基于BIM的裝配式建筑施工管理系統(tǒng)研究

唐繼華

(四川天一學院，四川 綿竹 618200)

建筑行業(yè)存在施工高能耗、建筑資源緊缺、對生態(tài)環(huán)境破壞較大等問題，對于現(xiàn)場管理常采取粗線條的管理方式?；诮ㄖ┕す芾砝砟?，將BIM技術(shù)應用于建筑中，對裝配構(gòu)件的制造、設備運輸、構(gòu)件入場及儲藏與塔吊安裝進行模擬，提升了施工效率。批量化的構(gòu)件制造與工業(yè)化的建設流程，應重視施工現(xiàn)場管理，避免因建設信息不對等而出現(xiàn)建設問題。針對裝配式建筑常見的現(xiàn)場管理問題，基于建筑信息模型，提出了現(xiàn)場管理策略，以期找到優(yōu)化裝配式建筑現(xiàn)場管理的可行方法，發(fā)揮建筑信息模型的可視與模擬功能，做好構(gòu)件制造與現(xiàn)場管理安排，解決施工現(xiàn)場的信息管理問題。

1 緒論

1.1 研究背景

綠色建筑、智能建筑、裝配式建筑是近年來建筑行業(yè)發(fā)展的重要方向，尤其是裝配式建筑在施工方案上不斷創(chuàng)新，將傳統(tǒng)建筑行業(yè)混凝土澆灌轉(zhuǎn)換為構(gòu)件預制作，而后現(xiàn)場拼裝的形式，相應的，施工管理的重點應隨之調(diào)整。建筑行業(yè)存在高能耗、資源浪費問題，以建筑行業(yè)發(fā)展為研究背景，以BIM技術(shù)的高效運用為途徑，解決裝配式建筑施工環(huán)節(jié)中存在的問題，發(fā)揮裝配式建筑的優(yōu)勢，體現(xiàn)施工管理的重要性。

1.2 研究意義

為解決裝配式建筑施工環(huán)節(jié)中存在的管理問題，依托于BIM技術(shù)與建筑信息模型內(nèi)部綜合系統(tǒng)的應用，提高工程管理的效果與可協(xié)調(diào)性，將提升收益與質(zhì)量保障為核心目標，促進我國裝配式建筑行業(yè)的發(fā)展。重視理論與實踐的綜合探究，以實際案例驗證方案是否具有可實踐價值，彌補過往工作環(huán)節(jié)存在的理論充足但實踐不明的問題。

1.3 邏輯框圖

以技術(shù)路線總結(jié)為邏輯框圖的主要內(nèi)容，分為若干重點進行總結(jié)。提出問題，根據(jù)文獻記錄與切實存在的問題，保證問題的客觀性與重大性，突顯策略探究價值。理論研究，理論層面依據(jù)可分為兩個層級，即裝配式施工管理與BIM信息化管理，依據(jù)上述兩個理論保證施工環(huán)節(jié)和管理工作的可協(xié)調(diào)性。技術(shù)分析，分析案例，結(jié)合學術(shù)文獻，保證科學性。體系構(gòu)建側(cè)重于進度、成本、質(zhì)量及布場四個層面，初步形成體系。展望未來裝配式建筑管理工作的發(fā)展路徑。

2 基于BIM的裝配式建筑施工管理的重要意義

基于BIM的裝配式建筑施工管理，可解決建筑與制造領域中存在的問題，促進構(gòu)件組裝型建筑與建筑信息模型的發(fā)展。目前，建筑領域已廣泛應用BIM 技術(shù)進行構(gòu)件組裝，借助于建筑信息模型強大的模擬功能，將裝配式建筑進行系統(tǒng)分析，系統(tǒng)設計出現(xiàn)場管理方法，具有重要意義。裝配式建筑以制造業(yè)模式完成建筑構(gòu)架生產(chǎn)，大大節(jié)約了建筑資源，具有節(jié)能環(huán)保、施工周期短的特點，與傳統(tǒng)建筑施工相比，裝配式建筑不僅提升了施工效率，還縮減了工程成本。BIM技術(shù)以立體多維形式模擬建筑物設計階段、施工階段及管理過程，通過強大的場景模擬工程，為管理人員分析裝配現(xiàn)場的動態(tài)模型，將現(xiàn)場動態(tài)模型與實際現(xiàn)場管理相關聯(lián)，展現(xiàn)出實際施工狀況。由數(shù)據(jù)與信息處理搭建的建筑信息模型應用于施工管理中，可全面監(jiān)管裝配式建筑的現(xiàn)場作業(yè)。

