BIM技術(shù)在超高層裝配式建筑體系中的應(yīng)用

史 詩

江蘇置信建設(shè)工程有限公司，江蘇 鹽城 224001

2016年，國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》。隨著政策的推行，我國裝配式建筑行業(yè)的市場活躍度也隨之提升。目前在超高層裝配式建筑的設(shè)計過程中，通常以BIM技術(shù)為核心構(gòu)建建筑物的三維立體模型，全方位面向各方展示建筑的宏觀風(fēng)貌，檢驗建筑設(shè)計合理性的同時，還能夠在施工前完成方案調(diào)整工作。鑒于此，針對BIM技術(shù)在超高層裝配式建筑體系中的應(yīng)用這一內(nèi)容進行深入分析具有重要的現(xiàn)實意義。

1 工程概況

某辦公樓項目地處商務(wù)中心區(qū)域，地上45層，總高度為217m，總建筑面積為19萬m2。項目地下室結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土框架剪力墻與鋼框架支撐為主，地上墻體為輕鋼龍骨隔墻，外部為玻璃幕墻，且地上建筑物均以裝配式構(gòu)件為主。

2 BIM團隊及標準

（1）BIM團隊組建。工程施工中，業(yè)主方為提升施工質(zhì)量，通過招標的手段將BIM顧問引進到施工協(xié)作中。期間，總施工單位經(jīng)BIM中心支持，進行BIM管理的統(tǒng)籌處理，分包方則在BIM中心與總部指導(dǎo)下完成各項施工作業(yè)任務(wù)，對于部分不具備應(yīng)用BIM技術(shù)條件的施工方，可通過BIM咨詢方協(xié)助的方式完成工程協(xié)助施工。具體的BIM團隊組建架構(gòu)如圖1所示。

圖1 某工程BIM團隊組建架構(gòu)圖

（2）BIM標準確定。在BIM技術(shù)應(yīng)用的設(shè)計階段，承包方應(yīng)積極與設(shè)計單位就超高層裝配式建筑體系的BIM深度進行復(fù)核與確認，使兩者之間確定一個統(tǒng)一的標準，為后續(xù)的BIM技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)設(shè)一個良好的環(huán)境。施工初期，總施工方需在應(yīng)用BIM技術(shù)時針對合同以及工程狀況進行全面的調(diào)查和分析，隨后按照BIM技術(shù)的應(yīng)用標準做好計算機軟、硬件配置[1]。此外，還需在施工前做好BIM技術(shù)應(yīng)用的協(xié)同掛歷平臺，促使工程相關(guān)的各項數(shù)據(jù)信息能夠在第一時間上傳至統(tǒng)一平臺[2]。正式施工期間，應(yīng)構(gòu)建以BIM技術(shù)應(yīng)用標準為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)會議制度，使工程資料、圖紙以及BIM數(shù)據(jù)管理充分與項目建設(shè)信息系統(tǒng)之間實現(xiàn)協(xié)同共享，還可借助BIM技術(shù)的應(yīng)用完成建筑裝配標準的糾偏處理工作。

3 BIM技術(shù)在超高層裝配式建筑體系中的具體應(yīng)用

3.1 方案設(shè)計

施工中要想確保BIM技術(shù)的操作質(zhì)量，需在開工前做好技術(shù)應(yīng)用方案設(shè)計工作。根據(jù)項目施工要求，BIM技術(shù)的應(yīng)用方案設(shè)計應(yīng)從以下三個方面著手。

（1）鋼結(jié)構(gòu)方案設(shè)計。由于地面之上的結(jié)構(gòu)懸挑邊梁的施工難度高，技術(shù)部在方案設(shè)計前通過與業(yè)主溝通，采用鋼模板設(shè)計，直接在施工中完成安裝，有效降低了外爬架臨時作業(yè)措施費，工期縮短共計90d。隨后利用Tekla軟件進行建模，建模點為封邊梁節(jié)點，借此實現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)一次成型，預(yù)防重新返工問題出現(xiàn)[3]。

（2）地面混凝土澆筑方案設(shè)計。鋼管柱混凝土的澆筑環(huán)境比較復(fù)雜，布料機的站位點方面的選擇難度也較高。在此基礎(chǔ)上，為了有效選出最適宜的布料機位置完成施工，此次施工中需利用Naviswork軟件完成三維定位模擬處理，隨后將布點優(yōu)化為4個，比預(yù)期的設(shè)計方案還減少了4個。

（3）幕墻單元體吊裝方案設(shè)計。該工程中幕墻的設(shè)計共分為7個相對獨立的系統(tǒng)，共計6.2萬m2，期間針對幕墻圖紙進行深化處理后直接進行建模，使用的幕墻處理軟件主要以Rhino 5.0為主。此外，受到工程結(jié)構(gòu)外傾因素的影響，建筑的外墻安裝施工難度及復(fù)雜度也較高，為此決定利用BIM技術(shù)先進行安裝模擬，在將安裝施工與項目其他專業(yè)施工之間的交叉作業(yè)情況展現(xiàn)出來的同時，進一步指出當(dāng)前施工中存在的不符合標準的問題并做調(diào)整。

