計(jì)算機(jī)技術(shù)在智能化建筑中的應(yīng)用

毛超建

關(guān)鍵詞 智能化 建筑 計(jì)算機(jī) 科學(xué)應(yīng)用

1引言

智能化建筑迅猛發(fā)展的主要原因在于其具有能耗低、操作便利、服務(wù)水平高等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)在智能化建筑中應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以合理管控建筑成本，為現(xiàn)代建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供幫助。

2BIM 技術(shù)的內(nèi)涵及優(yōu)勢(shì)

2.1BIM 技術(shù)的內(nèi)涵

建筑信息模型技術(shù)（BIM）是利用計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，通過(guò)建筑信息模型的創(chuàng)建和使用，實(shí)現(xiàn)建筑信息有效傳遞和共享的技術(shù)。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM 技術(shù)也逐漸應(yīng)用于各大行業(yè)中，對(duì)于建筑行業(yè)來(lái)說(shuō)，其能夠大大提高管理效率，有效減少施工原材料的消耗并降低數(shù)據(jù)流失的可能。采用BIM 技術(shù)能夠?qū)⒐こ淌┕r(shí)所需要的一系列數(shù)據(jù)構(gòu)建成模型，有效協(xié)調(diào)質(zhì)量管理、安全管理以及成本管理等多個(gè)方面。此外，BIM 技術(shù)具有可視化、模擬化特點(diǎn)，能夠清楚地展示工程效果圖，利用5D 模擬技術(shù)還能對(duì)工程施工成本以及施工進(jìn)度進(jìn)行控制，找出工程設(shè)計(jì)圖中存在的問(wèn)題，更新并優(yōu)化各類(lèi)數(shù)據(jù)信息，從而大大減少工程施工過(guò)程中所需使用的資金，以節(jié)約資源并提升各部門(mén)之間的協(xié)作能力和管理效率。

2.2BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.2.1可視化

在設(shè)計(jì)建筑工程項(xiàng)目時(shí)，受到多方面影響，設(shè)計(jì)工程師不能完全按照建筑物的實(shí)際情況進(jìn)行可視化操作，只能依靠相關(guān)資料以及工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)出的圖紙可能不滿(mǎn)足建筑物實(shí)際需求。在實(shí)際開(kāi)展施工的過(guò)程中，需要不斷進(jìn)行調(diào)整。而在建筑工程施工管理的過(guò)程中引入BIM 技術(shù)，可以利用三維模型充分展示出設(shè)計(jì)方案，讓相關(guān)施工人員全面掌握建筑工程的實(shí)際情況，從而為設(shè)計(jì)工作提供更加全面的參考依據(jù)[3] 。

2.2.2協(xié)調(diào)性

通常而言，建筑項(xiàng)目的施工次序具有專(zhuān)業(yè)性，并且步驟繁雜，受到很多因素影響。應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以科學(xué)調(diào)配有關(guān)資源，合理分配工作任務(wù)，保證取得理想的管理效果。

2.2.3虛擬化

在建筑項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，有關(guān)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中未對(duì)可能產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行綜合考量，致使施工活動(dòng)無(wú)法順利進(jìn)行，同時(shí)在施工活動(dòng)進(jìn)行過(guò)程中碰到的問(wèn)題與項(xiàng)目設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)設(shè)想的問(wèn)題存在較大差異。應(yīng)用BIM 技術(shù)虛擬化的特征，能夠讓有關(guān)人員整體把控施工過(guò)程中碰到的問(wèn)題，再加以分析，應(yīng)用合適的手段將其解決，進(jìn)而確保施工活動(dòng)的順暢進(jìn)行，確保施工工期不受影響、項(xiàng)目建設(shè)品質(zhì)達(dá)標(biāo)[4] 。

3BIM 技術(shù)在裝配式建筑施工階段中的具體應(yīng)用

3.1工程簡(jiǎn)介

本工程項(xiàng)目位于我國(guó)南方某城市，為一棟配有地下車(chē)庫(kù)的商業(yè)住宅，共有三個(gè)單元，地下3 層，地上6層到27 層不等，首層層高5.6 米，2 層層高5.3 米，標(biāo)準(zhǔn)層高2.8 米，地上4 層全部采用裝配式結(jié)構(gòu)。

3.2準(zhǔn)備工作

要在裝配式建筑進(jìn)行施工的過(guò)程中應(yīng)用BIM 技術(shù)，首先要構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件庫(kù)，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)流程和模組化設(shè)計(jì)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，切實(shí)發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)化裝配式建筑構(gòu)件庫(kù)的價(jià)值[5] 。在具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）Revit 的族文件中囊括尺寸大小、結(jié)構(gòu)、形狀等大量參數(shù)信息。在裝配式建筑中充分應(yīng)用BIM技術(shù)的過(guò)程中，要針對(duì)每個(gè)族文件匹配詳細(xì)的參數(shù)信息，同類(lèi)別的構(gòu)件僅需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，也可以生產(chǎn)新的構(gòu)件參與施工;（2）為保障構(gòu)件符合施工要求，要在最大限度上減少構(gòu)件的搬運(yùn)和吊裝，一方面可以提升裝配式建筑的質(zhì)量，另一方面可以減少不必要的施工成本費(fèi)用;（3） 在裝配式建筑施工中科學(xué)應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠顯著提升施工效率，協(xié)調(diào)各個(gè)施工單位是構(gòu)件庫(kù)中的族文件的核心功能。鑒于此，要嚴(yán)格根據(jù)不同構(gòu)件的功能、工程項(xiàng)目類(lèi)型以及建筑結(jié)構(gòu)體系做好構(gòu)件族的建設(shè)工作（圖1）。

