)單位、監(jiān)理單位等在進(jìn)行交流與溝通期間，往往要面對許多問題，需要各方進(jìn)行溝通與協(xié)調(diào)。如果在此期間，各方并未達(dá)成共識，便有可能在施工的過程中相互出現(xiàn)摩擦，并且出現(xiàn)實(shí)際施工圖紙與施工設(shè)計(jì)方案不相符的問題。利用BIM技術(shù)，可以對上述問題進(jìn)行妥善處理，使得工程設(shè)計(jì)人員、施工人員能夠及時(shí)、有效的處理施工建設(shè)期間面臨的各種技術(shù)問題，例如，利用碰撞檢測系統(tǒng)來檢驗(yàn)BIM模型，了解其中的鋼結(jié)構(gòu)碰撞情況。利用BIM模型，能夠使得各個(gè)利益方可以在工程項(xiàng)目的各個(gè)階段增刪信息、提取與更新資料，保證施工設(shè)計(jì)方案及圖紙內(nèi)容能夠突破時(shí)空的局限，由始至終維持施工設(shè)計(jì)方案與圖紙內(nèi)容的一致性，促使各方協(xié)同開展工作。值得一提的是，應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠在正式圖紙制作出來以前便找出其中的問題，并與有關(guān)設(shè)計(jì)人員相互討論與圖紙內(nèi)容相關(guān)的修改意見，減少其中的施工成本，降低施工建設(shè)難度。

2 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)概述

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，屬于裝配式建筑當(dāng)中的其中一種工程種類，在進(jìn)行建筑工程建設(shè)、生產(chǎn)、加工等環(huán)節(jié)，合理應(yīng)用混凝土材料來建設(shè)工程所需構(gòu)件，是施工建設(shè)期間最為基礎(chǔ)的工作內(nèi)容，在施工現(xiàn)場進(jìn)行裝配，構(gòu)建完整的工程建設(shè)結(jié)構(gòu)，除卻混凝土結(jié)構(gòu)，還有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等諸多結(jié)構(gòu)模式。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在制作、裝配與管理方面具有繁雜性特點(diǎn)，因?yàn)槠渲嘘P(guān)系到諸多裝配式構(gòu)建類別，工程人員在管理與養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備的過程中將會(huì)面對較大的難題。除此以外，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在成本投入控制、建設(shè)質(zhì)量管理方面也面臨較大的困境，由于施工設(shè)計(jì)與實(shí)際施工活動(dòng)很難完全達(dá)成一致，尤其是一些規(guī)模較大的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，在施工設(shè)計(jì)期間，施工主體與施工設(shè)施之間經(jīng)常要面臨矛盾問題，阻礙了裝配式建筑的施工建設(shè)與發(fā)展[3]。

3 在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用BIM技術(shù)的意義

3.1 提高一體化建設(shè)水平

將BIM技術(shù)作為支撐條件，可以提升混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性，融合參數(shù)設(shè)計(jì)工作與構(gòu)件制作、構(gòu)件加工、構(gòu)件裝配等工作程序，BIM技術(shù)的產(chǎn)生，加強(qiáng)了工程設(shè)計(jì)、施工建設(shè)之間的關(guān)聯(lián)性，將施工圖作為基本構(gòu)件，構(gòu)設(shè)混凝土結(jié)構(gòu)BIM模型，并對其進(jìn)行拆分、模擬，在施工建設(shè)過程當(dāng)中融合工程設(shè)計(jì)階段的模型成果，利用合理的方法來計(jì)量、評估吊裝的支撐位置、脫模時(shí)間，提高一體化建設(shè)水平。

3.2 提高工程建設(shè)質(zhì)量

就當(dāng)前情況來看，許多施工單位都沒有對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的建設(shè)管理形成正確的認(rèn)知，運(yùn)用傳統(tǒng)的工程管理模式，難以對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)建起到良好的效果。因此，施工單位應(yīng)當(dāng)逐步改良與創(chuàng)新裝配式工程管理模式。運(yùn)用BIM技術(shù)，可以有效提升施工單位的管理水平，對于施工建設(shè)的特點(diǎn)、技術(shù)難點(diǎn)，采用三維技術(shù)交底工作模式，例如，制定外墻板以及樓梯等吊裝施工方案。利用構(gòu)建三維立體模型的方法，可以對工程建設(shè)過程與各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行可視化巖石，綜合考慮施工場地周邊的現(xiàn)實(shí)情況，為其提供正確的指示，提高技術(shù)交底工作的嚴(yán)謹(jǐn)性、高效性，有效提升裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程的建設(shè)質(zhì)量。

