BIM 技術(shù)在裝配式建筑施工中的研究與應(yīng)用

吳亞麗 黃 歡

（1.開封大學(xué)， 河南開封 475000； 2.開封正開置業(yè)有限公司， 河南開封 475000）

0 引言

BIM 技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用，充分發(fā)揮其重要優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，取得了顯著的應(yīng)用效果，創(chuàng)造了更多的綜合效益，促進(jìn)建筑行業(yè)更快、更好地發(fā)展。我國(guó)傳統(tǒng)施工技術(shù)難以適應(yīng)現(xiàn)代化裝配式建筑施工需求，充分采用BIM 技術(shù)，提升項(xiàng)目信息化管理水平，進(jìn)一步保障項(xiàng)目施工質(zhì)量。

1 BIM 技術(shù)應(yīng)用的基本情況

BIM 技術(shù)在裝配式建筑各個(gè)施工環(huán)節(jié)中得到充分應(yīng)用。施工企業(yè)在BIM 中提取、修改信息，協(xié)調(diào)各項(xiàng)施工作業(yè)。。我國(guó)BIM 技術(shù)主要是在復(fù)雜建筑、文物建筑修復(fù)等工程中進(jìn)行應(yīng)用，最大限度地減少施工中發(fā)生問題的幾率，便于工作人員對(duì)工程建設(shè)的實(shí)際情況進(jìn)行了解，制定相應(yīng)的建設(shè)方案，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)圖紙中存在的相關(guān)問題，采取針對(duì)性措施進(jìn)行解決和修整，更加符合項(xiàng)目工程建設(shè)的實(shí)際需求，對(duì)工程建設(shè)效果進(jìn)行有效保障。

2 裝配式建筑工程特征

裝配式建筑工程采用先進(jìn)的建筑技術(shù)，更加注重環(huán)保，屬于綠色建筑，建設(shè)周期較短，能夠批量建設(shè)，具有規(guī)?；a(chǎn)的特點(diǎn)。裝配式住宅在建設(shè)施工的過程中不僅周期較短，投入成本較低，同時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度還很低，大多數(shù)進(jìn)行機(jī)械化施工。依靠先進(jìn)的科技制作方式，采用防水、隔音和抗震等更加優(yōu)質(zhì)的建筑材料，對(duì)建筑的質(zhì)量具有一定的保障[1]。裝配式住宅施工的流程進(jìn)行不斷地簡(jiǎn)化，實(shí)際建設(shè)操作比較簡(jiǎn)潔，最大程度地降低建筑中存在的安全隱患。相關(guān)施工管理部門在施工建設(shè)之前將需要使用的具體材料進(jìn)行詳細(xì)、科學(xué)地規(guī)劃，建筑材料大多數(shù)是半成品，在施工的過程中產(chǎn)生極少的垃圾，促進(jìn)建筑更加的環(huán)保綠色。另外，裝配式建筑在施工中不會(huì)受到自然氣候的影響，在很大程度上縮短了建設(shè)周期，建筑的總成本自然會(huì)一定程度的減少。相比較于傳統(tǒng)施工，裝配式建筑具有安全環(huán)保、建筑品質(zhì)較高等多種優(yōu)勢(shì)，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

3 裝配式建筑工程施工中存在的問題

3.1 缺乏完整的產(chǎn)業(yè)鏈

我國(guó)裝配式建筑工程發(fā)展較晚，一線的建筑品牌和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大城市具有充足的建筑資金，能夠促進(jìn)裝配式住宅的發(fā)展。在實(shí)踐中得到一定程度的應(yīng)用之外，大部分建筑業(yè)和地區(qū)對(duì)于裝配式住宅施工建設(shè)技術(shù)的應(yīng)用存在許多不足之處[2]。另外，施工技術(shù)發(fā)展不完善，預(yù)制配件的生產(chǎn)商制造出的成品相對(duì)結(jié)構(gòu)單一，沒有形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，無法為裝配式預(yù)制住宅建筑提供有力的支持和保障。建筑施工人員普遍都是農(nóng)民，文化教育程度較低，沒有較強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)水平，同時(shí)缺乏較強(qiáng)的創(chuàng)新能力，對(duì)于新型的裝配式住宅的了解不多，對(duì)于施工流程不熟悉，造成施工現(xiàn)場(chǎng)存在較多的困難，無法將施工工作正常順利地開展。

