BIM技術(shù)在裝配式建筑施工管理中的應用初探

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1 前言

裝配式建筑設(shè)計工作具有更加嚴格的規(guī)劃設(shè)計標準，由于裝配式建筑的發(fā)展變得更加普遍，怎樣實現(xiàn)客戶高層次的多樣化生活需求就變成了裝配式建筑設(shè)計的關(guān)鍵任務，這也需要大量設(shè)計人員結(jié)合BIM技術(shù)展開更深入的研究與探索。

2 裝配式建筑工程管理優(yōu)勢

2.1 促進建筑工程施工效率提高

和以往的建筑工程相比，裝配式建筑技術(shù)的基礎(chǔ)是建立在結(jié)合了先進技術(shù)與管理的前提下，統(tǒng)一調(diào)度和協(xié)調(diào)裝配式建筑施工在生產(chǎn)工程構(gòu)件中的各個環(huán)節(jié)，具有較快的建設(shè)速度。另一方面，在工地上直接進行預制構(gòu)件裝配的施工形式，還能有效將建筑工程中的人力、物力損耗降到最低，減輕工作人員的負擔。其次，裝配式建筑的主要施工材料是鋼架混凝土等，不僅具有建筑上的優(yōu)勢，還有較強的建筑質(zhì)量特性；并且可以進行隨時調(diào)整的構(gòu)件材料在室內(nèi)空間的處理上，也能根據(jù)戶主的需求進行分隔，既實現(xiàn)了對施工材料的節(jié)約，也做到了對空間的加強利用，進一步降低了建筑成本。同時，多元化和靈活性高的裝配式建筑形式還能縮短建筑的工期，有效提高建筑質(zhì)量。

2.2 提高建筑質(zhì)量

工廠的施工環(huán)境與現(xiàn)場相比更加優(yōu)越，以至于混凝土的外表質(zhì)量比現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要好，使得裝配式混凝土構(gòu)件的質(zhì)量優(yōu)劣差距更小。由于是工廠化生產(chǎn)，能夠通過對干硬性混凝土的擠壓、振搗、成型等操作技術(shù)，預制工廠通常對其運用的是蒸汽養(yǎng)護方式，都采用計算機對其溫度進行控制，還能夠確保濕度，極大地提高了建筑質(zhì)量，混凝土的強度、抗凍性與耐久性。

2.3 降低建設(shè)成本

預制構(gòu)件的外表相對平整清潔，能夠?qū)⒄移綄优c抹灰層節(jié)省掉，降低模具材料的損耗，尤其是在木材上的消耗。由于預制率的不斷增加，使得構(gòu)件的模數(shù)化、標準化，制造技術(shù)的自動化程度也逐漸增加，有著規(guī)模式自動化流水作業(yè)的操作方式，能夠節(jié)約一定的人工成本，從而降低綜合成本。

2.4 節(jié)能減排環(huán)保

裝配式混凝土預制構(gòu)件建筑能夠盡量較少的產(chǎn)生建筑垃圾，并且降低工地進行養(yǎng)護與沖洗混凝土罐車的用水量。預制工廠減少了工地澆筑混凝土的振搗環(huán)節(jié)與模板、砌塊、鋼筋的切割工藝，還減少了現(xiàn)場支拆模板操作，以達到減輕施工噪音、揚塵污染的目的。另外內(nèi)外墻也不用抹灰，會減少灰塵污染等。

3 關(guān)于BIM技術(shù)的相關(guān)特點

3.1 模型集成

建筑設(shè)計人員能夠在BIM 技術(shù)的應用下量化所有的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)需要用到的各項數(shù)據(jù)，進而對其所得的相關(guān)數(shù)據(jù)展開合理的總結(jié)歸納，創(chuàng)建涵蓋了各種建筑結(jié)構(gòu)重點內(nèi)容的數(shù)據(jù)信息模型。該部分模型的集成可以準確地呈現(xiàn)出建筑結(jié)構(gòu)里的所以構(gòu)件地點與相關(guān)性，同時還可以反映出實際情況中的墻、柱、梁等關(guān)鍵支撐構(gòu)件的狀態(tài)。建筑設(shè)計人員還可以結(jié)合BIM技術(shù)全面查看工程構(gòu)造具體狀況，科學合理的預判裝修效果，最大化降低設(shè)計人員在設(shè)計過程中形成的重大失誤，也可以防止安全事故出現(xiàn)。