3.3 加快施工進(jìn)度

將BIM技術(shù)應(yīng)用在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程之中，可以依照裝配式建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，并為工程設(shè)計(jì)單位、生產(chǎn)單位、施工建設(shè)單位提供強(qiáng)有力的理論與技術(shù)依據(jù)，對各方進(jìn)行單位進(jìn)行可視化調(diào)整，提高施工建設(shè)的協(xié)調(diào)性、統(tǒng)一性，對資源配置進(jìn)行完善，防止出現(xiàn)過度浪費(fèi)工程材料的問題，盡快完成裝配式建筑施工建設(shè)活動(dòng)。除此以外，利用BIM技術(shù)，可以構(gòu)建三維建筑模型，綜合利用施工建設(shè)方案、施工流程，對裝配式建筑施工建設(shè)過程進(jìn)行模擬，詳盡的考慮工程建設(shè)材料、機(jī)械設(shè)備、工作人員等方面的因素，為工程建設(shè)提供充分的參考資料與數(shù)據(jù)，防止由于工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)活動(dòng)、施工建設(shè)活動(dòng)難以銜接，降低施工建設(shè)的順暢性，提高建設(shè)單位控制施工建設(shè)進(jìn)度的水平。

4 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程施工面臨的主要問題

4.1 無法實(shí)現(xiàn)對建筑預(yù)制構(gòu)件的精細(xì)化控制

現(xiàn)如今，我國經(jīng)濟(jì)水平得到了充分提升，建筑領(lǐng)域獲得了前所未有的發(fā)展，工程建設(shè)技術(shù)也獲得了完善與創(chuàng)新。在進(jìn)行裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程施工期間，有關(guān)裝配構(gòu)建類別更加豐富，構(gòu)件種類成百上千[4]。例如，利用先進(jìn)的保溫墻板，無法獲取裝配式建筑結(jié)構(gòu)工程中的所有構(gòu)件品類、數(shù)目與型號。在實(shí)際統(tǒng)計(jì)裝配式建筑場地的材料管理指標(biāo)時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生一些不良的效應(yīng)，無法采用合理的方式來開展控制工作及施工建設(shè)活動(dòng)。在進(jìn)行生產(chǎn)管理期間，也會(huì)產(chǎn)生諸多不良問題，在對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程構(gòu)件進(jìn)行精細(xì)化管理時(shí)，會(huì)面臨更加繁雜的問題與困境。

4.2 工程方案設(shè)計(jì)無法有效銜接實(shí)際的施工活動(dòng)

在以往進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)著重關(guān)注對構(gòu)件種類的選取及工程測算工作的開展，但是不會(huì)關(guān)系到施工建設(shè)期間面臨的一部分問題。在進(jìn)行裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程施工建設(shè)期間，利用大型機(jī)械設(shè)備，可以在建筑結(jié)構(gòu)體之間利用支撐結(jié)構(gòu)，工程建設(shè)方案設(shè)計(jì)、施工建設(shè)工作難以與施工活動(dòng)進(jìn)行有效銜接，配合程度較弱，隨時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)工程構(gòu)造繁雜、返廠修改等各項(xiàng)問題，導(dǎo)致工程中消耗過多能源與資源，增加工程造價(jià)。

4.3 無法有效利用工程施工技術(shù)與工藝

對于多數(shù)工程建設(shè)單位來說，裝配式建筑依舊是一種新型建筑模式，許多施工單位并沒有對其產(chǎn)生充分的了解。許多工程建設(shè)單位缺少與裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，依舊使用以往的施工技術(shù)進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)項(xiàng)目交底，無法有效管理與控制工程質(zhì)量，對施工團(tuán)隊(duì)的組建產(chǎn)生有著不利影響。

5 BIM技術(shù)在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程中的信息化應(yīng)用

5.1 制定復(fù)核工程的BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)當(dāng)充分了解并參考企業(yè)內(nèi)的BIM技術(shù)規(guī)范，制定對應(yīng)的工程項(xiàng)目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮到企業(yè)的規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，了解BIM技術(shù)的實(shí)施原則。工程建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)掌握BIM技術(shù)使用原則、使用目標(biāo)與BIM技術(shù)應(yīng)用范疇，對BIM技術(shù)軟件的應(yīng)用進(jìn)行規(guī)范，闡明使用構(gòu)件庫的要領(lǐng)。建設(shè)單位要詳細(xì)掌握關(guān)于建筑部件的參數(shù)數(shù)據(jù)，了解構(gòu)建模型的有關(guān)事項(xiàng)，明確建構(gòu)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程BIM模型的標(biāo)準(zhǔn)，形成規(guī)?；鞒?。

5.2 系統(tǒng)、有效的管理構(gòu)件模型

工程建設(shè)單位要綜合利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及BIM技術(shù)，保證系統(tǒng)可以及時(shí)的查詢到與建筑模型相關(guān)的數(shù)據(jù)資料，如此方可為吊裝定位工作提供良好的指導(dǎo)。另外，利用BIM信息系統(tǒng)，可以快速查閱到有關(guān)構(gòu)件的參數(shù)數(shù)據(jù)，將信息數(shù)據(jù)輸送到系統(tǒng)之中，為施工記錄、工程資料的查詢提供便利條件。

