BIM技術(shù)背景下的裝配式建筑施工探索

李暉

（山西華廈建設(shè)工程咨詢有限公司，山西 太原 030032）

1 BIM技術(shù)與裝配式建筑概述

裝配式結(jié)構(gòu)即直接現(xiàn)場安裝工業(yè)產(chǎn)品的預(yù)制構(gòu)件，受氣候變化影響相對較小。此外，預(yù)制裝配式施工還能夠極大地降低企業(yè)一線員工的數(shù)量，從而節(jié)省大量勞動力，改善勞動品質(zhì)，從而減少了施工周期。一般預(yù)制裝嵌式的施工流程可以分成3個階段，即裝配式建筑結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)階段、運輸機械設(shè)備搬運階段和裝配式建筑結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場安裝階段。而預(yù)制裝配式施工主要通過對3個施工階段的統(tǒng)一管理，來控制整體施工的質(zhì)量、時間、成本與安全問題。和其他的施工方法比較，預(yù)制裝配式施工有著很大的優(yōu)越性，能夠規(guī)范工程設(shè)計制造模式、進行規(guī)范化設(shè)計，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)工程管理信息化和裝修生產(chǎn)一體化的目標。BIM技術(shù)還包括了可視化、協(xié)調(diào)能力、模擬性和優(yōu)化度等多種優(yōu)勢[1]。將BIM工程技術(shù)和預(yù)制裝配式建設(shè)工程相結(jié)合，就能夠克服了因為設(shè)計、施工、構(gòu)件加工、連接條件不足等多個因素而帶來的資源浪費問題。同時BIM軟件還能夠高效獲取工程項目的有關(guān)信息，從而減少了項目時間，減少成本，提高質(zhì)量和施工安全，提高了工程項目經(jīng)濟效益。為達到快捷高效的可持續(xù)發(fā)展，在裝配式建設(shè)工程中已全面采用了這一信息技術(shù)。

2 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的運用優(yōu)勢

2.1 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計

工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的學科較廣，增加了建筑物構(gòu)造的復(fù)雜程度。BIM技術(shù)的運用，能夠迅速地對所負責的工程結(jié)構(gòu)作出分類，并按照需求作出分析，從而為后期的建筑設(shè)計工作提供了支持。同時BIM技術(shù)的運用還能夠更有效地使工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的圖紙立體性，從而達到了施工結(jié)構(gòu)設(shè)計的精細化。

2.2 結(jié)構(gòu)布置方案更合理

BIM技術(shù)的應(yīng)用可以使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的布置方法更加合理，BIM技術(shù)可以對結(jié)構(gòu)布置的方案進行整理，保證建筑功能、建筑面積以及立體設(shè)計等各方面都符合標準。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以讓結(jié)構(gòu)布置更加的合理，解決在結(jié)構(gòu)設(shè)計時所出現(xiàn)的問題，保證結(jié)構(gòu)更加的安全、合理。

2.3 結(jié)構(gòu)更經(jīng)濟

BIM技術(shù)的應(yīng)用可以對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化，在優(yōu)化過程中是可以進行多種結(jié)構(gòu)比較，選擇更加輕便、經(jīng)濟、安全的結(jié)構(gòu)形式。在此過程中，BIM技術(shù)的應(yīng)用極大程度上控制了建筑施工的成本，與我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略不謀而合。

2.4 提高建筑設(shè)計效果

裝配式建筑流程中，由于要求對具體的鋼筋預(yù)制結(jié)構(gòu)進行多樣化預(yù)埋加工及保留工程設(shè)計操作條件等，所以在此時必須與專業(yè)工程設(shè)計技術(shù)人員雙方進行通力合作。由于利用BIM技術(shù)所形成的工程設(shè)計網(wǎng)絡(luò)平臺，在具體實施工程設(shè)計操作環(huán)節(jié)內(nèi)，諸多工程設(shè)計技術(shù)人員都能夠據(jù)此實現(xiàn)工程設(shè)計資料信息傳輸，對建筑工程設(shè)計作出同步形式修改[2]。并且由于合理利用BIM技術(shù)和相關(guān)的云端信息技術(shù)等，設(shè)計師們能夠?qū)I(yè)化工程設(shè)計資料信息共同統(tǒng)一上到BIM網(wǎng)絡(luò)平臺上，并進行自主糾錯模型，進而自主地甄別出建筑設(shè)計的現(xiàn)存問題與遺漏。裝配式工程中，由于其預(yù)制構(gòu)件量十分之多，而且此時的工程設(shè)計出圖量也較大，因此經(jīng)過比對它們的控制系統(tǒng)與設(shè)計模塊，在其所調(diào)節(jié)的參數(shù)之間能夠進行一致，在保證了其設(shè)計信息正確性的時候，也便于同行業(yè)調(diào)度，使配合專業(yè)工程的設(shè)計師方案調(diào)整優(yōu)異性有所增加，同樣也在相當程度上節(jié)省了人力資源與財務(wù)資源。