3.2 現(xiàn)場管理

在超高層裝配式建筑施工中應(yīng)用BIM技術(shù)進行作業(yè)現(xiàn)場管理時，應(yīng)做好以下工作。

（1）平面布置管理。該項目地處中央商務(wù)區(qū)核心區(qū)域，周邊的交通環(huán)境相對復(fù)雜，且周邊無堆放場地，編制人員需針對施工現(xiàn)場做好相應(yīng)的施工模擬工作[4]。同時，還需就施工中的材料運輸通道以及人員疏散通道等道路交通進行運行模擬，借此實現(xiàn)施工場地布置的優(yōu)化，并在提高施工現(xiàn)場平面布置可行性的同時，實現(xiàn)布置的科學(xué)合理性[5]。應(yīng)用BIM技術(shù)進行施工場地設(shè)計后，能夠大幅度提高現(xiàn)場利用率，促使項目各分包方之間的材料堆放場地交叉率降低至少30%，且也能一定程度上縮短施工周期。

（2）裝配式建筑質(zhì)量及安全管理。超高層裝配式項目不僅在質(zhì)量方面要求極高，在施工安全方面的要求也十分嚴苛。施工管理人員將與項目有關(guān)的BIM技術(shù)應(yīng)用成果均進行了網(wǎng)絡(luò)上傳，主要傳輸至BIM 5D平臺數(shù)據(jù)庫中，隨后項目管理人員直接通過平臺關(guān)鍵詞搜索，就能直觀且全面地瀏覽建筑輕量化模型，借此為施工現(xiàn)場的質(zhì)量管理提供輔助[6]。期間，進行質(zhì)量管理時，管理人員可直接借助BIM 5D手機端將作業(yè)現(xiàn)場所出現(xiàn)的問題在手持設(shè)備的支持下實時傳輸至平臺數(shù)據(jù)庫中，為后續(xù)施工流程的推進提供詳細的數(shù)據(jù)參考，同時進行隱患處理。另外，還可將建筑方的安全文明標準化數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)標準進行現(xiàn)場施工文明的規(guī)范化處理，并按照工程設(shè)計模型進行施工用料的總量統(tǒng)計，最終提升施工安全性。

3.3 采購管理

在建模信息準確的基礎(chǔ)上，BIM建模工作與算量工作可以彼此支撐，實現(xiàn)三算對比，根據(jù)多專業(yè)構(gòu)件精細化全三維建模發(fā)現(xiàn)可完善之處，優(yōu)化復(fù)雜節(jié)點及管線綜合排布，提高算量精度，減少材料浪費。通過BIM 5D對各流水段構(gòu)件工程量信息進行細化梳理，可形成材料采購計劃表，作為施工備料、限額領(lǐng)料的主要依據(jù)，還可與實際消耗進行對比，控制成本，為項目精細化管理提供技術(shù)支持。

3.4 訂單管理

在超高層項目中，材料按時進場是保證項目工期的前提。基于BIM技術(shù)的物流管理，以三維模型為載體實現(xiàn)加工制作、物流運輸及安裝等信息同步傳遞，便于管理人員通過BIM 5D平臺隨時查閱構(gòu)件加工運輸情況，有助于對進度的整體把控。同時，利用BIM 5D平臺對進場構(gòu)件進行信息完善，并在構(gòu)件上粘貼附帶構(gòu)件詳細信息的二維碼，用于現(xiàn)場查看構(gòu)件信息。

3.5 三維激光掃描

將BIM技術(shù)應(yīng)用于超高層裝配式建筑體系中，核心在于三維激光掃描的應(yīng)用上，主要從以下兩方面著手。

（1）幕墻安裝。幕墻的安裝施工質(zhì)量要求及標準均極高，且建筑的主體結(jié)構(gòu)與局部施工區(qū)域之間的位置偏差、尺寸偏差均較大。對此進行技術(shù)處理時，可將高精度的三維激光掃描儀應(yīng)用其中，對工程結(jié)構(gòu)整體進行掃描處理，借助掃描得出的數(shù)據(jù)信息利用計算機進行結(jié)構(gòu)還原，并依據(jù)掃描所生成的現(xiàn)場點在計算機上構(gòu)建Revit模型，并與設(shè)計模型之間進行重合對比，識別出現(xiàn)尺寸偏差的區(qū)域[7]。隨后，將掃描數(shù)據(jù)傳輸給施工方，要求施工方按照掃描結(jié)果進行施工設(shè)計方案的深化處理，建模時應(yīng)綜合考慮現(xiàn)場作業(yè)現(xiàn)狀。

（2）施工凈高處理。超高層裝配式建筑體系中，對于樓層的凈高要求標準較高，樓層的頂部需安裝復(fù)雜的機電管線，如仍沿用傳統(tǒng)的施工手段，則無法滿足工程設(shè)計凈高作業(yè)標準。對此，可采用三維激光掃描技術(shù)，針對裝配建筑樓層展開全方位的掃描，并將掃描按照拼接點云的形式將其與在計算機上構(gòu)建的Revit模型進行拼合處理，隨機根據(jù)拼合結(jié)果進行各個部位尺寸的偏差識別。此外，點云模型還可以應(yīng)用于建筑樓板不同部位的凈高檢測中，借此進一步深化超高層裝配式設(shè)計成果的可靠性。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國建筑事業(yè)的不斷發(fā)展進步，現(xiàn)階段裝配式建筑的市場發(fā)展空間越來越大，使得BIM技術(shù)在房地產(chǎn)市場中的應(yīng)用范圍也越來越廣闊。超高層裝配式建筑體系的構(gòu)建對于BIM技術(shù)的應(yīng)用依賴性也相對較高，此時，充分做好建筑產(chǎn)業(yè)的上下游數(shù)據(jù)信息交互、共享工作，不僅能夠提升裝配式建筑在我國的整裝效率，也能夠在現(xiàn)代化城市建設(shè)水平提升方面奠定堅實的基礎(chǔ)。