基于BIM技術的裝配式建筑施工管理研究

宋二瑋

（1.江蘇聯(lián)合職業(yè)技術學院南京分院，南京 210019；2.南京高職校工程檢測有限公司，南京 210019）

1 引言

BIM 在裝配式建筑施工管理中，可以被視作一個共享知識資源體系、健全的信息庫以及虛擬的過程，其具有可視化、信息關聯(lián)性等特征，能夠為所有的施工管理工作提供直觀、詳盡、準確的信息服務，優(yōu)化管理工作的效率和效果。因此，將BIM 技術應用到施工管理中對于改善裝配式施工狀態(tài)具有重要意義。

2 裝配式建筑施工管理中常用的BIM軟件

在2020 年，我國BIM 的市場規(guī)模已經(jīng)達到了119.1 億元，近5 年來的增長率為31%，由此可見，BIM 軟件在建筑施工領域內得到了大范圍的推廣。在此背景下，借助BIM 施工管理，一個專業(yè)團隊能夠在10 d 的時間內完成1.0×105m2建筑面積的作業(yè)量，相較于傳統(tǒng)管理模式，BIM 施工管理效率高出了5～10 倍。就目前來看，國內外應用到的施工管理BIM 軟件類型如表1 所示。其中，在實際的裝配式施工管理中較為常用的軟件主要以BIM 5D 為主。該軟件的建模流程如圖1 所示，其具有功能強大的數(shù)據(jù)接口，支持GCL、CCJ、CQI 等三維建模算量軟件，以及GCB 的無縫銜接，同時也支持國際標準。人們在進行算量、計價、施工管理作業(yè)時，還可以直接將Revit的機電、土建、鋼結構模型等直接生成三維模型，由此消除重復建模作業(yè)，壓縮了管理工作的成本。在施工管理過程中，該軟件可以對施工場地布局加以模擬，以可視化的呈現(xiàn)方式，為管理者搭建場地布局優(yōu)化平臺，而且軟件自帶內部漫游功能，管理者可借此查看建筑完工后內部的空間結構，以便于及時識別和處理施工中存在的問題。在此過程中，該軟件的進度模擬功能與物資采購算量等功能，可以為管理者的施工管理提供更加直觀、有參考價值的依據(jù)，增強施工管理工作的準確性與合理性，提升BIM 技術下的施工管理水平。

表1 施工管理用BIM軟件類型

圖1 BIM5D模型建立流程圖

3 基于BIM技術的裝配式建筑施工管理

3.1 施工場地布置管理

在施工之前，施工方需要對施工場地進行布置，以確保材料運輸、施工機械作業(yè)的順利開展，提高現(xiàn)場施工的有序性和效率。尤其是在裝配式建筑建設中，現(xiàn)場施工主要以預制構件的運輸和裝配為主，因此，運輸作業(yè)量較大。如果施工現(xiàn)場布置不合理，就很容易拖慢施工進度，甚至提升事故發(fā)生的概率。而在BIM 技術下，人們可以運用BIMGCB 軟件，即三維場部軟件，先根據(jù)現(xiàn)行的標準規(guī)范，結合現(xiàn)場實際情況與施工需求，構建出現(xiàn)場布置方案的三維模型，然后將其導入BIM 模擬軟件中，對現(xiàn)場布置方案的實際運行狀態(tài)進行模擬，幫助管理者迅速識別、優(yōu)化現(xiàn)場布置方案中存在的不合理問題，讓現(xiàn)場布置效果能更好地滿足裝配式建筑施工中的預制構件垂直、水平運輸需求，增強施工現(xiàn)場布置管理效果。在此過程中，管理者運用BIM 軟件完成現(xiàn)場布置建模之后，可以通過操作鼠標從各個角度查看場地布置情況，而且BIM 軟件自帶合理性檢查功能，能夠自動地評估布置方案的合理性，同時，在場地布置模型建模完畢時，軟件也會自動生成場地布置工程量，再根據(jù)該工程量，計算出場地布置成本，為結算提供依據(jù)，增強場地布置管理工作效用，例如：在場地布置功能運行中，BIM 軟件會按照公式S=（A+4）×（B+4）計算出平整場地工程量，然后按照定額中的人、材、機成本計算標準，計算出場地布置過程中，場地平整環(huán)節(jié)需要花費的成本。其中，S 為工程量，B 為建筑一層外墻寬，A 為建筑物一層外墻長。

3.2 施工進度管理

高效是裝配式建筑在施工方面的主要優(yōu)勢，而此項優(yōu)勢是否能夠正常地凸顯，主要取決于施工進度管理工作的效果?；诖?，為了充分發(fā)揮裝配式建筑的施工優(yōu)勢，需要在裝配施工中，重點關注施工進度管理工作，以更好地凸顯裝配施工的高效優(yōu)勢，保證裝配式建筑的施工效果。而在BIM 技術下，人們可以運用配套軟件，對裝配施工進行模擬，提前了解施工全過程中的進展情況，由此預測施工中的關鍵環(huán)節(jié)實施過程中的場地情況、機械作業(yè)情況，以及相關措施實施情況，也能夠提前了解每周、每月的人、材、機需求情況，方便管理者及時識別、優(yōu)化進度方案中的不合理問題，并加強對當前進度情況的控制，達到施工進度管理的效果。在此過程中，BIM 軟件的應用流程如圖2 所示。首先，需將建筑三維模型導入軟件中，同時編寫進度方案。其次，運用BIM 軟件將模型與進度方案相銜接，構建出4D 模型，然后運用該4D 模型創(chuàng)建模擬動畫。最后，通過觀看模擬動畫，識別、優(yōu)化進度方案中存在的問題，直至進度計劃通過審核，由此實現(xiàn)進度管理。在開工后的進度管理中，BIM 軟件針對進度管理方面，還具有進度核正功能。借助該功能，管理者可直接通過手機、平板電腦等移動端，為施工關鍵節(jié)點的完成情況進行拍照，上傳到軟件中，軟件即可將該照片上顯示的節(jié)點圖像信息，與進度模擬中的節(jié)點模型加以對比分析，由此得出進度偏差，實現(xiàn)進度核正，為管理者的進度控制工作提供精準依據(jù)，提高管理工作效果[1]。