3 裝配式建筑施工的優(yōu)點與不足

3.1 優(yōu)點

裝配式建筑是將傳統(tǒng)的建筑現(xiàn)場通過集中制造方式完成，將構(gòu)件運送到工程現(xiàn)場，在現(xiàn)場進行配件組裝即可。其施工優(yōu)點是占用場地面積小，相較于傳統(tǒng)建筑施工現(xiàn)場作業(yè)，混凝土、機械設備進場才可完成作業(yè)，而裝配式建筑將建筑物各配件進行標準化制造，如混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等，制造完成后運送至工程現(xiàn)場，進行吊裝安裝即可，大大縮減了施工用地。構(gòu)件制造生產(chǎn)過程中，全部進行規(guī)范化、精確化材料配比，相較于傳統(tǒng)建筑施工，各類材料使用量均減少，如鋼材、混凝土、砂漿、保溫材料等。裝配施工現(xiàn)場僅需對進場構(gòu)件進行安裝，施工效率更高，采取吊裝機械安裝，降低了施工強度。

3.2 不足

目前，裝配式建筑現(xiàn)場組裝仍存在一些問題。裝配進度受構(gòu)件制造的影響，現(xiàn)場管理人員如果未跟進構(gòu)件生產(chǎn)管理，將導致構(gòu)件生產(chǎn)不及時，影響裝配建筑效率。對于混凝土超大構(gòu)件的運輸不合理，將延誤施工，影響構(gòu)件安裝效率。方案調(diào)整具有一定的限制，若出現(xiàn)裝配作業(yè)方案調(diào)整，已經(jīng)制造出的構(gòu)件則無法應用組裝，或是吊裝過程中出現(xiàn)漏裝、錯裝問題，將影響裝配式建筑的整體發(fā)展。需要對裝配式建筑進行深入研究，培養(yǎng)構(gòu)件制造及現(xiàn)場組裝方面的專業(yè)人才。

4 BIM在構(gòu)件、配件中的應用

4.1 在生產(chǎn)制造中的應用

為發(fā)揮裝配式建筑的優(yōu)勢，應重視構(gòu)件、配件生產(chǎn)，保證生產(chǎn)質(zhì)量，利用BIM平臺完成編號，保證現(xiàn)場組裝效率。流程分析是利用傳統(tǒng)二維軟件完成構(gòu)件、配件平面圖的繪制，在建筑信息模型中轉(zhuǎn)換為可視立體圖，完成轉(zhuǎn)化后由專業(yè)設計人員進行圖紙深度處理，利用可視功能對內(nèi)部尺寸誤差進行二次調(diào)整。構(gòu)件生產(chǎn)應重視構(gòu)件、配件質(zhì)量表單，利用三維掃描系統(tǒng)對構(gòu)件、配件進行無損檢查，再進行運輸。三維設計模型是技術(shù)應用的重點，需在傳統(tǒng)軟件中增加可視分析，保證裝配式構(gòu)件、配件的尺寸精度。

4.2 在物流運輸中的應用

相較于傳統(tǒng)建筑施工，裝配式建筑構(gòu)件、配件運輸是重點，其影響因素包括運輸成本，如構(gòu)件、配件的無損壞運輸，如果做不好調(diào)度與規(guī)劃，將無法進行成本的控制。運輸速度，途中如果出現(xiàn)問題，將影響現(xiàn)場組裝效率。應利用BIM技術(shù)的模擬功能，將構(gòu)件、配件等進行運輸模擬，尤其是要將構(gòu)件、配件尺寸與進場場地的最大路徑進行模擬，避免延誤。利用虛擬環(huán)境對配件運輸進行模擬，及時發(fā)現(xiàn)問題，將運輸路線做好規(guī)劃，發(fā)揮建筑信息模型的規(guī)劃與模擬功能。

4.3 在現(xiàn)場存儲中的應用

裝配式建筑構(gòu)件的存儲不同于傳統(tǒng)建筑施工材料，應保證標號一一對應，避免混亂存放導致現(xiàn)場運轉(zhuǎn)困難。影響因素包括位置規(guī)劃，應根據(jù)標號安裝時間劃分出不同的存放位置，若劃分不清將會給管理造成困難。存放環(huán)境應做好防潮處理，避免因環(huán)境因素造成尺寸誤差。可利用預演功能完成組裝分析，做好存放處理。

