基于BIM技術的裝配式建筑研究

丁傳武 華江

【摘要】裝配式建筑由于它自身模塊化、裝配化，造就了較低的生產(chǎn)成本和較快的建造速度廣受好評，但也有自身裝配式構件的圖紙要求高，生產(chǎn)進度高等一系列問題。本論文通過運用BIM技術與裝配式建筑結(jié)構在施工過程中相互結(jié)合，優(yōu)化裝配式建筑施工過程中因構件設計、生產(chǎn)、運輸、吊裝施工等原因?qū)е碌墓て谘诱`、經(jīng)濟損失。進行BIM施工模擬優(yōu)化施工工序、節(jié)約施工工期。通過BIM模型精確管控施工工程量，減少施工材料浪費，提高施工經(jīng)濟效益。

【關鍵詞】碰撞檢查;裝配式建筑;數(shù)字化信息;BIM;施工模擬;成本管控

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.02.234

1、項目實施流程

由于裝配式建筑施工過程中具有多專業(yè)、多流程和多方同時施工的特點，在構件吊裝施工前，如何組建項目級 BIM 團隊、配置合理的軟硬件、確定BIM實施標準以及制定基于BIM模型的變更流程等保障措施，是項目實施 BIM 的首要工作。

為了明確項目實施過程中的各參與方的工作內(nèi)容和職能分工，和項目整體的BIM流程架構，建立了組織架構圖、任務分工圖。

2、BIM技術在施工管理中的應用

BIM技術在施工管理過程中可應用于多個方面，如碰撞檢測、建設4D施工模擬等，且BIM技術的應用也極大地提高了施工管理的質(zhì)量及效率。為此，在裝配式建筑施工管理的過程中也應積極采取科學有效的措施合理應用BIM技術。以下，筆者結(jié)合實際簡要分析BIM技術在施工管理中的應用，以期充分展現(xiàn)BIM技術的獨特優(yōu)勢，全方位展現(xiàn)BIM技術的作用與價值，并證明BIM技術在施工管理中的應用對裝配式建筑施工和建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展具有十分積極的現(xiàn)實意義。

2.1基于BIM模型的碰撞檢查

（1）BIM模型碰撞檢查

BIM模型可以賦予豐富的建筑信息，在建立各BIM模型時可以有效地發(fā)現(xiàn)圖紙存在的問題，進行多專業(yè)的碰撞檢查檢驗建筑、結(jié)構、機電構件空間位置的合理性。裝配式結(jié)構構件尤其需要進行BIM模型的檢查和碰撞檢查，預制構件若是在施工現(xiàn)場吊裝過程中發(fā)現(xiàn)構件之間存在碰撞，需要對預制構件進行重新的設計與生產(chǎn)加工，就會造成工期的延誤以及經(jīng)濟的損失。

碰撞檢查主要體現(xiàn)在預制構件與現(xiàn)澆構件，主要碰撞發(fā)生在預制板、預制梁、現(xiàn)澆梁、現(xiàn)澆柱。

以周山河小學-食堂及風雨操場項目為例，其地上總建筑面積6014.74㎡，建筑基底面積3355.89㎡，地上三層，建筑抗震設防烈度為7度。該建筑是裝配式住宅項目，采用的預制構件類型包括：疊合樓板、預制疊合次梁、預制樓梯、部分預制框架柱、預制鋼架。

（2）預制板與現(xiàn)澆柱

現(xiàn)澆柱與預制板的碰撞主要表現(xiàn)在柱切角處，若施工吊裝前未知曉對應預制板需要切角而吊裝錯誤構件導致現(xiàn)澆柱鋼筋無法放置施工，從而導致施工進度延后。

（3）預制梁與現(xiàn)澆柱

由于疊合梁在吊裝時需要擱置在現(xiàn)澆柱上，如果設計的尺寸太長則會導致疊合梁影響現(xiàn)澆柱的縱向鋼筋的搭接布置，而疊合梁的設計長度過短時則會造成后期澆筑混凝土時產(chǎn)生額外的措施施工工序?qū)е率┕すて?、成本的增加，再周山河小學-食堂及風雨操場項目中未出現(xiàn)類似的碰撞問題。

（4）疊合板與疊合梁

疊合板在吊裝的過程中需要將一部分構件擱置在疊合梁上，擱置長度一般不超過15mm，若疊合板的擱置略長則可能造成與疊合梁上部的箍筋發(fā)生碰撞，除此之外，疊合板的鋼筋與疊合梁的箍筋也可能發(fā)生碰撞，這也需要我們在前期的碰撞檢查中發(fā)現(xiàn)并及時解決提高施工中的效率和進度。

