論裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用

艾 巍

（中國電建集團(tuán)湖北工程有限公司，湖北 武漢 430040）

BIM技術(shù)是指建筑信息模型，是對建筑施工技術(shù)的創(chuàng)新。利用BIM技術(shù)進(jìn)行裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工，能夠利用建筑工程現(xiàn)有信息建設(shè)三維模型，使裝配式鋼結(jié)構(gòu)能夠更加立體化，如果鋼結(jié)構(gòu)存在不合理的情況，施工單位能夠及時發(fā)現(xiàn)，并對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整。BIM技術(shù)能夠針對鋼結(jié)構(gòu)施工中出現(xiàn)的各類問題進(jìn)行解決，方便施工單位對鋼結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行全面化的分析和了解，從而為鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量提供保障。

1 BIM技術(shù)概述

BIM是指建筑信息模型，是一種在計算機輔助設(shè)計等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多維建筑模型信息集成管理技術(shù)。建筑施工項目信息量巨大，并且項目形式復(fù)雜。建筑工程項目信息具有表現(xiàn)形式多樣化的特點，如設(shè)計階段的設(shè)計圖紙、成本預(yù)決算文件等；各種建筑工程信息之間相互影響，如設(shè)計變更會引發(fā)工程成本、工程進(jìn)度等的變化；建筑項目產(chǎn)生源頭較多，參與項目的單位也較多，不同參與單位都需要制定合理的建筑目標(biāo)；建筑項目多變性及抗干擾性能力較差，由于建筑施工項目具有較強的復(fù)雜性使得影響項目的因素多，導(dǎo)致工程信息呈現(xiàn)出不斷變化趨勢。在建筑施工過程應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠?qū)こ添椖咳珘勖芷趦?nèi)各階段的工程數(shù)據(jù)進(jìn)行積累、擴(kuò)展、集成和分享。BIM技術(shù)所形成的建筑模式統(tǒng)一，能夠講建筑工程從規(guī)劃到運營過程中所產(chǎn)生的工程信息逐步整合，最終形成建筑模型，施工單位以及其他參與單位提供施工信息依據(jù)。運用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑工程施工，能夠幫助建筑單位對工程造價、項目工期以及工程質(zhì)量等核心內(nèi)容進(jìn)行管理，可以看出BIM技術(shù)在建筑施工中應(yīng)用的優(yōu)勢以及作用巨大。利用BIM技術(shù)，可以提高建筑施工設(shè)計質(zhì)量，保證建筑工程項目預(yù)算符合建筑企業(yè)實際需求，提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本，還可以控制設(shè)計變更，降低設(shè)計、招投標(biāo)與合同執(zhí)行的風(fēng)險。

2 BIM技術(shù)特點分析

2.1 具有協(xié)調(diào)性

建筑工程施工過程中涉及到的部門較多，BIM技術(shù)在施工中應(yīng)用，可以對施工內(nèi)容、數(shù)據(jù)信息等進(jìn)行整合，為施工工作提供加多的數(shù)據(jù)依據(jù)，保證施工作業(yè)能夠順利展開。BIM技術(shù)在建筑施工中應(yīng)用，能夠?qū)κ┕ち鞒踢M(jìn)行協(xié)調(diào)，減少施工過程中存在的各類問題，也能夠避免外界因素對施工質(zhì)量造成影響。針對于建筑施工中無法解決的難題，可以利用BIM技術(shù)結(jié)合實際信息，建設(shè)立體化的三維模型，并對模型進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，有效解決施工過程中存在的問題，提高施工質(zhì)量。

2.2 具有優(yōu)化性

建筑施工過程中，參與方要能夠與施工單位共同參與，并針對于施工技術(shù)難點進(jìn)行優(yōu)化，保證施工作業(yè)能夠順利展開。BIM技術(shù)模型包含的數(shù)據(jù)信息較多，利用模型能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)具有全面性的了解。BIM技術(shù)構(gòu)建的建筑工程模型，包含建設(shè)設(shè)計、實際施工都考慮在內(nèi)，并能夠?qū)ㄖこ探Y(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，做好施工過程中質(zhì)量控制問題，從而提高施工效果。