2.5 減少了設(shè)計差錯

相關(guān)工程設(shè)計技術(shù)人員也將BIM技術(shù)運用在了當前的預(yù)制裝配式施工結(jié)構(gòu)設(shè)計中，同時也在預(yù)制式建筑構(gòu)件工程設(shè)計等方面得到應(yīng)用，從而順勢減少了在施工中的差錯滋生概率?？茖W合理地運用了BIM科技，對預(yù)制建筑結(jié)構(gòu)幾何尺度以及對應(yīng)的鋼筋直徑尺寸、基本參數(shù)等作出了規(guī)劃調(diào)節(jié)[3]。工程設(shè)計技術(shù)人員能夠在BIM的建模三維視圖中，直接掌握搭配拼裝預(yù)制構(gòu)件和構(gòu)件之間的吻合程度，然后再在此基礎(chǔ)上運用BIM科技中的碰撞檢測功能，得以透徹地剖析連接節(jié)點的可靠性狀況，以便于優(yōu)質(zhì)地消除了構(gòu)件之間的問題，從而避免了由于設(shè)計粗糙而對結(jié)構(gòu)所形成的安裝阻礙，從而減少了設(shè)計誤差而帶來的資源浪費，同時也為確保及時驗收工作打下了基礎(chǔ)。

2.6 進行規(guī)范化建筑工程

BIM技術(shù)能夠在相當程度上促進了建筑工程信息公開與數(shù)據(jù)共享。建筑工程技術(shù)人員通過將建筑工程實施方案上傳到網(wǎng)站服務(wù)器一端后，在云端網(wǎng)絡(luò)平臺上進行尺寸信息以及標準形狀信息等的統(tǒng)一整理，進而建立了施工預(yù)制構(gòu)件數(shù)據(jù)庫。在云端服務(wù)中，建筑工程構(gòu)件數(shù)據(jù)庫內(nèi)容更加多元，建筑工程技術(shù)人員通過將同類數(shù)據(jù)庫資料加以仔細比對和優(yōu)選，從而便可生成裝配式建筑構(gòu)件標準形狀和尺寸信息等。通過預(yù)制建筑工程構(gòu)件數(shù)據(jù)庫工程設(shè)計，利于預(yù)制裝配式建筑物通用產(chǎn)品設(shè)計章程制定[4]。通過多樣的數(shù)據(jù)，設(shè)計師將能夠累積自身經(jīng)驗，建筑設(shè)計戶型的設(shè)計思路也將會顯得更為豐富多彩，從而最好更優(yōu)地節(jié)約了建筑工程戶型設(shè)計時間與戶型調(diào)整時限，從而助力企業(yè)戶型尺寸正規(guī)化、科學化形成，在住宅方面的各種居住需求也將都能夠被滿足。

3 裝配式建筑生產(chǎn)施工質(zhì)量問題

3.1 裝配式建筑主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題

裝配式施工建設(shè)的施工過程中，往往會受自然環(huán)境條件、工作人員的素質(zhì)、工地管理不科學等各種因素的影響，從而造成了裝配式施工建設(shè)的主要構(gòu)件都達不到了承載條件，進而使后面的工程建設(shè)無法正常進行。即使建成后，裝配式施工建設(shè)的整體承載力范圍也達不到了相應(yīng)的標準，并由此導(dǎo)致了安全事故的出現(xiàn)[5]。此類情形基本是在建筑時直接倒塌，甚至是在汽車行駛時發(fā)生特定地段的下墜。不管什么情形，其形成的結(jié)果大多是致命的，會牽扯一連串的工程事件，產(chǎn)生重大的影響。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作缺乏創(chuàng)新