3.3場(chǎng)地規(guī)劃

在正式進(jìn)入施工階段后，施工單位可以應(yīng)用BIM技術(shù)在施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件三維模型，并根據(jù)施工要求做好功能分區(qū)工作，以此確保施工狀況可以直觀(guān)呈現(xiàn)在眼前（圖2）。例如，可在施工現(xiàn)場(chǎng)劃分出塔吊設(shè)備安置區(qū)、預(yù)制構(gòu)件存放區(qū)、預(yù)制樓梯存放區(qū)。通過(guò)劃分不同的功能分區(qū)，確保施工工序無(wú)誤，以提升施工效率。

3.3.1施工現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸路線(xiàn)及預(yù)制構(gòu)件存放區(qū)布置

采用BIM 技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)三維施工布局，可以有效地防止二次運(yùn)輸和安全問(wèn)題。在BIM 模型中，可通過(guò)模擬場(chǎng)地漫游以及模擬路線(xiàn)運(yùn)輸檢查運(yùn)輸路線(xiàn)的運(yùn)載能力，防止路線(xiàn)交叉，模擬堆砌構(gòu)件，檢查構(gòu)件堆放點(diǎn)。利用BIM 模型對(duì)虛擬場(chǎng)地布局進(jìn)行優(yōu)化，有效降低了運(yùn)輸和裝卸之間的影響，確保施工現(xiàn)場(chǎng)的交通順暢高效，也保證了構(gòu)件堆放和裝卸的安全。

3.3.2塔吊布置

為了降低施工階段安全事故發(fā)生概率，在保障吊裝工作有序開(kāi)展的同時(shí)，要提前布置好塔吊位置。具體可以采取以下措施：第一，確保吊裝工作有序安全開(kāi)展，每個(gè)塔吊之間必須留存足夠的安全距離，嚴(yán)格預(yù)防塔吊之間發(fā)生碰撞。應(yīng)用BIM 技術(shù)先對(duì)吊裝施工作業(yè)進(jìn)行模擬，獲取最佳的塔吊安裝位置并做好結(jié)構(gòu)鋼筋預(yù)埋工作，降低施工事故發(fā)生概率;第二，可以應(yīng)用BIM 技術(shù)模擬吊裝線(xiàn)路，要求吊裝線(xiàn)路遠(yuǎn)離人流聚集區(qū)域和安全通道;第三，應(yīng)用BIM 技術(shù)模擬塔吊在升降或旋轉(zhuǎn)過(guò)程中可能發(fā)生的碰撞事故，根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)塔吊的提升高度進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)施工進(jìn)度對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，在不影響施工效率的同時(shí)也要充分滿(mǎn)足吊裝要求。

3.4碰撞檢查

如圖3 所示，可應(yīng)用BIM 技術(shù)做好管線(xiàn)布設(shè)工作。技術(shù)人員可以先應(yīng)用Revit 軟件對(duì)模型進(jìn)行整合優(yōu)化，然后將模型導(dǎo)入到Navisworks 中進(jìn)行碰撞試驗(yàn)，在明確碰撞點(diǎn)和碰撞總數(shù)后對(duì)預(yù)埋管線(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化。

3.5施工進(jìn)度模擬

若要精確展示施工全過(guò)程以及施工時(shí)間，技術(shù)人員可以將施工進(jìn)度計(jì)劃方案導(dǎo)入Navisworks 中，應(yīng)用BIM 模型來(lái)和施工進(jìn)度計(jì)劃方案進(jìn)行鏈接，導(dǎo)入三維空間信息和時(shí)間信息，從而生成4D（“3D+Time”）模型。在施工單位進(jìn)行技術(shù)交底的過(guò)程中，可以借助該模型來(lái)模擬裝配式建筑整體的施工進(jìn)度，保障技術(shù)的交底效果。此外，為保證干式建筑的平面誤差不超過(guò)3 毫米，在BIM 模型中設(shè)置標(biāo)高控制帶。采用模擬刮板的方法，實(shí)現(xiàn)了小尺寸標(biāo)高的位置和最優(yōu)的鋼筋間距的效果。依據(jù)仿真條件，對(duì)施工次序進(jìn)行調(diào)整，對(duì)沖突時(shí)間、流程進(jìn)行修正。

3.6一體化裝修

在裝配式建筑施工中，一體化裝修是在統(tǒng)計(jì)材料種類(lèi)、尺寸、數(shù)量、工程量清單的基礎(chǔ)上，結(jié)合建筑主體結(jié)構(gòu)、附屬機(jī)電設(shè)備等進(jìn)行的設(shè)計(jì)和施工。在建筑主體建模前期，設(shè)計(jì)師要參與裝飾構(gòu)件的設(shè)計(jì)，必須參考BIM 標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件庫(kù)，使裝飾構(gòu)件的大小與建筑的大小相匹配[6] 。其中，案例項(xiàng)目采用Revit 軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)墻面、地面的鋪設(shè)以及對(duì)非承重隔板、屋頂和外墻的排版工作。

4結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)技術(shù)是智能化建筑應(yīng)用中的重要部分， 其能夠集成系統(tǒng)并進(jìn)行建筑項(xiàng)目監(jiān)控管理，從而提高項(xiàng)目工程的施工效率。本文深入剖析了BIM 技術(shù)在建筑項(xiàng)目施工管控領(lǐng)域的應(yīng)用情況，在當(dāng)前科技水平不斷提升的情況下，BIM 技術(shù)在建筑項(xiàng)目施工領(lǐng)域的作用日漸凸顯。應(yīng)用該技術(shù)可以在保證項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，縮短施工周期，提升施工速度，推動(dòng)建筑行業(yè)的長(zhǎng)效穩(wěn)健發(fā)展。