基于BIM探討預(yù)制裝配式建筑綠色施工的應(yīng)用實(shí)踐

李 煒

中交第四公路工程局有限公司

1 引言

預(yù)制裝配式建筑越來越受到歡迎，是因?yàn)檫@種建筑在建房的時(shí)候所采用的是工業(yè)化方法，即施工中使用的構(gòu)件大部分在工廠內(nèi)完成，對(duì)于需要使用的構(gòu)建運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)過技術(shù)人員按照設(shè)計(jì)圖紙拼接后可安裝在建筑結(jié)構(gòu)上。需要注意的是，所有構(gòu)件應(yīng)牢固連接，以確保建筑物的可靠性。在預(yù)制裝配式建筑中應(yīng)用BIM技術(shù)，可以在構(gòu)件運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)后按照三維設(shè)計(jì)圖拼裝，取代傳統(tǒng)的按照二維平面圖進(jìn)行澆筑施工和現(xiàn)場(chǎng)拼裝的方式。這樣，建筑的外觀就與傳統(tǒng)方法建造的房子一樣，施工方法卻截然不同。預(yù)制裝配式建筑應(yīng)用BIM技術(shù)，縮短了施工現(xiàn)場(chǎng)的工作時(shí)間，減少了用電、用水和人力資源，簡(jiǎn)化了施工過程。此外，還可以減少各種污染物，減少了垃圾量，避免了施工環(huán)境的污染，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理非常有利。

2 預(yù)制裝配式建筑的介紹

預(yù)制裝配式建筑的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是，可以提高工程的施工質(zhì)量，確保整個(gè)工程的施工進(jìn)度加快。在預(yù)制裝配式建筑施工的過程中，由于某些施工采用裝配施工方式，在生產(chǎn)施工過程中，通常采用運(yùn)行機(jī)械裝配線的方式，對(duì)于零件的生產(chǎn)不再采用人工操作方式，使得零件有更高的精度，確保每道工序符合有關(guān)的規(guī)定，建筑結(jié)構(gòu)的各個(gè)部位得以改進(jìn)，工程施工質(zhì)量有所提高[1]。

預(yù)制裝配式建筑的整個(gè)施工都采用裝配模式，施工管理模式也發(fā)生了變化。在裝配式建筑施工的過程中，整個(gè)施工過程按照一定的產(chǎn)業(yè)流程進(jìn)行，部分結(jié)構(gòu)零部件在工程中完成，實(shí)現(xiàn)了施工標(biāo)準(zhǔn)化操作，使大部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)比傳統(tǒng)的施工模式更加完善，當(dāng)然這對(duì)施工人員的專業(yè)素質(zhì)有較高的要求，特別是施工中采用工業(yè)管理模式，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工管理，使施工項(xiàng)目既實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化，又實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化運(yùn)行。

預(yù)制裝配式建筑的施工特點(diǎn)是，采用預(yù)制模式，大大提高了管理效率。從裝配式建筑施工的現(xiàn)狀來看，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)作業(yè)模式。與手工生產(chǎn)操作相比，這種生產(chǎn)方式的速度更快，生產(chǎn)質(zhì)量有所保證。所以，建筑施工中整體化操作，使得施工的進(jìn)度加快，縮短了施工時(shí)間。預(yù)制裝配式建筑施工與傳統(tǒng)的建筑工程施工模式相比較，工期大大縮短，原材料的使用量明顯減少，由此降低了成本，提高了工作效率。

3 預(yù)制裝配式建筑施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 預(yù)制吊裝施工技術(shù)

預(yù)制裝配式建筑施工中，對(duì)于預(yù)制外墻板要使用車輛運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng),施工管理人員將外墻板的數(shù)量清點(diǎn)正確，對(duì)編號(hào)都要核對(duì)好，外墻板使用專用的吊具，將其吊到建筑結(jié)構(gòu)上，放置在指定的安裝位置。施工人員對(duì)外墻板初步就位之后，將臨時(shí)的支撐系統(tǒng)設(shè)置好，還要采取必要的固定限位措施[2]。外墻板與樓層面限位固定的時(shí)候要做好清點(diǎn)工作，對(duì)編號(hào)進(jìn)行核對(duì),防止產(chǎn)生錯(cuò)誤。當(dāng)預(yù)制樓梯運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)并清點(diǎn)完畢，對(duì)編號(hào)予以核對(duì)，使用專用吊具將預(yù)制樓梯段運(yùn)輸?shù)筋A(yù)安裝樓的板位置,由施工人員安裝就位。

3.2 墻面施工技術(shù)