隨著建筑變革的深入，施工結(jié)構(gòu)與設(shè)計隊伍中缺乏新結(jié)構(gòu)的發(fā)展，仍沿襲著傳統(tǒng)的建筑質(zhì)量發(fā)展模式。在改變建筑工程質(zhì)量模式時，所采取的方法往往較為簡單粗獷，引起了施工的逆反情緒心理，從而遏制了新建筑的質(zhì)量發(fā)展趨勢。建筑工程變革的大背景下，建筑單位管理團隊沒有革新意識，通過傳統(tǒng)的方式無法改變建筑的質(zhì)量發(fā)展，革新的方式也由于缺少人力而無法推行。此外，施工結(jié)構(gòu)設(shè)計也會接受外部的環(huán)境影響，工作人員也沒有積極性，從而造成了建筑工程質(zhì)量變革發(fā)展的緩慢[6]。

3.3 機械設(shè)備問題

在目前裝配式建筑的施工中，機械設(shè)備管理不完善，以及設(shè)備的使用不完善導(dǎo)致裝配式建筑的質(zhì)量低下。在裝配式建筑施工過程中，對機械設(shè)備沒有進行定期的維修，對于設(shè)備的使用規(guī)范沒有進行培訓(xùn)，在機械設(shè)備護理與質(zhì)量控制的不到位影響了整體裝配式建筑。另外，在機械設(shè)備發(fā)生故障后，無法進行及時的維修，缺乏嚴格的制度對每次維修進行記錄，導(dǎo)致機械設(shè)備的工效不達標，對整體施工產(chǎn)生了影響。

3.4 后澆段質(zhì)量問題

為提高裝配式工程的穩(wěn)定性與安全，水泥混凝土在工程建設(shè)中的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)和重點是必須采取的方法。但因為對鋼筋直徑的設(shè)計以及預(yù)制結(jié)件的結(jié)構(gòu)精度生產(chǎn)不嚴格，大大降低了后澆段的澆筑質(zhì)量。而后澆段工程質(zhì)量中存在問題，造成的常見病害有滲漿、拔臺、爛根等。

4 BIM技術(shù)背景下的裝配式建筑施工策略

4.1 設(shè)計展示

BIM技術(shù)主要是指利用模型、渲染、三維動畫等對建筑物進行設(shè)計。并在建筑設(shè)計時針對實際的施工需要，利用BIM技術(shù)進行建筑設(shè)計表現(xiàn)，使得實際施工和項目負責人等人員直觀的對建筑設(shè)計作出了認識。BIM技術(shù)下的建筑設(shè)計表現(xiàn)更為直接，建筑設(shè)計意圖更為明確。借助動漫制作與技術(shù)手段的運用，能夠較為全面的展現(xiàn)建筑設(shè)計效果，達到建筑設(shè)計的效益最大化。

4.2 設(shè)計方案施工可操作性

傳統(tǒng)設(shè)計方案中，所包含的技術(shù)因素較多，設(shè)計內(nèi)容也相對繁雜，但專業(yè)性較強。傳統(tǒng)建筑工程項目的進行過程中，從建筑設(shè)計到最后階段的施工，期間存在的技術(shù)人力問題相當復(fù)雜，因此為了確保傳統(tǒng)設(shè)計方案的高效進行，BIM技術(shù)的運用實現(xiàn)了傳統(tǒng)建筑設(shè)計中相對煩瑣的信息溝通過程和錯誤因素較多的施工效果。運用BIM技術(shù)能夠?qū)Ω鱾€環(huán)節(jié)加以統(tǒng)籌，從而解決方案設(shè)計和施工過程之間的誤差問題，為項目施工節(jié)約更多的時間。在傳統(tǒng)施工項目中，由于各部門的人員交流相對較少，影響著工程設(shè)計的最后效益達成，但BIM技術(shù)的運用卻為人才交流創(chuàng)造了平臺。從而保證設(shè)計方案施工的可行性。

