BIM技術(shù)在裝配式房屋建筑工程中的應(yīng)用研究

趙澤

上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計集團工程建設(shè)咨詢有限公司 上海 200040

引言

我國的部分專家學(xué)者認(rèn)為BIM技術(shù)具有可視化和可協(xié)調(diào)性等功能特點，能夠全面地應(yīng)用到建筑施工過程中，為整個項目的成本管理和施工管理發(fā)揮積極有效的促進作用。此外，也有專家學(xué)者指出BIM技術(shù)當(dāng)前還存在的不足之處，需要做進一步的改進，為后續(xù)的改進提供了參考。

1 裝配式建筑

裝配式建筑又稱建筑工業(yè)化，即由工廠制造生產(chǎn)、現(xiàn)場進行安裝的集成式建筑物，工廠生產(chǎn)的構(gòu)件包括梁、板、柱、剪力墻、樓梯等，這種建造模式符合當(dāng)前社會發(fā)展趨勢，向人們展示了建筑業(yè)的全新圖景，建筑物也可以像生產(chǎn)商品一樣，工廠批量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，運送至工地后像搭積木一樣進行拼裝即可。裝配式建筑的主要特征如下。①功能多樣化。a.裝配式建筑外墻設(shè)計有保溫的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)冬暖夏涼的效果，節(jié)約了空調(diào)的使用次數(shù)，減少對空氣的污染，達到節(jié)能減排的目的；b.裝配式建筑的墻體和門窗的密封性較好，隔聲效果好；c.防火、抗震性能好。②施工裝配化。裝配式建筑大量的構(gòu)件是由工廠生產(chǎn)完成，可以實現(xiàn)保溫、隔熱、裝修一體化設(shè)計和施工，保溫隔熱板及裝飾面可隨預(yù)制構(gòu)件在工廠生產(chǎn)完成，或者預(yù)制構(gòu)件上預(yù)留裝飾面板的埋件，既保證了保溫隔熱、裝修質(zhì)量，又能加快工程整體進度，簡化現(xiàn)場施工工序，減少施工時產(chǎn)生的廢料及噪聲。③設(shè)計多樣化。目前的建筑設(shè)計多以房間內(nèi)的固定格局為主，房屋的整體運用不是很靈活，而裝配式建筑可以避免這些缺點，其主要特點是可以進行空間的大小分割，根據(jù)住戶的需求來配置。④系統(tǒng)化和集成化。裝配式建筑體現(xiàn)了工業(yè)產(chǎn)品社會化生產(chǎn)的理念，從設(shè)計階段到生產(chǎn)、施工階段都是各專業(yè)密切配合、相輔相成的，需要設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、安裝等各行業(yè)人力、物力協(xié)同配合、共同推進，才能完成裝配式建筑的建造[1]。

2 BIM技術(shù)在裝配式房屋建筑工程中的應(yīng)用

2.1 施工方案設(shè)計

對裝配式建筑施工方案進行深化設(shè)計時，應(yīng)保證各專業(yè)部門之間協(xié)調(diào)配合和力度，使得各個部門可以在相互配合條件下構(gòu)建詳細(xì)可靠的裝配式建筑模型，必要時還應(yīng)借助BIM技術(shù)對裝配式建筑模型進行細(xì)化處理，保證裝配式建筑模型和施工方案的完善性，方便有關(guān)部門靈活應(yīng)用設(shè)計方案和相關(guān)模型開展裝配式建筑建設(shè)施工。而應(yīng)用BIM技術(shù)進行裝配式建筑施工方案設(shè)計，還能在保證預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)和功能完整合理條件下減少裝配式建筑中預(yù)制構(gòu)件種類，避免有關(guān)部門在預(yù)制構(gòu)件加工制作時因種類繁多而出現(xiàn)問題。有效提高各類預(yù)制構(gòu)件加工制造精度，并在保證預(yù)制構(gòu)件節(jié)點和預(yù)留孔等精細(xì)部位可視化效果條件下，強化裝配式建筑中各部位預(yù)制構(gòu)件安裝效果和綜合施工質(zhì)量。發(fā)揮BIM技術(shù)在裝配式建筑施工方案協(xié)同深化設(shè)計中的作用效果，為推進裝配式建筑施工穩(wěn)步開展提供有力支持[2]。