應(yīng)用預(yù)制裝配式技術(shù)，主要的目的是實(shí)現(xiàn)綠色施工，對(duì)工程的整個(gè)建設(shè)環(huán)節(jié)實(shí)施一體化管理，如此形成一個(gè)科學(xué)化的管理模式，避免管理不當(dāng)造成材料和資金的浪費(fèi)。在預(yù)制裝配式施工的過程中，采用綜合化的管理模式能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，及時(shí)采取有效地措施處理，避免造成嚴(yán)重后果，導(dǎo)致資金投入量增加。

在承重墻建設(shè)以及剪力墻建設(shè)中應(yīng)用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)和施工，流程簡(jiǎn)化，工程建設(shè)效果更好，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)。在工程施工中采用預(yù)制裝配式建筑施工技術(shù)，可以從建筑結(jié)構(gòu)整體的角度出發(fā)進(jìn)行墻體建設(shè)，應(yīng)用BIM技術(shù)規(guī)劃建筑結(jié)構(gòu)，根據(jù)立體化、透視化的設(shè)計(jì)圖進(jìn)行拼接，在加工部件的時(shí)候可以測(cè)試承重能力并對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)精確分析，對(duì)于不當(dāng)之處適當(dāng)調(diào)整[3]。在墻面施工的過程中注重綠色化，將預(yù)制裝配式模式發(fā)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來，結(jié)合使用BIM技術(shù)可以避免拆除重建，可以一次性成型，同時(shí)排除各種安全隱患，施工效果良好。

4 應(yīng)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)綠色施工

4.1 應(yīng)用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)模型

工程項(xiàng)目部在施工的初期階段將BIM應(yīng)用小組建立起來，應(yīng)用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)預(yù)制裝配式建筑模型。將BIM技術(shù)應(yīng)用于施工實(shí)踐中，就是通過運(yùn)行工作軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要使用的軟件包括Autodesk、Navisworks、Revit、斯維爾二維算量和廣聯(lián)達(dá)場(chǎng)地布置等，所設(shè)計(jì)的模型惟妙惟肖，而且是立體化呈現(xiàn)，具有良好的透視效果，每個(gè)細(xì)節(jié)出現(xiàn)問題都能夠及時(shí)修改，方式施工中發(fā)現(xiàn)予以返工，由此節(jié)省了人力和物力，保證工期[4]。

在預(yù)制裝配式建筑施工中應(yīng)用BIM技術(shù)，考慮到建筑的主體結(jié)構(gòu)所采用的是框架結(jié)構(gòu)，以屋面外圍護(hù)系統(tǒng)和墻面外圍護(hù)系統(tǒng)為主，按照綠色理念，外覆雙曲造型所使用的鋁板幕墻和玻璃幕墻。按照BIM模型，就是將各種構(gòu)件拼接起來，構(gòu)成多種形式的實(shí)體[5]。

在預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的中心筒部分施工中，工序復(fù)雜，難度大，對(duì)施工精度有較高的要求。對(duì)于這種情況，BIM小組運(yùn)行BIM建立模型的時(shí)候，以樹權(quán)部位的二維模型為主，臨時(shí)支撐間距在設(shè)計(jì)的過程中計(jì)算出來，根據(jù)計(jì)算的結(jié)構(gòu)排布支撐，還要與施工進(jìn)度計(jì)劃相結(jié)合，對(duì)施工的工序進(jìn)行四維施工模擬。應(yīng)用BIM模型對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行交底，避免設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)施工存在不符之處，保證施工質(zhì)量。

4.2 設(shè)置臨時(shí)支撐

在進(jìn)行預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工的過程中，要保證屋面的結(jié)構(gòu)安裝保持較高的穩(wěn)定性，將屋面的梁撓度減少，在進(jìn)行樹權(quán)施工的過程中，需要將臨時(shí)支撐設(shè)置好。在確定臨時(shí)支撐型號(hào)的時(shí)候，需要根據(jù)受力計(jì)算所獲得的結(jié)果進(jìn)行。對(duì)于整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的整體受力，要保證其具有較高的穩(wěn)定性之后，按照設(shè)計(jì)圖紙將臨時(shí)支撐拆除，如此可以起到轉(zhuǎn)換受力體系的作用[6]。

