BIM在裝配式建筑施工管理方面的研究

徐祥 廣西建工第五建筑工程集團(tuán)有限公司

1 前言

在現(xiàn)代建筑的發(fā)展中，組裝建筑具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在建筑行業(yè)中的比重逐年增加。在組裝建筑中應(yīng)用BIM技術(shù)，可顯著改進(jìn)組合建筑施工管理的重要內(nèi)容。組合建筑工程施工管理人員，不僅要全面了解BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用價(jià)值，還要將BIM技術(shù)應(yīng)用于施工管理實(shí)踐，充分體現(xiàn)BIM技術(shù)在改進(jìn)過程中的價(jià)值。

2 相關(guān)概述

2.1 BIM信息化技術(shù)

BIM是通過信息化仿真技術(shù)將建筑的相關(guān)工程信息集成為一體的可視化模型，該模型的建立基于計(jì)算機(jī)、建筑設(shè)計(jì)、建筑施工、項(xiàng)目管理等多方面技術(shù)的集合。BIM信息化模型為建筑項(xiàng)目各方提供了信息共享的平臺(tái)，通過該模型參與各方可以高效地獲取相關(guān)信息指導(dǎo)項(xiàng)目各項(xiàng)工作。

BIM模型反映信息全面，能夠展示建筑項(xiàng)目的多維模型，可根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)施要求提供項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)類型、材料性能、工程進(jìn)度、工程量等各類信息，并能將這些信息通過信息共享平臺(tái)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，其中一項(xiàng)信息發(fā)生改變，其他相關(guān)的信息同時(shí)進(jìn)行更新，確保BIM模型的一致性和精確性。BIM信息平臺(tái)能夠?yàn)榻ㄖ?xiàng)目的決策、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維全壽命周期提供信息化服務(wù)，體現(xiàn)了建筑信息化的高度融合，為建筑項(xiàng)目的實(shí)施完成提供增值服務(wù)。

2.2 節(jié)省勞動(dòng)力，優(yōu)化工程質(zhì)量

傳統(tǒng)的建設(shè)行業(yè)是勞動(dòng)密集型行業(yè)，工程的進(jìn)度和質(zhì)量主要靠在場(chǎng)工人人數(shù)和工人的技能水平，但從事建筑業(yè)的工人專業(yè)技術(shù)水平不一樣，現(xiàn)在從事建筑行業(yè)的勞動(dòng)力人數(shù)越來越少，導(dǎo)致工程質(zhì)量、安全和進(jìn)度不能得到保障，已經(jīng)限制了建筑業(yè)的發(fā)展。

裝配式建筑建造過程中，將大量的重復(fù)性工作轉(zhuǎn)移到機(jī)械程度高的預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)，有效減少了施工現(xiàn)場(chǎng)工作人員的數(shù)量，通過相關(guān)專業(yè)培訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)安裝工作人員，使現(xiàn)場(chǎng)工程質(zhì)量和安全有了很大的提升，確保工程質(zhì)量符合設(shè)計(jì)的要求。

2.3 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工中的應(yīng)用價(jià)值

裝配線具有環(huán)保、建設(shè)成本低、建設(shè)速度快、建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)低及建設(shè)數(shù)據(jù)管理復(fù)雜等特點(diǎn)。BIM技術(shù)在組合建筑施工中的應(yīng)用，不僅有助于更好地利用組合建筑的優(yōu)勢(shì)，而且有助于提高組合建筑施工管理的效率和準(zhǔn)確性。具體而言，BIM技術(shù)的應(yīng)用有助于構(gòu)建組合建筑模型，促進(jìn)數(shù)據(jù)共享和效率，同時(shí)BIM技術(shù)在仿真、協(xié)調(diào)等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。在裝配式建筑施工的實(shí)踐中，可以使用BIM技術(shù)模擬施工過程，分析施工過程中遇到的優(yōu)先事項(xiàng)和困難，有針對(duì)性地優(yōu)化施工計(jì)劃，避免施工錯(cuò)誤，確保施工作業(yè)（圖1）。