3.2 缺乏完善施工管理體系

我國(guó)裝配式建筑工程推廣時(shí)間較短，缺乏完善的管理機(jī)制。比如我國(guó)預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)商缺乏專業(yè)的人才，生產(chǎn)結(jié)構(gòu)單一，同時(shí)相關(guān)建筑管理部門在實(shí)際工作中管理機(jī)制不完善，對(duì)構(gòu)件采用的檢驗(yàn)方法比較簡(jiǎn)單，造成部分生產(chǎn)商出現(xiàn)以次充好的現(xiàn)象，無法達(dá)到一定的精度和標(biāo)準(zhǔn)。另外，新型建筑的現(xiàn)場(chǎng)管理不夠精細(xì)化，缺乏對(duì)每個(gè)施工環(huán)節(jié)及施工技術(shù)的關(guān)注，缺乏BIM 技術(shù)的應(yīng)用，無法滿足現(xiàn)實(shí)管理的實(shí)際需求。

4 BIM 技術(shù)在裝配式建筑施工中的研究與應(yīng)用

4.1 工程概況

本文采用真實(shí)案例分析BIM 技術(shù)在裝配式建筑施工中的具體應(yīng)用。上海市某區(qū)A 裝配式建筑工程，建設(shè)在產(chǎn)業(yè)園區(qū)里，施工場(chǎng)地為方形，東西長(zhǎng)360 米左右，南北長(zhǎng)度280 米左右，工程地塊具有良好的地質(zhì)條件、地勢(shì)平坦、地面整齊。A 裝配式建筑工程主要建設(shè)6 棟25 層、2 棟18 層、7 棟15 層公租房，1 層地下車庫(kù)。該工程總占地面積9860m2, 總建筑面積295117.75m2，建筑密度控制在16.33%，建筑物高度控制在75 米，建筑單體主要應(yīng)用預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)，單體預(yù)制率控制大于40%。

4.2 構(gòu)件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

A 裝配式建筑工程施工建設(shè)的過程中，施工人員需要結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際的情況和需求，采用工廠規(guī)?；a(chǎn)裝配式構(gòu)件。裝配式構(gòu)件生產(chǎn)過程中，如果出現(xiàn)變更等相關(guān)問題，就會(huì)造成其不能正常順利地裝配，就會(huì)造成大量資源的浪費(fèi)，增加工程施工成本。因此。工作人員需要在構(gòu)件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和作用，采用BIM 信息平臺(tái)有效設(shè)計(jì)裝配式構(gòu)件[3]。設(shè)計(jì)人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)構(gòu)件設(shè)計(jì)中存在的問題和不足，不斷優(yōu)化和完善設(shè)計(jì)工作，提升構(gòu)件設(shè)計(jì)工作質(zhì)量效率，進(jìn)一步保證裝配式構(gòu)件設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性，確定每個(gè)零部件不會(huì)出現(xiàn)任何設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，增強(qiáng)構(gòu)件可生產(chǎn)性。

設(shè)計(jì)人員結(jié)合該工程裝配式特征，結(jié)合PC 構(gòu)件明確建模規(guī)則，其PC構(gòu)件族庫(kù)搭設(shè)能夠?qū)ν饴朵摻?、預(yù)留洞口、預(yù)埋線盒等相關(guān)元素的空間位置關(guān)系進(jìn)行有效反映，同時(shí)實(shí)行碰撞檢查，對(duì)預(yù)留預(yù)埋定位、鋼筋碰撞等相關(guān)問題進(jìn)行有效解決，保證PC 構(gòu)件放置的精準(zhǔn)性，并能有效統(tǒng)計(jì)不同構(gòu)件的數(shù)量。

4.3 構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)節(jié)

裝配施工環(huán)節(jié)的安全質(zhì)量管控主要為驗(yàn)收裝配式構(gòu)件和監(jiān)控其裝配全過程。A 裝配式建筑工程裝配式構(gòu)件進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)之前，相關(guān)工作人員按照具體標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，保證現(xiàn)場(chǎng)裝配過程中，所有裝配式構(gòu)件符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。工作人員通過RFID 標(biāo)簽的掃描，讀取質(zhì)量管理信息數(shù)據(jù)，同時(shí)和BIM 信息平臺(tái)中保存的構(gòu)件驗(yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，有效保證工作質(zhì)量，提升裝配式構(gòu)件質(zhì)量驗(yàn)收效果，最大程度地避免由于管理人員自身能力不足造成工作失誤現(xiàn)象，避免了給建筑工程施工質(zhì)量帶來較大不良影響。

施工人員通過仿真模擬，主要采用BIM 技術(shù)創(chuàng)建更加直觀、形象的三維立體模型，有效模擬指導(dǎo)繁雜的裝配施工建設(shè)過程，進(jìn)而有效驗(yàn)證建筑工程施工方案，實(shí)現(xiàn)施工方案的改進(jìn)和優(yōu)化[4]。施工人員可以采用仿真模擬施工方案問題，對(duì)施工中可能存在的碰撞進(jìn)行提前解決。如圖1 所示。施工人員模擬裝配式施工方案，在模擬的過程中設(shè)定相應(yīng)的質(zhì)量控制點(diǎn)標(biāo)記，生成質(zhì)量管控清單，便于施工管理人員結(jié)合該清單高效順利地指導(dǎo)施工，進(jìn)而有效管理質(zhì)量控制點(diǎn)，提升裝配式建筑工程施工質(zhì)量。