2.3 具有可視化性

利用BIM技術(shù)構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)模型，能夠把鋼結(jié)構(gòu)信息更全面地展示在施工人員面前，實現(xiàn)裝配式鋼結(jié)構(gòu)可視化，有效降低施工人員在施工過程中出現(xiàn)失誤的情況，并且還能夠規(guī)避施工風(fēng)險，提升施工精細(xì)化程度。BIM技術(shù)具有可視化性，設(shè)計人員可以根據(jù)裝配式鋼結(jié)構(gòu)實際情況進(jìn)行設(shè)計，能夠有效提高施工過程的質(zhì)量以及效果。針對于施工方案中存在的問題，可以根據(jù)BIM技術(shù)模型進(jìn)行調(diào)整，保證裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工方案更加完善。

2.4 具有模擬性

BM技術(shù)裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)用，可以對施工的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬。建筑施工單位在進(jìn)行裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，施工人員可以根據(jù)BIM技術(shù)模型制定合適的應(yīng)對措施，有效減少施工問題的出現(xiàn)，提高裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。BIM技術(shù)可以利用立體的單位圖像對裝配式結(jié)構(gòu)進(jìn)行展示，模擬出施工現(xiàn)場的實際環(huán)境，根據(jù)模擬的施工環(huán)境，判斷出施工過程中存在的影響因素。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)已經(jīng)逐漸實現(xiàn)構(gòu)建四維圖像，保證模擬圖像更加全面。

圖1 BIM技術(shù)特點

3 裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.1 構(gòu)件拆分

裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工過程中應(yīng)用BIM技術(shù)，需要將裝配式鋼結(jié)構(gòu)參數(shù)等導(dǎo)入到模型軟件當(dāng)中，根據(jù)實際參數(shù)建設(shè)建設(shè)一個三維立體結(jié)構(gòu)模型。裝配式鋼結(jié)構(gòu)模型主要是包括鋼結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息以及施工材料。形成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模型后，需要技術(shù)人員對裝配式鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正，保證符合鋼結(jié)構(gòu)的實際施工情況，完成優(yōu)化后可以對結(jié)構(gòu)模型構(gòu)件進(jìn)行拆分。

3.2 埋件布置

裝配式鋼結(jié)構(gòu)在施工過程中需要考慮埋件位置，保證埋件位置的精確性，保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在進(jìn)行構(gòu)件掩埋的過程中，需要嚴(yán)格遵守埋件布置規(guī)則進(jìn)行布置。技術(shù)人員需要利用BIM技術(shù)構(gòu)建出埋件的內(nèi)嵌孔，并對梁柱模板中的鋼筋吊環(huán)形狀進(jìn)行優(yōu)化和設(shè)計，合理安排鋼筋的吊環(huán)位置。在布置預(yù)制柱埋件的過程中，需要建設(shè)專門的預(yù)制柱內(nèi)嵌孔，確保預(yù)制柱能夠與墻體進(jìn)行有效連接。裝配式鋼結(jié)構(gòu)中鋼板的高度需要根據(jù)實際施工要求進(jìn)行確定，使模型構(gòu)建更加符合施工實際情況。

圖2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件拆分示意圖

圖3 裝配式鋼結(jié)構(gòu)埋件布置示意圖

3.3 場地布置

BM技術(shù)能夠?qū)κ┕がF(xiàn)場復(fù)雜的環(huán)境進(jìn)行模擬，從而幫助施工人員能夠確定合理的施工方案，也可以利用BIM技術(shù)，根據(jù)實際的施工方案構(gòu)建合適的施工模型，有利于幫助施工人員發(fā)現(xiàn)施工方案中存在的問題，及時對施工方案進(jìn)行優(yōu)化和改善，選擇最佳的施工方式進(jìn)行施工。在施工過程中，BIM技術(shù)主要能夠進(jìn)行施工模擬和場地布置。裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，需要將構(gòu)件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行組裝，之后才能夠進(jìn)行施工。在進(jìn)行構(gòu)件組裝存放前，需要將構(gòu)件進(jìn)行合理存放，避免構(gòu)件出現(xiàn)損壞的情況，從而影響施工的順利進(jìn)行。BIM技術(shù)應(yīng)用可以模擬施工現(xiàn)場的場地布置，將施工現(xiàn)場劃分為施工區(qū)、備料區(qū)、辦公區(qū)和宿舍區(qū)，保證能夠?qū)?gòu)件存放在合適的位置。