5.3 組件參數(shù)化的構(gòu)建

裝配式工程結(jié)構(gòu)施工與普通的現(xiàn)澆混凝土施工相對比，結(jié)構(gòu)體施工技術(shù)與BIM技術(shù)之間存在較大的差別，裝配式結(jié)構(gòu)BIM模型本身比較特別，其主要特性表現(xiàn)在構(gòu)件族參數(shù)化領(lǐng)域。合理利用BIM三維模型，可以有效銜接構(gòu)件加工制造方案與構(gòu)件模型之間的參數(shù)資料，其中涵蓋了保溫層構(gòu)件的ID編號、鋼筋參數(shù)資料等，還包括了一部分圖紙的編碼信息及物理參數(shù)資料。

5.4 科學(xué)有效的管理構(gòu)件模型庫

建設(shè)單位可以利用BIM軟件來構(gòu)建BIM構(gòu)建模型庫，與此同時(shí)，利用CIS構(gòu)件圖信息系統(tǒng)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供支持，利用平臺化管理系統(tǒng)進(jìn)行模塊、組建構(gòu)件庫管理，從系統(tǒng)內(nèi)部入手，為構(gòu)件多樣化提供保障。在此基礎(chǔ)上，能夠集成所有的構(gòu)件信息，輸送有關(guān)構(gòu)件資料，充實(shí)數(shù)據(jù)庫，并更新其中的信息。利用BIM信息系統(tǒng)所具備的集成管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件信息共享，如此方可提升BIM模型構(gòu)建效率，為BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供給予支持。

5.5 對構(gòu)件組信息資料進(jìn)行有效管理

建筑單位需要利用CSI構(gòu)件庫中的有關(guān)模型資料，在其中納入構(gòu)件檢測報(bào)告、工程設(shè)計(jì)圖紙等有關(guān)資料，為之后的工程項(xiàng)目運(yùn)行管理、工程建設(shè)進(jìn)度管理奠定基礎(chǔ)。除此以外，利用移動(dòng)設(shè)備，能夠記錄工程建設(shè)的總體流程，在指定的網(wǎng)站上傳有關(guān)視頻、文字、音頻等信息，從而全方位、高效的了解施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，找出施工過程中存在的細(xì)節(jié)問題，將其清楚的呈現(xiàn)出來，為工程施工人員的工作提供充足的參考資料。

5.6 對工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行可視化安裝與模擬

在BIM軟件技術(shù)的作用下，能夠在比較短暫的時(shí)間內(nèi)對裝配式建筑模型進(jìn)行科學(xué)化設(shè)計(jì)，將構(gòu)件安裝流程清楚、全面的展現(xiàn)出來。除此以外，利用模擬總體施工流程的方式，可以完善現(xiàn)存的施工建設(shè)方案。在實(shí)際進(jìn)行裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程施工期間，經(jīng)常缺少產(chǎn)業(yè)化數(shù)據(jù)為其提供支持，進(jìn)行二次搬運(yùn)時(shí)，會(huì)存在構(gòu)件損毀、構(gòu)件擺放空間不足等情況。但是，在其中運(yùn)用BIM技術(shù)，能夠?qū)κ┕そㄔO(shè)整體流程進(jìn)行模擬，從而為構(gòu)件吊裝工作提供指導(dǎo)。另外，在構(gòu)件可視化安裝模擬環(huán)節(jié)，利用BIM技術(shù)能夠真實(shí)的還原構(gòu)件的形狀[5]。

5.7 三維技術(shù)交底

目前，許多工程建設(shè)單位都沒有對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程的產(chǎn)業(yè)化建設(shè)技術(shù)形成良好的認(rèn)知。在BIM軟件的助力下，能夠在軟件內(nèi)部將工程建設(shè)流程清楚的呈現(xiàn)出來，還能夠充分利用BIM軟件內(nèi)部的三維技術(shù)，將施工建設(shè)方案內(nèi)容、施工建設(shè)圖紙全面的展現(xiàn)出來，為三維技術(shù)交底工作的開展提供支撐，為后續(xù)階段的工作提供基礎(chǔ)支持。

6 結(jié)束語

總體而言，在建筑工程領(lǐng)域逐漸高質(zhì)量發(fā)展的背景下，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程的產(chǎn)業(yè)化建設(shè)已然成為了建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。參與工程建設(shè)的各方單位應(yīng)當(dāng)明確各自責(zé)任，確定工作目標(biāo)，加強(qiáng)BIM技術(shù)與裝配式混凝土結(jié)構(gòu)融合的頂層設(shè)計(jì)，將裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分解，從實(shí)際出發(fā)，在每個(gè)環(huán)節(jié)中有效利用BIM技術(shù)，從而有效提高工程建設(shè)質(zhì)量，為工程建設(shè)領(lǐng)域的未來發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。