BIM技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用研究

沙立英

中鐵北京工程局集團(tuán)北京有限公司 北京 100070

BIM即建筑信息模型技術(shù)可以作為建筑物生命周期過(guò)程中可靠的共享資源，發(fā)揮其在可視化、工程分析、碰撞檢查、造價(jià)分析、工期管控等多方面用途的作用，歸根到底，BIM 技術(shù)就是一種產(chǎn)出、應(yīng)用和管理建筑物信息的手段，BIM 是將建筑實(shí)體信息化、數(shù)據(jù)化的集成技術(shù)，在建筑全生命周期為不同專(zhuān)業(yè)提供信息、數(shù)據(jù)的共享和交互，達(dá)到融合各方共同協(xié)作，高效完成項(xiàng)目的作用[1]。

1 裝配式建筑工程的概述

裝配式建筑在設(shè)計(jì)建筑階段已經(jīng)對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行選擇預(yù)制，并且規(guī)定了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裝配工藝，最終在個(gè)體建筑施工階段進(jìn)行構(gòu)件的組裝來(lái)進(jìn)行裝配施工。通過(guò)裝配式的施工方式，提高了整體建筑的施工效率。實(shí)現(xiàn)裝配式施工，最主要的是需要在建筑工程施工開(kāi)始之前就對(duì)需要裝配的構(gòu)件設(shè)計(jì)完畢，這就要求設(shè)計(jì)者能夠把握整體的建筑設(shè)計(jì)，避免在后期組裝裝配時(shí)產(chǎn)生不匹配不適用的情況。構(gòu)件由工廠進(jìn)行生產(chǎn)，其成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)，降低了工程施工的成本，提高了資源的合理利用。除了成本的減少之外，運(yùn)輸和施工難度也有所降低。建筑施工所需配件都較龐大，且不方便運(yùn)輸，但是運(yùn)輸結(jié)構(gòu)構(gòu)件顯然要比傳統(tǒng)的配件更容易操作。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)

2.1 施工單位的優(yōu)勢(shì)

建筑施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)構(gòu)件的組裝是裝配施工的核心步驟，建筑工程的結(jié)構(gòu)都由這些部件組裝后才能夠完成，因此構(gòu)件裝配過(guò)程十分重要。BIM 技術(shù)能夠通過(guò)數(shù)據(jù)信息模擬現(xiàn)場(chǎng)的裝配情況，對(duì)每個(gè)構(gòu)件進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和調(diào)配，減少裝配過(guò)程中出現(xiàn)的數(shù)量不對(duì)，構(gòu)件不清等情況，對(duì)于每個(gè)構(gòu)件的數(shù)據(jù)信息也可以通過(guò)BIM技術(shù)直接進(jìn)行調(diào)取，能夠減少許多錯(cuò)誤情況的發(fā)生，讓裝配工作在BIM技術(shù)的輔助下有條不紊地進(jìn)行[2]。

2.2 構(gòu)件制造商的優(yōu)勢(shì)

裝配式建筑施工最重要的就是要構(gòu)件的精細(xì)化。由于裝配式建筑是將一個(gè)整體模塊拆分成多個(gè)構(gòu)件通過(guò)最后組裝所進(jìn)行的，每個(gè)構(gòu)件與構(gòu)件之間的數(shù)據(jù)不能夠相差過(guò)多，甚至要做到最小差異性來(lái)保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和完整性。BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠有效解決構(gòu)件之間的精確程度。信息數(shù)據(jù)處理是BIM 技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)，它能夠?qū)⒏鶕?jù)每個(gè)部件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在進(jìn)行構(gòu)件生產(chǎn)時(shí)，可以直接利用 BIM 技術(shù)將數(shù)據(jù)導(dǎo)入生產(chǎn)構(gòu)件的機(jī)器中，實(shí)現(xiàn)每個(gè)部件的數(shù)據(jù)能夠保持一致，而構(gòu)件生產(chǎn)商也能夠放心迅速地投入批量生產(chǎn)，提高了構(gòu)件的生產(chǎn)效率，同時(shí)也節(jié)省了許多生產(chǎn)成本。

2.3 建筑單位的優(yōu)勢(shì)