4.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的形成

結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的建立是指通過對建筑設(shè)計要求進行了解之后，進行整體框架的設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計需要保證最終的建筑施工合理、整體設(shè)計符合社會需求以及投資者需求。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，建立反映建筑總體情況的模型，利用相關(guān)的軟件進行綜合模型的搭建。在此過程中，必須確保工程數(shù)據(jù)的真實感，并且所使用的建筑構(gòu)件合乎當時技術(shù)的發(fā)展[7]。構(gòu)件設(shè)計者能夠?qū)⒐こ淘O(shè)計出的結(jié)構(gòu)方案進行立體呈現(xiàn)，并通過進行對不同連接點的重力試驗，來提高建筑物構(gòu)件的穩(wěn)定性和安全系數(shù)。并通過清晰的結(jié)構(gòu)框架展示有效的優(yōu)化細部設(shè)計，以確保整體設(shè)計方案更加完善。

4.4 BIM技術(shù)應(yīng)用的規(guī)劃

BIM技術(shù)能夠達到建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)、時間、成本之間的均衡發(fā)揮，需要持續(xù)的創(chuàng)新項目管理方式，確保管理人員、工程設(shè)計隊伍、質(zhì)保人員、研究隊伍等在工程設(shè)計各個環(huán)節(jié)中通力合作。BIM技術(shù)可以為建筑設(shè)計提供更加便利的條件。在BIM技術(shù)的實際運用中，必須注意對應(yīng)用流程、團隊力量、人員結(jié)構(gòu)進行管控，以標準化來要求整個團隊的正常工作。此外，BIM技術(shù)還能夠通過對所采用的規(guī)劃、團隊、領(lǐng)導(dǎo)、管理等手段進行預(yù)實驗，以確保在建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計中能夠形成有效團隊，并建立完備的研發(fā)過程。BIM技術(shù)還可以對整個過程進行跟蹤，從而順利完成質(zhì)量保證和開發(fā)任務(wù)。

4.5 構(gòu)件拆分

結(jié)構(gòu)分析模型中，在引入Revit后建立出新的結(jié)構(gòu)構(gòu)件模型，在其間必須完成一定的內(nèi)部輸入，從而達成合理預(yù)期使用目標，將構(gòu)件截面輪廓和材料及其內(nèi)部鋼筋信息等都包括在其中，導(dǎo)入的開始階段，我們還必須先進行局部校正工作，通過此，在校正完成后進行了正規(guī)化的結(jié)構(gòu)科學拆除工作。在結(jié)構(gòu)拆除的過程中，需要先對模型進行透徹分析，而后再通過相應(yīng)的可視化程序，來進行對各個部分、零件的分割運算，還有就是要先把這些零件形成組件來拆除。在拆分前的計算過程中需要特別小心，根據(jù)建筑實際狀況來進行有序拆除，切忌只依靠個人主觀意志來拆除。作為施工人員，必須嚴格按照梁、板、墻等的拆分準則來行事，分別進行不同種類結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)拆卸，并掌握對各種零件的不同拆卸手法，了熟悉關(guān)鍵細節(jié)就很關(guān)鍵了。從構(gòu)造與拆分角度加以分析，在這些細節(jié)上的處理就非常重要，絕對不能出現(xiàn)零點五點遺漏，否則會導(dǎo)致嚴重損失。

5 結(jié)語

綜合分析，BIM技術(shù)在建筑中的有效運用優(yōu)化了傳統(tǒng)建筑中的功能不足，大大提升了現(xiàn)代建筑的整體效能。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以對裝配式建筑結(jié)構(gòu)與施工技術(shù)的良好規(guī)劃，還可以降低設(shè)計疏漏產(chǎn)生概率，增加裝配式建筑設(shè)計準確性，為工業(yè)化制造和現(xiàn)場安裝提供方便。在裝配式施工的水電安裝流程中，要充分考慮建筑的總體功能性和安全性，選擇合理可行的安裝措施，科學安排施工過程，提高現(xiàn)場的質(zhì)量管理水平，對裝配式建筑結(jié)構(gòu)的品質(zhì)加以嚴格把關(guān)，在工期許可的情況下，對細節(jié)加以嚴密把控，從而確保裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。另外，BIM科技的廣泛應(yīng)用也是現(xiàn)代建筑工程科學技術(shù)發(fā)展的必要條件，為了推動現(xiàn)代化社會的科學技術(shù)進步，就需要提高BIM科技在建筑工程中的使用，未來可以把BIM科技使用在整體建筑施工中，從而實現(xiàn)建筑施工的自動化。