5 基于BIM的裝配式建筑施工管理實踐

5.1 案例概況

ZD市某高級中學因?qū)W生住校難，擬定在校區(qū)東北角進行學生公寓的建設工作。該學生公寓的建設應考慮周邊環(huán)境條件，采用傳統(tǒng)施工工藝場地空間不允許，因此采取裝配式建筑結(jié)構(gòu)建設。該公寓共分為6層，無地下室結(jié)構(gòu)，建筑面積9 800 m2，高度24 m，可解決1 000名學生的住宿問題。本項目作為裝配整體式混凝土框架建筑，全樓除衛(wèi)生間及屋頂構(gòu)件現(xiàn)澆外，所有構(gòu)件均為預制構(gòu)件，現(xiàn)場管理需重視BIM技術(shù)的應用，保質(zhì)保量在規(guī)定時間內(nèi)竣工。

5.2 裝配場地管理

根據(jù)裝配式建筑實際工程需求及建筑構(gòu)件尺寸，選擇配套的吊裝機械設備，借助建筑信息模型的可視功能與三維模擬功能，協(xié)同設計部門規(guī)劃吊裝機械設備的場地位置，避免后期因構(gòu)件尺寸組裝失敗導致吊裝設備拆除，避免不必要的浪費。吊裝設備的現(xiàn)場規(guī)劃可在一定程度減少設備進場數(shù)量，節(jié)省費用。對于裝配場地、吊裝設備、內(nèi)部結(jié)構(gòu)組裝、砌體施工等都應進行建筑信息模型動態(tài)模擬，及時發(fā)現(xiàn)構(gòu)件組裝中存在的問題。安裝人員與砌體施工人員通過觀看現(xiàn)場模擬施工，可了解建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提升施工效率。對裝配現(xiàn)場的建筑施工模擬，可實現(xiàn)可視化現(xiàn)場監(jiān)管，避免出現(xiàn)構(gòu)件組裝現(xiàn)場空間不足的問題。建筑信息模型具有模擬與管理的雙重作用，應加以利用。

5.3 裝配進度管理

裝配式建筑施工完成組裝進度管理，應建立在建筑信息模型平臺上，通過構(gòu)件組裝模式與砌體施工，計算出裝配工作的具體進度，根據(jù)建筑信息模型計算出裝配進度，結(jié)合實際施工現(xiàn)場情況做好構(gòu)件組裝管理計劃。借助平臺將構(gòu)件進行編號，模擬組裝，針對模擬組裝過程中的施工問題，調(diào)整構(gòu)件組裝管理方案。利用平臺的三維立體預演形式，令現(xiàn)場管理人員直觀找到構(gòu)件建設問題，當施工現(xiàn)場出現(xiàn)構(gòu)件吊裝進程偏差時，可利用BIM 技術(shù)進行偏差問題分析，重新做好構(gòu)件組裝校正工作。與此同時，管理人員還可進行多個校正方案比對，篩選出較為合理的工作方案。構(gòu)件組裝過程中，可將每日構(gòu)件組裝數(shù)據(jù)在建筑信息模型中進行組裝進度分析，通過組裝數(shù)據(jù)分析模擬出工程周期，當與組裝進度出現(xiàn)偏差時，應在建筑信息模型中利用差異顏色進行記錄，方便后續(xù)管理。對裝配進度進行跟進管理，將裝配進度與資金利用管理相結(jié)合，實現(xiàn)裝配式建筑的動態(tài)模式現(xiàn)場管理。

5.4 裝配成本管理

裝配式建筑的成本管理重點應落實在構(gòu)件組裝上，構(gòu)件制造是程序化、標準化的制造流程，一旦簽訂構(gòu)件制造合同則無法更改，應利用建筑信息建筑模型，對構(gòu)建裝配施工量進行數(shù)據(jù)計算，對不同構(gòu)件或配件組裝成本進行計算，為現(xiàn)場管理提供數(shù)據(jù)參考。利用BIM技術(shù)計算裝配成本，對構(gòu)件、裝配、資金進行對比，利用線上函數(shù)計算完成系統(tǒng)計劃與實際工程投入分析。施工管理應結(jié)合裝配現(xiàn)場的實際狀況，系統(tǒng)化完成成本管理，對裝配效率與砌體施工效率進行監(jiān)管，高質(zhì)量地完成管理任務。

6 結(jié)語

建筑領域中已廣泛應用BIM 技術(shù)進行構(gòu)件組裝，借助于建筑信息模型強大的模擬功能，對裝配式建筑進行系統(tǒng)分析，制定現(xiàn)場管理方法，具有重要的意義。