3.2 協(xié)同性

BIM 技術(shù)還能夠?qū)ㄖ挝贿M行相應的協(xié)調(diào)工作，其目的是強化企業(yè)各個單位之間的了解交流，因為施工項目具有一定的煩瑣性，應該在實際操作期間促進多方的交流。之前的管理措施基本上為事后交流，通常是在問題出現(xiàn)后才找到相應的方式處理，以至于工期出現(xiàn)延遲，還對工程質(zhì)量造成影響。而通過BIM技術(shù)可以高效的解決該種不足，還可以提前預判施工環(huán)節(jié)中出現(xiàn)事故的概率并立即上報給有關(guān)部門實施協(xié)調(diào)處理。

3.3 傳遞性

BIM 技術(shù)能夠串聯(lián)建筑設(shè)計工作中全部種類的信息數(shù)據(jù)，并且在技術(shù)人員對建筑設(shè)計里的某個部分進行調(diào)節(jié)之后，就不用再對建筑施工圖紙?zhí)岢鰞?yōu)化處理，就能改進和調(diào)整以往的信息構(gòu)造。除此之外，還能對施工步驟進行模擬，工程設(shè)計人員只用將基礎(chǔ)模型建立完成就可以將其應用起來分析施工期間大概率發(fā)生的問題，并且合理有效的省去設(shè)計環(huán)節(jié)的時間，極大加快工作效率。

4 BIM技術(shù)在裝配式建筑工程當中應用的價值

4.1 有利于提高建筑工程的管理水平

不僅提高了工程項目的施工效率，而且提升了工程建設(shè)的質(zhì)量，并且最大限度地節(jié)省了人力、物力、財力的投入，將可控成本最大限度地縮小，從而為企業(yè)的長遠發(fā)展提供關(guān)鍵性意義。BIM 技術(shù)對于工程項目建設(shè)中所使用到的設(shè)備、成本、人力、材料、建筑用地等都可以進行最優(yōu)化的配置與管控，而且BIM技術(shù)所構(gòu)造的三維立體模型，對于施工單位和相關(guān)企業(yè)，進行工程項目的管理，都具有實質(zhì)性意義。所以無論從哪一方面來說，BIM技術(shù)作為一種全新的網(wǎng)絡信息計算技術(shù)，它對于企業(yè)進行工程項目管理水平的提高具有關(guān)鍵意義。

4.2 極大地推動了建筑工程設(shè)計進步

4D可視化管理技術(shù)就是將任何的實施情況和實際變化，均一一地通過信息網(wǎng)絡技術(shù)呈現(xiàn)于三維立體模型中。應用BIM 技術(shù)可以讓設(shè)計團隊和施工單位在任何情況下都能隨時隨地進行直觀地觀察工程項目的開展情況和運行情況，不僅將這些實時的建筑動態(tài)情況展示給送單位和設(shè)計團隊，而且為設(shè)計團隊的策劃方案制定提供更優(yōu)化的引導，將實際的施工狀況和制定方案不斷地進行對比，自然可以選擇出最優(yōu)的設(shè)計方案。

4.3 降低建設(shè)成本

裝配式建筑預制構(gòu)件的外表相對平整清潔，能夠?qū)⒄移綄优c抹灰層節(jié)省掉，降低模具材料的損耗，尤其是在木材上的消耗。由于預制率的不斷增加，使得構(gòu)件的模數(shù)化、標準化，BIM 技術(shù)的自動化程度也逐漸增加，有著規(guī)模式自動化流水作業(yè)的操作方式，能夠節(jié)約一定的人工成本，從而降低綜合成本。

5 裝配式建筑施工前期BIM技術(shù)的具體應用

5.1 圖紙會審管理

借助BIM技術(shù)進行工程圖紙的會審，能夠在工程實施前及時發(fā)現(xiàn)圖紙設(shè)計中存在的問題，提高圖紙會審的工作效率，確保圖紙設(shè)計質(zhì)量達到項目要求。針對圖紙中存在的問題進行研究分析，可以實現(xiàn)對工程施工的預測和判斷，對可能存在的問題提前制定應對措施，降低施工過程的安全風險發(fā)生概率，實現(xiàn)裝配式建筑工程施工的安全性和可靠性。

5.2 施工場地布置管理

使用BIM技術(shù)建立施工場地的三維模型，能夠有效實現(xiàn)施工場地的整體規(guī)劃，科學設(shè)計工程的物料通道、人員進出場通道、材料加工區(qū)、物料堆放區(qū)、起重機械通道、垂直運輸通道、危險區(qū)域等位置，保證施工人員能夠在安全環(huán)境下施工。建立場地模型后，需要進行施工過程數(shù)據(jù)信息的收集和整理工作，如車輛和材料的進出場情況、塔吊部署、臨時加工場地和臨時辦公場所的位置規(guī)劃、行車線路設(shè)計等，同時還應做好項目周邊環(huán)境的考察工作，將收集到的工程信息和數(shù)據(jù)輸入到三維模型中，使構(gòu)建的三維場地模型能夠較真實地反映施工實際情況。