（5）疊合主次梁之間的碰撞

疊合主梁遇到疊合次梁時需要進行開口設計，若施工中發(fā)現(xiàn)主梁的開口與疊合次梁的尺寸無法對應，則會導致施工進度滯后與成本增加的現(xiàn)象。

通過Navisworks生成碰撞報告，提交給設計單位提前修正圖紙中的問題，縮短施工工期。在周山河小學-食堂及風雨操場項目中，共有5處疊合板與現(xiàn)澆柱之間發(fā)生碰撞，4處疊合主次梁構件之間發(fā)生碰撞。通過BIM軟件對疊合板與疊合梁之間的鋼筋進行優(yōu)化排布。

（6）實際效益

基于BIM的模型碰撞檢查對比于傳統(tǒng)的施工圖檢查展現(xiàn)出更好的實際效益。

2.2基于BIM的裝配式4D施工模擬

以周山河小學-食堂及風雨操場項目為例，其施工周期為5月，施工工序主要包含PC構件吊裝、鋼筋施工、混凝土現(xiàn)澆和措施施工。

（1）工程量快速統(tǒng)計

通過施工進度模擬，對目前施工中需要的PC構件進行統(tǒng)計和歸納，根據(jù)現(xiàn)場構件的堆至情況，指導PC構件的生成和運輸，既滿足項目現(xiàn)場的施工工作面也要滿足施工所須的構件數(shù)量。在實際施工中再將實際的進度計劃反饋與BIM4D進度管理從而優(yōu)化后續(xù)的施工進度。

（2）PC構件流程跟蹤

同時PC構件的施工過程由于有較多的工作流程，同時PC構件的種類和編碼的多樣性也會造成施工中的困難，會出現(xiàn)因為某一環(huán)節(jié)的時間延誤所導致的施工工期的延誤，然而通過BIM平臺的構建跟蹤功能可以實現(xiàn)構件在每一個環(huán)節(jié)都有相應的責任人負責記錄。構件的計劃時間和實際開始時間的錄入可以清晰的發(fā)現(xiàn)施工工序是超前還是滯后。

2.3基于BIM技術的裝配式結(jié)構項目成本管理

基于BIM技術，通過BIM模型可以快速的生成工程量報表，提取數(shù)據(jù)進行分析與傳統(tǒng)的管理方式可以更加精確的指導現(xiàn)場的材料配備、任務分配、勞動力配置、提高項目的經(jīng)濟效益。

（1）PC構件的工程量對比分析

以周山河小學-食堂及風雨操場項目為例，其地上總建筑面積6014.74㎡，建筑基底面積3355.89㎡，地上三層。該建筑是裝配式住宅項目，其中樓板預制率為38.92%、主次梁預制率為19.8%、柱預制率為36.62%。

PC構件部分工程量，項目PC深化模型對其中的部分構件進行工程量匯總與PC生產(chǎn)廠商進行比對。發(fā)現(xiàn)PC廠商存在多算疊合板、疊合梁、預制柱近60m?，漏算預制樓梯、預制柱近100m?。

（3）預算成本與實際成本進行對比分析

對周山河小學-食堂及風雨操場項目土建、鋼筋、PC構件部分工程量與之BIM模型進行對比，其中土建鋼筋工程量多出168564.45元，占比3.45%;PC構件工程量相差45m?，漏算10547.31元，占比10.05%。

結(jié)語：

如今，建筑工業(yè)化的腳步已經(jīng)離我們越來越近了，預制裝配式建筑結(jié)構結(jié)合BIM技術相較于傳統(tǒng)建筑施工方式有以下優(yōu)點 。

（1）BIM技術可以預先進行碰撞檢查，提前發(fā)現(xiàn)施工圖紙中的問題點，及時解決節(jié)約施工工期及成本。

（2）BIM技術結(jié)合PC構件的流程跟蹤，有利于管控構件的生產(chǎn)及施工進度，降低因PC構件所產(chǎn)生的工期延誤。

（3）運用BIM技術結(jié)合施工進度管理，提前把握項目施工進度，合理穿插工序，最大化節(jié)約施工工期。

（4）結(jié)合BIM技術的施工項目成本管理，有利于精確管控施工工程量，節(jié)約施工成本，提高施工經(jīng)濟效益。

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