建筑單位在建筑工程項(xiàng)目中作為投資方，因此需要與工程中各項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人保持密切的聯(lián)系，并且時(shí)刻關(guān)注整體建筑的施工進(jìn)程，從而才能把握全局，推動(dòng)整個(gè)建筑工程的施工。在建筑工程中有幾個(gè)問(wèn)題是必須要建設(shè)單位來(lái)解決，例如如何縮短項(xiàng)目工期，降低建筑成本，控制施工風(fēng)險(xiǎn)等。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

3.1 設(shè)計(jì)階段

目前我國(guó)裝配式建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程依然遵循著傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑設(shè)計(jì)的流程，依舊按照現(xiàn)澆的方式設(shè)計(jì)，之后交由裝配式建筑設(shè)計(jì)單位進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)。深化設(shè)計(jì)單位根據(jù)主體設(shè)計(jì)圖紙發(fā)現(xiàn)并提出不符合裝配式建筑設(shè)計(jì)規(guī)范和不利于施工的部位，然后將問(wèn)題反饋給主體設(shè)計(jì)單位進(jìn)行調(diào)整，如此一來(lái)，不僅浪費(fèi)了大量時(shí)間，而且有些部位是無(wú)法調(diào)整的，直接導(dǎo)致裝配式建筑設(shè)計(jì)處于被動(dòng)局面，預(yù)制構(gòu)件拆分出現(xiàn)不合理的情況，最終導(dǎo)致項(xiàng)目成本增加等問(wèn)題。BIM 技術(shù)可視化和可協(xié)調(diào)性可以有效解決這些問(wèn)題，運(yùn)用 BIM 技術(shù)的可視化進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件合理性的分析，同時(shí)，對(duì)預(yù)制構(gòu)件中涵蓋的各專(zhuān)業(yè)信息進(jìn)行核對(duì)及碰撞檢查[3]。

3.2 生產(chǎn)階段

裝配式建筑中采用的預(yù)制構(gòu)件是由專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家根據(jù)深化設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行生產(chǎn)的?，F(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(huì)由模具設(shè)計(jì)單位借助 BIM 軟件，根據(jù)二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)構(gòu)件模具，生產(chǎn)模具，最后交由構(gòu)件生產(chǎn)廠家進(jìn)行生產(chǎn)，此過(guò)程雖然也有使用 BIM 軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是涉及的專(zhuān)業(yè)單一且并未實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)的交互、傳遞，最后會(huì)造成模具設(shè)計(jì)和實(shí)際構(gòu)件有誤差。通過(guò)項(xiàng)目在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段使用BIM 軟件，裝配式建筑設(shè)計(jì)單位直接接收 IFC 格式的 BIM 模型數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)，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(dá)出來(lái)，然后完善后的構(gòu)件模型也是通過(guò) 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(dòng)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(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)查看、核對(duì)預(yù)制構(gòu)件信息，真正實(shí)現(xiàn) BIM 模型數(shù)據(jù)的交互，更有助于實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化生產(chǎn)甚至個(gè)性化定制。

3.3 施工階段

施工現(xiàn)場(chǎng)管理長(zhǎng)期以來(lái)是施工管理的重要組成部分。裝配式建筑施工單位必須對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境實(shí)施統(tǒng)籌化全方位管理，增強(qiáng)管理嚴(yán)格性與預(yù)見(jiàn)性，確保預(yù)制構(gòu)建能夠合理擺放于施工現(xiàn)場(chǎng)，降低現(xiàn)場(chǎng)雜亂度，提升現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件儲(chǔ)存安全性。在傳統(tǒng)建筑施工過(guò)程中，由于預(yù)制件在類(lèi)型、材質(zhì)等方面存在差異且需求數(shù)量較多，常由于編制和擺放的不規(guī)范性影響到構(gòu)件使用質(zhì)量，甚至影響施工項(xiàng)目進(jìn)度與質(zhì)量。而在 BIM 技術(shù)幫助下，施工現(xiàn)場(chǎng)管理可實(shí)現(xiàn)更精確化的安排。通過(guò)模擬管理讓各項(xiàng)細(xì)節(jié)真實(shí)有效。