5.3 構(gòu)建裝配式標準化族庫

在裝配式建筑工程中應用BIM 技術(shù)可以充分發(fā)揮出雙方的優(yōu)勢，并借助BIM技術(shù)創(chuàng)建裝配式標準化庫，完善裝配式建筑結(jié)構(gòu)模型，使得建模時間減少。并且，BIM技術(shù)中的碰撞校核管理裝置可以查看對應的資料數(shù)據(jù)，順利處理預制PC 構(gòu)件中產(chǎn)生的碰撞現(xiàn)象。在制造裝配式建筑構(gòu)件時加入BIM技術(shù)，可以把以往存在于預制構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)的不足進行優(yōu)化，生產(chǎn)人員要是無法精確的讀取二維圖紙，就會干擾構(gòu)件數(shù)據(jù)的生成，不但耗費了材料，還會影響施工進度的順利開展。

6 裝配式建筑施工期間BIM技術(shù)的具體應用

6.1 對裝配式建筑的施工步驟進行模擬

在裝配式建筑的施工過程中使用BIM 技術(shù)可以順利模擬施工的整個過程，并逐步呈現(xiàn)施工期間也許發(fā)生的各類問題，預先規(guī)劃問題的合理措施，及時優(yōu)化并改進現(xiàn)有的操作方案，最大化減少施工期間事故發(fā)生概率，并且還能較好的管控資源消耗的情況。例如，裝配式建筑施工過程中應該對PC 構(gòu)件進行吊裝，通過BIM 技術(shù)可以對整個吊裝過程進行管控，把PC 構(gòu)件的各種屬性與參數(shù)都應用到施工計劃當中并展開模擬施工。而在決定了施工方案之后，工作人員就能夠憑借計算機設(shè)備對整個施工進程進行實時監(jiān)管，在具體吊裝PC構(gòu)件時，需要全面考慮到吊裝的操作標準與施工的具體線路，對施工期間的各個步驟進行銜接，進而確保具體的吊裝質(zhì)量。應用BIM 技術(shù)還可以按照時間較好的銜接各個環(huán)節(jié)的施工模擬動畫，直觀的呈現(xiàn)出施工過程。施工現(xiàn)場存在部分較煩瑣的連接節(jié)點，同時給操作技術(shù)提出了嚴格標準，要想確保施工更加準確，就應該通過BIM技術(shù)的可視化特點呈現(xiàn)各個連接節(jié)點。

6.2 管理裝配式建筑的施工材料

在對裝配式建筑工程材料進行管控時通過BIM技術(shù)可以獲取較好的成效，在對裝配式建筑的PC 構(gòu)件進行提前生產(chǎn)時，通常會在施工現(xiàn)場堆積許多材料，并且還應該配備有關(guān)的人員進行分類與存放，而在這部分人為操作期間就常常會發(fā)生失誤。在采用BIM 技術(shù)后，能夠模擬施工現(xiàn)場的各項參數(shù)，在全面了解了施工現(xiàn)場本身的特征與具體情況之后，逐步計算各階段所需構(gòu)件，以滿足分批預制的目的，從而解決現(xiàn)場材料不斷累積或短缺的現(xiàn)象。此外，PC 構(gòu)件的相關(guān)數(shù)據(jù)資料也可以通過BIM技術(shù)了解到，驗收工程單位也能更快的察覺到收集的信息，使得驗收工作的效率更高。在項目完成后，施工單位也能夠總結(jié)歸納施工過程中生產(chǎn)的構(gòu)件與耗費的材料，比較材料的具體用量和規(guī)劃用量之間的出入，也方便后期管控材料時更加合理有序。