3.4 采光分析

裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工的主要目的，是能夠促進(jìn)建筑行業(yè)向著綠色節(jié)能建筑的方向發(fā)展。采光耗能分析是建筑是否符合綠色建筑重要的評判標(biāo)準(zhǔn)。采光與建筑窗墻、建筑戶型有著較為密切的聯(lián)系。采光分析過程中需要判斷建筑的朝向以及日照間距，從而確定建筑室內(nèi)采光耗能量。施工人員可以利用BIM技術(shù)對建筑采光耗能進(jìn)行分析，主要分析建筑所產(chǎn)生的能量以及熱負(fù)荷、冷負(fù)荷，通過對上述這幾方面的分析，能夠?qū)ㄖＰ瓦M(jìn)行優(yōu)化。通過對建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，施工人員可以使用高隔熱層的外墻，要能夠保證建筑中的冷負(fù)荷和熱負(fù)荷最低，并可以將原來的外墻泡沫夾心混凝土保溫層改為高隔熱層，有效減少建筑的采光耗能，還能夠保持室內(nèi)溫度。

圖4 BIM技術(shù)4D施工模擬

3.5 節(jié)點模型建立

為了能夠保證裝配式鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要建立節(jié)點模型，利用節(jié)點模型將鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，避免鋼結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定導(dǎo)致制建筑質(zhì)量出現(xiàn)問題，影響建筑的使用壽命。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的連接過程中，先要應(yīng)用新型鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點模型，但是由于新型節(jié)點連接的方式較為復(fù)雜，安裝工序較多，施工人員在掌握的過程中存在一定的困難，導(dǎo)致新型節(jié)點連接方式難以在實際施工中實施。BIM技術(shù)進(jìn)行節(jié)點模型建立，能夠提高節(jié)點的可視化以及模擬性，有助于施工人員理解節(jié)點的安裝方式，并且能夠讓施工人員掌握正確的組裝節(jié)點，保證裝配式鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。

3.6 碰撞分析

裝配裝配式鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，施工過程中需要對其進(jìn)行精細(xì)化管理。裝配式鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行生產(chǎn)和安裝。BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)ρb配式鋼結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行整合，并且能夠避免出現(xiàn)施工過程中人為造成的施工問題。通過BIM技術(shù)，能夠?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)施工進(jìn)行分析和協(xié)調(diào)，發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)安裝施工中存在的錯誤，做好施工質(zhì)量控制工作，避免因為計算錯誤給建筑企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失。BIM技術(shù)能夠迅速發(fā)現(xiàn)圖紙中存在的問題，如構(gòu)件尺寸等錯誤。

3.7 施工模擬

BIM技術(shù)可以將三維模型數(shù)據(jù)與施工進(jìn)度進(jìn)行聯(lián)系，實現(xiàn)四維模型可視化。施工模擬能夠讓施工人員更好地理解施工意圖，以及施工方案和施工進(jìn)度。BIM技術(shù)建設(shè)的裝配式鋼結(jié)構(gòu)模型，是開展施工的基礎(chǔ)，具有較強的針對性以及說明性。施工模擬主要體現(xiàn)在三個方面，其中包括施工環(huán)境4D模擬。利用BIM技術(shù)模型對施工地形以及相關(guān)場景進(jìn)行模擬，保證模型施工環(huán)境更加符合實際情況。施工過程中利用4D模擬能夠?qū)崿F(xiàn)施工過程可視化，對施工過程進(jìn)行分析，確定施工工序符合施工方案要求，有效加快施工進(jìn)程。同時還能夠?qū)κ┕し桨高M(jìn)行優(yōu)化，針對施工存在的問題提出更加合適的解決方案，觀察施工過程中的施工進(jìn)度以及施工詳細(xì)情況，加快施工整體進(jìn)程。

4 結(jié)束語

綜上所述，裝配式鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠有效提高裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工效率以及質(zhì)量，延長裝配式鋼結(jié)構(gòu)壽命。BIM技術(shù)可以建立裝配式鋼結(jié)構(gòu)模型，實現(xiàn)可視化，以便于施工人員發(fā)現(xiàn)施工方案中存在的問題，減少施工失誤，保證施工質(zhì)量。