某建筑工程的上施工中，按照設(shè)計(jì)圖紙要求在屋架的下方所設(shè)置臨時(shí)支撐，所選用的材料為鋼管，規(guī)格為152mm×5.0mm，材質(zhì)為Q235，鋼支撐的高度介于3.2m~5.5m之間，根據(jù)具體的需要進(jìn)行選擇。鋼支撐之間的距離設(shè)定需要根據(jù)鋼梁跨度進(jìn)行布置，介于3.5 m~4.8m之間，在支撐的上部與屋架梁底部可以采用鋼接的方法，這種連接方式比較簡(jiǎn)單。支撐的下部如果不在樹權(quán)部位，可以將型鋼連接到混凝土結(jié)構(gòu)，型鋼的規(guī)格為H200mm×200mm×8mm×12mm，使用膨脹螺栓連接，支撐鋼管連接到型鋼件上，采用剛性連接的方法。與樹權(quán)部位交接的部位，可以直接在主桿件的頂面連接。由于螺栓在圓管的外側(cè)布置，整個(gè)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔，而且節(jié)省了材料[7]。

4.3 應(yīng)用BIM技術(shù)模擬施工

應(yīng)用BIM技術(shù)模擬施工是BIM技術(shù)的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)。在預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工的過程中應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行模擬操作，對(duì)施工的現(xiàn)場(chǎng)情況都能夠模擬操作，發(fā)揮虛擬建造技術(shù)的作用，通過操作軟件構(gòu)建模型，合理設(shè)置時(shí)間參數(shù)，在計(jì)算機(jī)中操作虛擬軟件就可以將頭腦中形成的思路用模型體現(xiàn)出來，然后進(jìn)行虛擬操作，使用仿真軟件進(jìn)行仿真操作。在工程項(xiàng)目建造的過程中會(huì)產(chǎn)生一些成本[8]。比如，當(dāng)某工程沒有按期完成工程造成的損失，施工中存在材料浪費(fèi)的問題等，使用BIM技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)虛擬軟件建造，對(duì)工程設(shè)計(jì)圖進(jìn)行模擬操作，合理規(guī)劃施工的每個(gè)環(huán)節(jié)，將施工中所存在的難點(diǎn)以及需要重點(diǎn)關(guān)注的問題都能夠展示出來，從而對(duì)施工過程管理予以優(yōu)化。在進(jìn)行異型樹權(quán)鋼結(jié)構(gòu)施工之前，需要將BIM模型建立起來，還要進(jìn)行模擬操作，對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)在施工中的效果都能夠體現(xiàn)出來，發(fā)現(xiàn)問題可以及時(shí)調(diào)整，避免施工中產(chǎn)生問題導(dǎo)致不良后果。

工程施工中應(yīng)用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)，具體的實(shí)施中，就是應(yīng)用三維信息模型實(shí)施管理。立體化的施工設(shè)計(jì)圖發(fā)揮指導(dǎo)作用，對(duì)于所存在的問題及時(shí)指導(dǎo)施工現(xiàn)場(chǎng)解決，避免施工中出現(xiàn)施工質(zhì)量問題導(dǎo)致返工。展示三維信息模型的時(shí)候，就是將工程項(xiàng)目的各項(xiàng)指標(biāo)綜合，使得工程施工現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)全面呈現(xiàn)，BIM軟件的運(yùn)行中可以起到有效協(xié)調(diào)的作用[9]。同時(shí)，應(yīng)用BIM技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)管理。在預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工的過程中應(yīng)用BIM技術(shù)，使得復(fù)雜性問題得到有效解決。預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工中，打破了原有的循序漸進(jìn)的方式，而是從整體施工高度角度出發(fā)展開，如果存在問題，可以從整體的角度出發(fā)作出調(diào)整，由此可以加快施工進(jìn)度，各個(gè)施工環(huán)節(jié)都能夠合作進(jìn)行，相互配合良好。發(fā)揮BIM技術(shù)的作用，可以使得復(fù)雜的設(shè)計(jì)問題和施工問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并準(zhǔn)確定位，對(duì)于問題的處理簡(jiǎn)單化，確保整個(gè)的施工中發(fā)揮設(shè)計(jì)圖的指導(dǎo)作用，各項(xiàng)工作更加有條理。具體的應(yīng)用中，就是發(fā)揮BIM技術(shù)的作用，通過實(shí)施模擬對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化管理，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的障礙快速解決，施工質(zhì)量有所保證。

5 結(jié)束語

通過上面的研究可以明確，預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工的過程中應(yīng)用BIM技術(shù)可以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。中國走綠色發(fā)展道路，建筑施工的能耗大、資源消耗量也大，而且往往工期比較長(zhǎng)，采用預(yù)制裝配式建筑施工方式，結(jié)合BIM技術(shù)，使傳統(tǒng)施工當(dāng)中所存在的問題有效解決。如此，建筑工程更加完善，使建筑業(yè)的發(fā)展符合中國綠色戰(zhàn)略目標(biāo)。