與此同時(shí)，建筑施工參與者可以通過構(gòu)建建筑過程中協(xié)作程度更高的BIM平臺(tái)，有效提高建筑施工管理效率。建筑單位使用BIM技術(shù)進(jìn)行建模，可讓參與單位透過更直觀的模型進(jìn)行溝通和決策。對(duì)于設(shè)計(jì)單位使用BIM整合資料可通過修改模型中的某些資料來提高設(shè)計(jì)效率。對(duì)于構(gòu)件制造商，BIM技術(shù)不僅可以提高建筑單位、設(shè)計(jì)單位和建筑制造商之間的協(xié)同增效作用，還可以編碼各個(gè)構(gòu)件，從而為提高建筑場(chǎng)地的材質(zhì)管理水平奠定良好的基礎(chǔ)。對(duì)于施工單位，BIM技術(shù)可用于模擬施工現(xiàn)場(chǎng)，有效提高運(yùn)輸路線和材料倉(cāng)庫(kù)的科學(xué)水平，管理機(jī)構(gòu)可通過直觀的比較實(shí)際施工狀態(tài)與施工計(jì)劃之間的差距，確?，F(xiàn)場(chǎng)管理水平的提高。這表明BIM技術(shù)在組合建筑施工中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，強(qiáng)調(diào)BIM技術(shù)的應(yīng)用和充分利用其優(yōu)勢(shì)，可以有效提高組合建筑施工的管理水平。

3 裝配式建筑特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

作為建筑領(lǐng)域的一種新形式，裝配式建筑是使用BIM等先進(jìn)技術(shù)組合建筑和科學(xué)設(shè)計(jì)模型的建筑，它選擇合格的工廠生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件，并將其運(yùn)輸?shù)巾?xiàng)目建筑場(chǎng)地進(jìn)行裝配。因此，可以看出，裝配項(xiàng)目的施工主要從建筑設(shè)計(jì)和建模、預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)、建筑材料的運(yùn)輸、建筑裝配、質(zhì)量驗(yàn)收、相關(guān)施工企業(yè)、設(shè)計(jì)單位、施工隊(duì)等方面進(jìn)行。必須嚴(yán)格控制每個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，進(jìn)一步保證裝配建筑的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

在建筑施工期間，鋼筋混凝土建筑和木材連接結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位，降低了建筑成本；其施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，可提前生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件，大大縮短施工時(shí)間；在施工現(xiàn)場(chǎng)，裝飾建筑以綠色發(fā)展理念為基礎(chǔ)，有效減少噪聲、灰塵和建筑垃圾等污染的影響，有利于加快文明建設(shè)；以大型開放式住宅為基礎(chǔ)，根據(jù)客戶需求，設(shè)計(jì)多樣、個(gè)性化的風(fēng)格，以確保環(huán)境合規(guī)性和客戶滿意度；在施工質(zhì)量管理中，裝配結(jié)構(gòu)的施工得到專業(yè)設(shè)備的補(bǔ)充，從而減少了高空作業(yè)，有效降低安全風(fēng)險(xiǎn)。其預(yù)制構(gòu)件具有質(zhì)量、穩(wěn)定性和鄰近性等特點(diǎn)，有助于提高建筑工程的質(zhì)量和安全性。對(duì)傳統(tǒng)建筑實(shí)際消耗的比較分析表明，建筑項(xiàng)目中預(yù)制建筑的總體資源消耗很低。

4 裝配式建筑技術(shù)的應(yīng)用

4.1 新型可調(diào)式外掛架

在使用裝配技術(shù)時(shí)，制造商必須使用有效的配套工具。其中，新型可調(diào)插件支架在裝配建筑的施工中起著非常重要的作用，在提升過程中通常會(huì)出現(xiàn)損壞和彎曲等問題。

因此，為了顯著提高施工質(zhì)量，懸架時(shí)需要科學(xué)使用插件支架，以減輕角板的巨大壓力，盡可能保證角板的質(zhì)量。

此外，施工人員應(yīng)根據(jù)具體類型的平板電腦、預(yù)制建筑和相關(guān)類型，科學(xué)確定橡膠防護(hù)角。定義角板后，必須將它們附著到角板的角上，以最大限度地減少角板磨損并確保重復(fù)使用。