2.2 預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段

現(xiàn)階段，鑒于構(gòu)件圖紙是以二維圖紙的形式提交的，在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)前，會由模具設(shè)計單位借助BIM軟件，根據(jù)二維圖紙設(shè)計構(gòu)件模具，生產(chǎn)模具，最后交由構(gòu)件生產(chǎn)廠家進行生產(chǎn)，此過程雖然也有使用BIM軟件進行設(shè)計，但是涉及的專業(yè)單一且并未實現(xiàn)模型數(shù)據(jù)的交互、傳遞，最后會造成模具設(shè)計和實際構(gòu)件有誤差。通過項目在規(guī)劃設(shè)計階段使用BIM軟件，裝配式建筑設(shè)計單位直接接收IFC格式的BIM模型數(shù)據(jù)，然后進行預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計，BIM軟件可以將預(yù)制構(gòu)件的尺寸、配筋、預(yù)埋件、水電等信息均表達出來，然后完善后的構(gòu)件模型也是通過IFC數(shù)據(jù)的形式直接傳輸給工廠生產(chǎn)系統(tǒng)，借助BIM軟件自動生成構(gòu)件的下料單，包括構(gòu)件尺寸、數(shù)量等信息，工人可以借助移動設(shè)備實時查看、核對預(yù)制構(gòu)件信息，真正實現(xiàn)BIM模型數(shù)據(jù)的交互，更有助于實現(xiàn)建筑工業(yè)化生產(chǎn)甚至個性化定制。綜上可知，預(yù)制構(gòu)件通過采用BIM數(shù)據(jù)的傳輸方式，可以大大減少人工誤差，提高預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量和工作效率。通過BIM模型的數(shù)據(jù)化傳遞，加強了設(shè)計與生產(chǎn)廠家的協(xié)同、對接。

2.3 使用BIM技術(shù)對預(yù)制件材料進行制作

在鋼結(jié)構(gòu)施工過程中使用BIM技術(shù)還可對施工中可能存在的建設(shè)問題進行全面化檢測，一旦檢測過程中出現(xiàn)存在碰撞建設(shè)的情況，可對BIM技術(shù)所建立的模型程序進行修改和完善，以此來降低項目出現(xiàn)碰撞建設(shè)的概率。該技術(shù)應(yīng)用于施工碰撞檢測屬于較為重要的審計方法，實際使用效果也較好，依據(jù)該技術(shù)完善之后的施工方案進行預(yù)制件材料的生產(chǎn)，可降低出現(xiàn)錯誤的概率，還可對施工中的鉆孔和焊接情況進行預(yù)測，達到對預(yù)制件材料生產(chǎn)的全面化管理，提升預(yù)制件材料的生產(chǎn)質(zhì)量，保證材料滿足鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)的精度。

2.4 BIM信息平臺應(yīng)用

為進一步提高制作、安裝的精準(zhǔn)性，避免工廠預(yù)制與現(xiàn)場安裝進度不匹配，對構(gòu)件進行了全程跟蹤管理，將構(gòu)件逐個進行系統(tǒng)性歸類編碼，聯(lián)合生產(chǎn)廠家應(yīng)用二維碼技術(shù)從構(gòu)件生產(chǎn)、出廠、進場、安裝以及灌漿等全過程跟蹤監(jiān)視，改善了構(gòu)件庫存及現(xiàn)場吊裝的管理，實現(xiàn)了信息共享與高效交流。構(gòu)件使用狀態(tài)全過程掃碼登記入庫，并與BIM平臺同步更新，結(jié)合BIM模型及進度計劃，為構(gòu)件的生產(chǎn)備料和供貨計劃提供實時依據(jù)，保證了所有構(gòu)件使用狀態(tài)的全過程管理，生產(chǎn)、安裝不出差錯。同時企業(yè)BIM平臺和模型實現(xiàn)構(gòu)件關(guān)聯(lián)對接，通過上傳每日進度數(shù)據(jù)的同步更新，關(guān)聯(lián)構(gòu)件產(chǎn)值自動統(tǒng)計歸類，結(jié)合平臺模型每個部位量化的特點，能更加精確地統(tǒng)計實際進度與產(chǎn)值情況，并輔以三維形式展示形象進度，更有利于制定糾偏措施，加強進度精準(zhǔn)管理[3]。

