BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑施工中的應(yīng)用

楊先平

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司）

1 引言

現(xiàn)階段，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑工程施工規(guī)模逐漸擴(kuò)大，施工難度也隨之提升。傳統(tǒng)采用紙質(zhì)平面設(shè)計(jì)圖紙的方式已經(jīng)被時(shí)代所淘汰。而BIM技術(shù)的出現(xiàn)能夠?qū)⒁酝橄?、難以想象的二維圖紙、符號(hào)等轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂锌梢暬慕ㄖD形，還能模擬建筑建成后的效果[1]。將其應(yīng)用于預(yù)制裝配式建筑施工中，能有效提升施工效果，促使分散式施工向集成式施工轉(zhuǎn)變。

2 預(yù)制裝配式建筑定義

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)技術(shù)水平明顯提升，房屋建造也可以像產(chǎn)品生產(chǎn)一樣進(jìn)行批量制作，將提前預(yù)制好的各類構(gòu)件運(yùn)輸?shù)焦さ亟M裝起來即可。在以往的建筑設(shè)計(jì)過程中，需要在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行各部分構(gòu)件的生產(chǎn)和制作，在施工現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合圖紙要求進(jìn)行施工，無法從根本上保證施工質(zhì)量。而預(yù)制裝配式建筑是現(xiàn)階段具有完整性和先進(jìn)性的一種建筑形式，在工廠中提前對(duì)建筑工程所需要的各部分構(gòu)件進(jìn)行預(yù)制加工，在施工現(xiàn)場(chǎng)通過組合安裝即可完成施工建設(shè)，包括樓梯、陽臺(tái)、樓板等。這種建筑形式能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、綠色等目標(biāo)，而且施工場(chǎng)地相對(duì)較小，有助于完成施工標(biāo)準(zhǔn)化，節(jié)約各類資源[2]?，F(xiàn)階段，很多城市建筑工程開始使用這種預(yù)制裝配式建筑，能夠從施工全過程保證施工質(zhì)量，促進(jìn)城市建設(shè)。

3 BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑施工中的應(yīng)用

3.1 工程概況

本文以某市住宅小區(qū)為例，該工程中包括了6幢17層小高層，12幢6層洋房構(gòu)成，小高層的建筑總高度50m，層高2.8m，低層層高3m；建筑結(jié)構(gòu)位框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。主樓選擇用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，地下室車庫(kù)位預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)。本文以13號(hào)樓為對(duì)象，此樓為預(yù)制裝配式住宅，耐火等級(jí)為二級(jí)、防水等級(jí)為一級(jí)，場(chǎng)地類別為三類，抗震設(shè)防烈度為6度，基礎(chǔ)形式為筏板，使用年限為50年。此次項(xiàng)目的施工難點(diǎn)為裝配式建筑需要把施工圖紙和實(shí)際生產(chǎn)的構(gòu)件進(jìn)行拆分處理，并把圖紙拆分成可以用來進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件，之后再運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝施工。如果安裝不及時(shí)將會(huì)出現(xiàn)建筑材料和建筑垃圾堆積的問題。另外，如果出現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙錯(cuò)誤，將會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件生產(chǎn)和實(shí)際相矛盾，出現(xiàn)資源浪費(fèi)問題。為了避免這些問題，在施工前要進(jìn)行詳細(xì)地核對(duì)排查，并通過BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行統(tǒng)一的碰撞模擬檢查。

3.2 工程中BIM模型的建立

在此工程項(xiàng)目中，BIM建模軟件采用的是Revit，對(duì)施工進(jìn)程進(jìn)行模擬控制的軟件是Navisworks，兩個(gè)軟件相結(jié)合，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行了指導(dǎo)控制。同時(shí)，在此項(xiàng)目中還利用vasari軟件對(duì)該項(xiàng)目實(shí)際使用時(shí)的室內(nèi)外溫差情況進(jìn)行模擬。

在進(jìn)行建模時(shí)，先利用Revit軟件進(jìn)行預(yù)制裝配式建筑BIM模型的建立，并對(duì)建立好的模型進(jìn)行全面深化，為后期不同專業(yè)和施工內(nèi)容的碰撞檢查提供便利。在檢查完畢之后，對(duì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方，進(jìn)行修改和調(diào)整，建立完善的模型。之后，利用vasari軟件對(duì)建筑的性能進(jìn)行分析，并對(duì)其耗能情況進(jìn)行模擬對(duì)比，為設(shè)計(jì)施工選擇最合適、最節(jié)能的設(shè)計(jì)施工方案。

3.3 BIM技術(shù)提供預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)信息

首先，BIM模型中會(huì)涉及項(xiàng)目所有信息，可以對(duì)單個(gè)的構(gòu)件信息進(jìn)行查詢，讓預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)更加精細(xì)化。比如，PC構(gòu)件廠家通過BIM模型中的圖紙信息進(jìn)行進(jìn)一步深化處理，相關(guān)設(shè)計(jì)人員將BIM模型的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行核對(duì)矯正，之后可以對(duì)模型的造價(jià)進(jìn)行估算處理。此外，BIM模型還可以把圖紙轉(zhuǎn)化為二維圖紙或者是CAD圖紙。比如，在預(yù)制裝配式樓梯設(shè)計(jì)時(shí)，通過Revit的三維模型中導(dǎo)出二維的樓梯剖面圖，如圖1，利用二維圖紙，預(yù)制構(gòu)件廠可以直接進(jìn)行生產(chǎn)加工。

圖1 該樓PC樓梯二維圖

其次，在對(duì)工程總量進(jìn)行匯總和圖紙自動(dòng)生成中的應(yīng)用。利用BIM模型可以生成鋼筋、混凝土等工程量清單，為施工單位和業(yè)主單位進(jìn)行造價(jià)預(yù)算，核對(duì)工程量。比如，利用模型中的Tekla Structures導(dǎo)出該樓項(xiàng)目中的各種預(yù)制構(gòu)件明細(xì)表，如預(yù)制構(gòu)件的類別、名稱、規(guī)格、用途、數(shù)量等等，從表中可以對(duì)該樓的各種預(yù)制構(gòu)件信息進(jìn)行直觀了解，預(yù)制構(gòu)件廠也可以按照該表進(jìn)行生產(chǎn)加工。

在本項(xiàng)目中，預(yù)制率超過了80%，PC構(gòu)件的數(shù)量是最多的。利用BIM自動(dòng)出圖的特點(diǎn)，可以直接導(dǎo)出PC構(gòu)件的施工深化圖紙。

3.4 BIM技術(shù)在碰撞檢查中的應(yīng)用

BIM模型中的碰撞檢查工程可以實(shí)現(xiàn)三維可視化，比如，在該項(xiàng)目中，如圖2，為該樓梁柱結(jié)合位置的一個(gè)節(jié)點(diǎn)三維視圖，從圖中可以發(fā)現(xiàn)梁柱結(jié)合位置的鋼筋布置情況，以及詳細(xì)的標(biāo)注等等，這樣施工管理人員可以直接發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)位置的鋼筋布置情況和鋼筋設(shè)置不合理的情況。另外，還可以檢查構(gòu)件和構(gòu)件之間有沒有嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行連接。

圖2 該樓碰撞檢查分析

4 結(jié)語

總之，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)將會(huì)更好地應(yīng)用在預(yù)制裝配式建筑中。在滿足社會(huì)發(fā)展需求的同時(shí)，還能在工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等各施工建設(shè)階段發(fā)揮作用，利用數(shù)據(jù)模型和算法結(jié)構(gòu)優(yōu)化整體功能，確保預(yù)制裝配式建筑的施工質(zhì)量和效率。