5 基于BIM技術(shù)的裝配式建筑施工能耗可視化模型構(gòu)建

5.1 三維信息模型

三維信息模型是建筑項(xiàng)目的三維模型，它使用BIM建模軟件提供有關(guān)建筑構(gòu)件（包括材質(zhì)、尺寸、數(shù)量等）的基本信息。三維信息模型是實(shí)現(xiàn)進(jìn)度信息、輔助能耗信息、建筑能耗可視化的基礎(chǔ)。有許多三維BIM建模軟件，包括Revit、Bentley、Archicad和Catla。在我國(guó)，BIM建模的基本建模軟件是Revit，它具有豐富的功能，其功能設(shè)計(jì)完全基于BIM建模概念，是以模型為導(dǎo)向的3D資訊模型，因此，可選擇Revit作為三維BIM建模軟件。使用資訊模型，可以取得建筑的虛擬表現(xiàn)法，搜尋建筑每個(gè)元件的基本資訊，并將其他資訊加入資訊模型中，以建立新的資訊模型。

5.2 能耗信息模型

能源使用資訊模型是一個(gè)元件，可將能源使用配額資訊新增至資訊模型：相關(guān)的能源使用資訊模型，可將能源使用資訊與管理能源使用的資訊模型相關(guān)聯(lián)。能源消費(fèi)信息模型包括兩個(gè)方面：三維信息模型和建筑能源消費(fèi)信息。三維信息模型是使用BIM技術(shù)構(gòu)建的，建筑能耗信息是指裝配建筑工程的能耗份額，每個(gè)尺寸元素包括人員、材料和機(jī)器的能耗。在能源使用資訊模型中，能源使用配額資訊通常是以元件為基礎(chǔ)，每個(gè)配額元素都包含人員、材料和機(jī)器的能源使用。

6 基于BIM的裝配式建筑施工管理方法

6.1 BIM在設(shè)計(jì)管理中的應(yīng)用

通過將BIM技術(shù)引入設(shè)計(jì)鏈中，設(shè)計(jì)人員可以從計(jì)算機(jī)構(gòu)建三維建筑模型、共享數(shù)據(jù)、提高整體設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量、考慮所有因素并避免外部因素對(duì)工程進(jìn)度的影響。

在設(shè)計(jì)過程中，將BIM技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計(jì)模型并將其納入設(shè)計(jì)者的概念中，詳細(xì)介紹建筑的整體幾何特征，并使用三維模型使部門和團(tuán)隊(duì)能夠更直觀、更準(zhǔn)確地確定內(nèi)部空間布局和使用Revit，設(shè)計(jì)人員可以直接獲得有關(guān)每個(gè)預(yù)裝配圖元的全局信息，包括構(gòu)造位置、材質(zhì)組成、幾何圖形尺寸等。此信息可以在軟件中詳細(xì)顯示為三維構(gòu)造和數(shù)據(jù)信息，從而大大簡(jiǎn)化了以后的設(shè)計(jì)工作。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，可標(biāo)記混凝土組合結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)，使施工人員能夠相應(yīng)地確定實(shí)施階段的難點(diǎn)，例如鋼筋的布置和組合、節(jié)點(diǎn)的處理等。在一定程度上，能促進(jìn)各部門和專業(yè)之間的聯(lián)系與合作，以透明的方式進(jìn)行對(duì)接和溝通，同時(shí)開展混凝土組合結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此外，在執(zhí)行切割設(shè)計(jì)過程中，使一些管理人員更好地掌握設(shè)計(jì)過程，合并影響因素，澄清裝配建筑的總體特征，避免因方案不適當(dāng)而浪費(fèi)資源，以及因缺乏方案而造成的錯(cuò)誤。

6.2 施工管理中的應(yīng)用

安裝執(zhí)行站點(diǎn)布局與跟蹤執(zhí)行進(jìn)度直接相關(guān)，它適用于辦公區(qū)、生活區(qū)、任務(wù)區(qū)、機(jī)械設(shè)備和材料放置區(qū)等。

在執(zhí)行人員開展相關(guān)行動(dòng)的同時(shí)，必須確保執(zhí)行小組的生命和財(cái)產(chǎn)得到最大程度的保障。應(yīng)用BIM技術(shù)構(gòu)建施工現(xiàn)場(chǎng)，優(yōu)化每個(gè)區(qū)域的位置，從不同的平面實(shí)驗(yàn)中選擇最佳的布局解決方案，并找出解決施工中出現(xiàn)的各種問題。