圖2 BIM軟件的應用流程圖

3.3 施工碰撞風險管理

現(xiàn)階段，相較于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑，裝配式建筑對碰撞檢測的運用更加廣泛。在裝配式建筑施工中，不僅要檢查各個專業(yè)之間的碰撞，而且也要檢查構件之間、構件內部鋼筋之間、鋼筋與預留物，如孔洞、預埋件之間的碰撞，尤其是構件連接節(jié)點的鋼筋碰撞。而BIM 軟件的碰撞檢測功能較為成熟，可以準確、全面地檢測出施工碰撞風險，以便于施工方及時將碰撞問題上報給設計單位，防止施工期間變更的頻繁出現(xiàn)，干擾施工的正常開展，由此實現(xiàn)碰撞風險管理。在BIM 技術的應用中，管理者需要先按照設計方案，制作出三維模型，然后運用BIM 軟件的碰撞檢查功能，即可得到碰撞檢查報告。該報告的內容包括碰撞類型、名稱、距離、碰撞點等信息，之后，管理者就可以直接向設計方提交該報告，設計方再按照該報告，對設計方案加以優(yōu)化，達到消除碰撞風險的問題，實現(xiàn)碰撞風險管理。通常來說，BIM 軟件中的碰撞檢測功能，屬于一鍵操作的軟件功能，啟動后最短僅需要數(shù)秒中，即可完成碰撞報告的生成，相較于人工檢查而言，極為高效，因此，將其應用到施工碰撞風險管理中，可以讓管理工作更加準確和高效，提升管理工作水平[2]。

3.4 施工成本管理

除了高效以外，低成本也是裝配式建筑的主要優(yōu)勢。而為了發(fā)揮此項優(yōu)勢，施工方必須做好施工成本管理，以減少施工中的浪費，保證裝配式施工效果。在BIM 技術的應用下，由于BIM 軟件具有三算對比功能，可以將建筑工程的收入、成本、實際成本進行對比分析，以幫助管理者識別工程施工支出中存在的問題，為施工成本管控提供依據(jù)。但在此項管理工作中，應當注意，由于工程施工成本計算比較復雜，所以BIM 軟件的運作過程中需要進行大規(guī)模的數(shù)據(jù)吞吐，這就要求配套硬件設施能夠有效支持軟件的運作，使BIM 技術的應用效果能夠順利達到預期。一般來說，如果操作系統(tǒng)為32 位，那么需選用5G 磁盤、256MB 支持DirectX 10 的顯卡，若操作系統(tǒng)為64 位，則需選用5G 磁盤、1 680×1 050 真彩色顯示屏、1GB 以上的顯卡，即可有效支持BIM 成本運算作業(yè)。但在實際的BIM 軟件應用中，大部分企業(yè)會選擇使用Microsoft Windows 7 64 位的系統(tǒng)、4 核處理器、1 980×1 200 真彩色顯示屏、2GB 以上顯卡作為硬件，由此深入優(yōu)化BIM 運行的穩(wěn)定性，同時為其他更加復雜、運行規(guī)模龐大的BIM 軟件功能提供支持[3]。

3.5 施工工藝管理

目前，雖然裝配式施工技術已經(jīng)得到了推廣，但其依然屬于新興的施工技術。相較于傳統(tǒng)的澆筑施工技術，大部分施工人員并未熟練地掌握裝配式施工技術，這在很大程度上提高了施工操作錯誤、操作不當?shù)惹闆r的發(fā)生概率，影響了裝配式建筑施工質量。而在BIM 技術下，管理者可以在施工之前，運用BIM 技術的施工模擬功能，對當前的施工工藝方案進行模擬，由此識別和優(yōu)化施工方案中存在的問題，保證施工工藝操作的合理性，達到施工工藝管理的效果。此后，待施工工藝方案檢查無問題，正式開工之前，施工方還可以將施工方的模擬動畫作為培訓資料，對施工人員進行培訓，讓培訓內容更加直觀，幫助其迅速理解施工方案內容，減少工藝操作失誤、錯誤問題的出現(xiàn)，提高工藝操作的準確性，實現(xiàn)施工工藝管理。在此過程中，針對復雜的節(jié)點，BIM 的三維模擬功能也可以直觀地向施工人員展現(xiàn)設計要求、施工方案，讓施工交底更加充分，深入優(yōu)化各項裝配式施工工藝的實施效果。

4 結語

綜上所述，增強BIM 技術的應用效果，有助于裝配式建筑施工管理水平的提升。在施工管理中，基于BIM 技術，運用BIM 軟件對建筑施工進行管理，可以保證施工操作的準確性，減少施工期間的變更數(shù)量，降低施工成本，從而獲得更好的施工效果，推動裝配式建筑工程領域的發(fā)展。