圖1 PC 方案模擬

4.4 施工進(jìn)度管理

裝配式建筑工程包含大量的構(gòu)件，繁雜的安裝工序，具有建筑工程建造速度快的優(yōu)點(diǎn)，更加凸顯出了施工進(jìn)度管控的重要性。管理人員需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)和周邊環(huán)境的特點(diǎn)進(jìn)行全面了解，關(guān)注施工之前的技術(shù)交底工作，確定每個(gè)施工環(huán)節(jié)運(yùn)用的施工技術(shù)，保證工作人員對(duì)于技術(shù)的重難點(diǎn)內(nèi)容熟練掌握，同時(shí)對(duì)于施工中存在的相關(guān)問題制定針對(duì)性的解決策略，避免由于技術(shù)問題影響工程施工進(jìn)度。另外，施工企業(yè)需要加強(qiáng)對(duì)技術(shù)人員BIM 技術(shù)應(yīng)用技能培訓(xùn)，全面了解和掌握施工的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、工程完工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等，及時(shí)更新技術(shù)人員的知識(shí)儲(chǔ)備，了解技術(shù)發(fā)展的最新方向，提升技術(shù)人員BIM 技術(shù)應(yīng)用水平，進(jìn)而有效提升建筑工程施工效果。

施工人員可以采用Navisworks 等軟件，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件、水電氣管線等多個(gè)方面進(jìn)行建模，同時(shí)將BIM 模型導(dǎo)入到軟件中[5]。施工管理人員對(duì)施工工序的相關(guān)施工進(jìn)度規(guī)劃輸入到模型中，實(shí)現(xiàn)BIM 模型信息關(guān)聯(lián)，創(chuàng)建動(dòng)態(tài)三維模擬施工現(xiàn)場(chǎng)，便于管理人員更加直觀、全方位的檢測(cè)裝配式建筑工程施工進(jìn)度。另外，BIM 模型中的相關(guān)信息數(shù)據(jù)存在一定的關(guān)聯(lián)性，相關(guān)參數(shù)發(fā)生變化的情況下，其他關(guān)聯(lián)的信息進(jìn)行自動(dòng)更新。因此，建筑工程施工中出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更的情況下，管理人員結(jié)合變更要求和項(xiàng)目施工實(shí)際情況，對(duì)BIM 模型中的參數(shù)進(jìn)行科學(xué)合理地調(diào)整，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)變更，進(jìn)而合理調(diào)整施工監(jiān)督計(jì)劃，科學(xué)規(guī)范地推進(jìn)建筑工程施工進(jìn)度。

4.5 施工圖會(huì)審中的應(yīng)用

相關(guān)管理人員需要完善施工圖紙會(huì)審工作，根據(jù)建筑工程的實(shí)際情況，科學(xué)合理地選擇施工技術(shù)和方案，由專業(yè)技術(shù)人員對(duì)施工圖紙進(jìn)行深入研究和分析，同時(shí)對(duì)于施工過程中需要關(guān)注的技術(shù)重難點(diǎn)進(jìn)行明確和標(biāo)注，制定有效的應(yīng)對(duì)策略，最大程度地減少建筑工程施工建設(shè)中對(duì)具體設(shè)計(jì)的變更，影響整個(gè)建筑施工進(jìn)度。圖紙會(huì)審是工程施工前不可少的一項(xiàng)重要工作，應(yīng)用BIM 技術(shù)的三維可視化輔助圖紙會(huì)審，能快速查找出圖紙中存在的各建筑標(biāo)高不統(tǒng)一、建筑物間隔不合理、空間布局不合理、管線布置碰撞、裝配式構(gòu)件尺寸不匹配等問題。工作人員利用BIM 技術(shù)三維可視化優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)BIM 可視化圖紙會(huì)審，檢查圖紙中存在問題，提前改善圖紙相關(guān)問題，生成圖紙會(huì)審記錄。

圖2 BIM 技術(shù)在施工圖會(huì)審階段的應(yīng)用

5 結(jié)束語(yǔ)

BIM 技術(shù)在裝配式建筑施工中的應(yīng)用，能夠有效提升項(xiàng)目施工建設(shè)進(jìn)度和質(zhì)量管理，創(chuàng)造出巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，提升各個(gè)階段工作開展的有效性，最大程度地降低施工問題發(fā)生的幾率，避免了對(duì)裝配式建筑工程產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。本文主要結(jié)合裝配式工程實(shí)際案例，分析BIM 技術(shù)在構(gòu)件設(shè)計(jì)、構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝、施工進(jìn)度管理、施工圖會(huì)審中的具體應(yīng)用，提升施工質(zhì)量。