6.3 施工技術(shù)模擬

傳統(tǒng)的施工項(xiàng)目在開工前，主要是根據(jù)施工單位自身的特點(diǎn)和水平，結(jié)合施工項(xiàng)目的相關(guān)要求，從人、材、機(jī)方面編制施工組織設(shè)計(jì)，對(duì)施工起到指導(dǎo)作用，并隨著工程的進(jìn)展，結(jié)合施工實(shí)際情況進(jìn)行地不斷完善，實(shí)施過程中存在不少弊端。

BIM信息化技術(shù)可以將計(jì)算機(jī)技術(shù)與虛擬仿真技術(shù)相結(jié)合，將施工現(xiàn)場(chǎng)建筑物及周邊的情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的全時(shí)段分析，確保工程模擬符合施工工程情況。

BIM技術(shù)應(yīng)用避免傳統(tǒng)施工組織設(shè)計(jì)在施工過程中需要不斷修改的弊端，將施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的難點(diǎn)、復(fù)雜點(diǎn)在施工前展示出來，通過技術(shù)手段加以解決，對(duì)節(jié)約施工成本、提高施工效率起到非常重要的作用。

6.4 建筑場(chǎng)地布局和節(jié)點(diǎn)可視化

項(xiàng)目的執(zhí)行受到生產(chǎn)場(chǎng)地規(guī)模和環(huán)境條件的限制，存在許多干擾，有許多次級(jí)項(xiàng)目，難以對(duì)信息進(jìn)行分類和分配，項(xiàng)目的執(zhí)行速度也有動(dòng)態(tài)變化。在組合建筑的初始設(shè)計(jì)階段，BIM設(shè)計(jì)平臺(tái)可以交互優(yōu)化每個(gè)專業(yè)的數(shù)據(jù)，同時(shí)還可以交互管理準(zhǔn)備階段的所有鏈接，以實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)之間的協(xié)同作用，并在建筑施工期間分析索引。

BIM技術(shù)根據(jù)工程資料（例如專案地理?xiàng)l件和荷載規(guī)格）建置3D模型，同時(shí)考慮各種因素，例如機(jī)器、道路、設(shè)備等。并分析場(chǎng)地對(duì)建筑施工的影響，以便開展進(jìn)一步的平整、空間定位和場(chǎng)地設(shè)計(jì)工作。通過在三維信息模型中對(duì)場(chǎng)地及其環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的空間布局，根據(jù)運(yùn)輸要求劃分場(chǎng)地區(qū)域，將材料堆放在不同區(qū)域，并使建筑的機(jī)械應(yīng)用更加合理。同時(shí)使用BIM模型對(duì)裝配的建筑（尤其是密集建筑）進(jìn)行專業(yè)剪切和集成，可以在建筑之間執(zhí)行逐層分析。

6.5 竣工階段

在建筑工作的完成階段，使用進(jìn)度模擬、共用資訊、排序設(shè)計(jì)規(guī)劃研究、提供相應(yīng)的設(shè)計(jì)知識(shí)，以及為后續(xù)階段建立相應(yīng)的平臺(tái)，精確地取得相應(yīng)的設(shè)計(jì)資訊在施工完成階段出現(xiàn)重復(fù)、效率低下和信息丟失等問題，影響實(shí)際施工進(jìn)展。

執(zhí)行單位應(yīng)在任何時(shí)候就實(shí)施進(jìn)度和具體實(shí)施安排進(jìn)行磋商，并根據(jù)每個(gè)參與方的項(xiàng)目具體規(guī)定，實(shí)施工程信息的具體市場(chǎng)和價(jià)格要求。在實(shí)際完成階段，根據(jù)施工時(shí)使用的材料設(shè)施，從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取所有工程數(shù)據(jù)信息，并審計(jì)施工實(shí)際進(jìn)行的整個(gè)過程，以進(jìn)一步提高工作效率和質(zhì)量。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文基于BIM的裝配式建筑施工管理方法進(jìn)行了論述與分析，強(qiáng)調(diào)了其對(duì)裝配式建筑施工管理的重要性以及優(yōu)化效果，要求建筑團(tuán)隊(duì)相關(guān)管理人員給予足夠的重視，與各個(gè)部門及時(shí)聯(lián)系溝通，使其能夠在施工準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)、施工以及竣工等各個(gè)階段得到有效應(yīng)用，以此保障整體裝配式施工過程的順利進(jìn)行，為建筑企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。