6.3 實現(xiàn)工程安全管理的實時性

根據(jù)相關(guān)研究，將BIM技術(shù)應用到各個環(huán)節(jié)中能夠提高設(shè)計時的安全程度。借助BIM 模型實現(xiàn)工程施工的全真模擬，對可能出現(xiàn)的工程問題提前做出預判和分析，制定有效的應對措施提高項目實施的有效性，在施工過程中，項目管理人員能夠各司其職，及時處理施工中的重點和難點問題，實現(xiàn)工程管理的實時性和有效性。做好項目現(xiàn)場的實時監(jiān)控，在工程現(xiàn)場的關(guān)鍵施工作業(yè)點設(shè)置高清攝像頭，工程管理人員可對作業(yè)點的施工情況實施監(jiān)控，掌握現(xiàn)場施工的具體情況，及時發(fā)現(xiàn)施工中的不規(guī)范操作現(xiàn)象，對施工方案作出必要的調(diào)整，確保各工序作業(yè)間的有效溝通，及時解決工程問題，確保工程質(zhì)量達到設(shè)計要求。

6.4 施工階段的成本管理

通過BIM 技術(shù)能夠?qū)κ┕みM度計劃的可行性進行論證，對某個施工時間段的工程量進行準確計算，得出材料、人力、設(shè)備及管理等各方面的成本消耗。隨著BIM模型的精度逐漸提升，還可以對工程物料清單作出進一步細化，將其細化到螺釘這一個級別。同時，由于市政工程涉及的材料種類較多，且人員數(shù)量較多，若是在資源安排方面存在問題，很容易造成大量的資源浪費，給市政工程成本管理帶來較大挑戰(zhàn)。通過BIM 技術(shù)平臺能夠?qū)こ塘窟M行自動化記錄，不斷累積構(gòu)件工程量，使管理人員能夠及時了解各個時間段的構(gòu)件工程量，進而對工程資源進行合理安排，有效降低工程資源的浪費。

7 裝配式建筑施工后期BIM技術(shù)的具體應用

7.1 維護裝配式建筑中設(shè)備的故障

在裝配式建筑后階段運行過程中，憑借BIM技術(shù)可以把CAD 二維轉(zhuǎn)化為三維模型，并且具有較好的可視化效果。有關(guān)單位在維護裝配式建筑期間，一般無法通過肉眼察覺到建筑結(jié)構(gòu)中的水、電、氣等工程項目的開展狀態(tài)，而利用三維立體模型的應用可以在一定程度上增強對各個隱蔽構(gòu)件地點的了解，只要設(shè)備在工作期間發(fā)生問題，維護人員就可以立即找到故障設(shè)備的實際位置并采取更快的修理，極大地節(jié)約了維修成本以及修理時間。

7.2 制定裝配式建筑的應急處理措施

在施工后期采用BIM 技術(shù)還可以精確的察覺出建筑運行與維護期間也許會出現(xiàn)的風險隱患，因為BIM技術(shù)本身有著較好的模擬仿真性，在實際模擬系統(tǒng)功能時，可以察覺到模擬期間的安全隱患并采取相應的應急處理措施。例如，裝配式建筑在運行過程中通過BIM技術(shù)能夠展開火災疏散模擬，并給用戶創(chuàng)建緊急疏散路線，在災害出現(xiàn)時，就可以采取合理的應急方案，進而將損失最小化。

7.3 建立、分析和優(yōu)化模型

在對裝配式結(jié)構(gòu)建筑的預訂零件設(shè)備庫建設(shè)完成之后，操作人員在進行規(guī)劃建筑時，就可以根據(jù)設(shè)計要求，在預制設(shè)備庫中采用最符合施工標準的設(shè)備，來對整個建筑環(huán)節(jié)展開數(shù)據(jù)分析，并建立相關(guān)模型。要是在預制構(gòu)件庫中搜查不到最合適的設(shè)備，就需要按照施工要求進行設(shè)計重新制作相應的設(shè)備，然后把這種類型的設(shè)備記錄下來，整理到設(shè)備庫當中，用這種方法持續(xù)的增加預制設(shè)備庫的種類，為以后出現(xiàn)同種參數(shù)的設(shè)備時可以直接運用，無須再次進行設(shè)計。要想確保裝配式結(jié)構(gòu)的更具安全性，務必對其建立的模型展展開全面的數(shù)據(jù)分析，在分析完之后才能更好地運用BIM技術(shù)中的可視化優(yōu)勢，優(yōu)化與完善所建立的模型，然后增強裝配式結(jié)構(gòu)建筑方案的實施以及穩(wěn)定性。

8 結(jié)束語

綜上所述，能夠進一步了解BIM技術(shù)在裝配式建筑施工前期、中期與后期幾個階段的應用情況。而在裝配式建筑工程開展期間使用BIM 技術(shù)早就變成了建筑行業(yè)進步的必然方向之一，不但降低了風險隱患，還極大地增加施工技術(shù)成效，也給真正意義上促進我國裝配式建筑的發(fā)展提供更好的便利。