2.5 安全隱患處理

在開展裝配式建筑施工時可能會出現(xiàn)一些安全隱患，這就應(yīng)借助BIM技術(shù)對裝配式建筑施工出現(xiàn)安全隱患的部位和具體施工要求展開研究，并從多個角度出發(fā)對BIM技術(shù)裝配式建筑施工安全隱患進行優(yōu)化調(diào)整。當(dāng)然應(yīng)用BIM技術(shù)還能表明裝配式建筑施工安全隱患的部位和出現(xiàn)安全問題的誘因，同時通過多方面要求和現(xiàn)代化技術(shù)妥善處理各項安全問題。保證裝配式建筑整體質(zhì)量安全和穩(wěn)定性，使得BIM技術(shù)在裝配式建筑施工階段中的現(xiàn)實作用得以彰顯。而在對裝配式建筑施工安全隱患進行綜合處理時需要考慮的因素比較多，而借助BIM技術(shù)則可以避免裝配式建筑施工安全隱患處理受到阻礙。加強裝配式建筑安全隱患處理效果，彰顯BIM技術(shù)現(xiàn)實作用。

2.6 運營階段

現(xiàn)階段建筑的運營基本是借助二維圖紙進行描述的，究其原因，建筑在設(shè)計階段沒有采用BIM技術(shù)進行模型搭建，導(dǎo)致建筑后期運營困難、維護成本較高、建筑信息難以集成和共享。通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，在項目交付時，連同設(shè)計和施工階段的集成化模型一起交付，將其應(yīng)用于建筑的運營階段，實現(xiàn)了信息的共享。如前文所述，BIM模型具有可視化的特點，可視化的特點讓建筑信息更加的直觀、簡單易懂，即使是非專業(yè)的建筑設(shè)計人員，也能快速、準(zhǔn)確地獲取建筑信息。當(dāng)建筑或者建筑中的設(shè)備發(fā)生故障時，管理人員可以通過BIM模型找到事故地點，快速到達現(xiàn)場，以此保障用戶的人身安全和設(shè)備的正常使用。同時，為了更好地管理建筑物，裝配式建筑中的預(yù)制構(gòu)件可以結(jié)合芯片技術(shù)(RFID技術(shù))，通過把預(yù)制構(gòu)件設(shè)計信息導(dǎo)入放在構(gòu)件中芯片，既方便了預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)、運輸、安裝，也有利于建筑運營階段發(fā)現(xiàn)問題構(gòu)件，及時查找構(gòu)件信息，進而通知相關(guān)單位進行處理，極大地減少了運營成本、提高了建筑的使用壽命和安全性[4]。

3 結(jié)束語

綜上所述，在裝配式建筑中對BIM技術(shù)進行合理應(yīng)用，可以有效表達其施工內(nèi)容，避免項目施工過程中的問題點，同時通過三維模擬以可視化的形式展現(xiàn)出整個施工內(nèi)容，滿足裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)層施工高效作業(yè)的要求。所以，在整個裝配式建筑施工過程中，必須加強對BIM技術(shù)的重視，同時還要增強其科學(xué)應(yīng)用方面的控制意識，并應(yīng)用BIM技術(shù)順利完成裝配式建筑建設(shè)的目標(biāo)，防止產(chǎn)生更大的建設(shè)風(fēng)險。