BIM 技術(shù)在裝配式建筑中的集成應(yīng)用分析

劉 芳 彭 征*

(1 河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué) 石家莊 050091)(2 中天建設(shè)集團(tuán)有限公司 浙江 東陽 322100)

隨著裝配式施工發(fā)展越來越成熟,系統(tǒng)的集成化施工理念已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢。BIM 技術(shù)對于推動裝配建筑集成化發(fā)展具有重要意義,具有非常高的應(yīng)用價值。筆者分別介紹BIM 技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計階段、預(yù)制生產(chǎn)階段及裝配施工階段的具體應(yīng)用進(jìn)行分析。當(dāng)下在裝配式建筑中BIM 技術(shù)應(yīng)用有很大的挖掘空間,從事相關(guān)研究的工作人員需要深入探索BIM 技術(shù)的推廣和應(yīng)用,在提升裝配式建筑工程質(zhì)量水平和綜合效益方面尋找突破口。

1 BIM 技術(shù)介紹及在裝配式建筑中集成應(yīng)用的意義

1.1 BIM 技術(shù)介紹

BIM 技術(shù)又稱建筑信息模型技術(shù),是綜合建筑各種相關(guān)數(shù)據(jù)信息在計算機(jī)中建立起來的虛擬建筑模型。BIM 技術(shù)誕生之初是為了虛擬化多為建筑模型實(shí)現(xiàn)仿真模擬,具有可視化功能,便于進(jìn)行各種建筑方案調(diào)試,對比進(jìn)行量化分析,從而科學(xué)計劃建筑材料,減少浪費(fèi),提升工程建設(shè)效率。隨著BIM 技術(shù)發(fā)展,其在工程建設(shè)中發(fā)揮功能遠(yuǎn)不止這些,對于建筑企業(yè)來說BIM 技術(shù)已經(jīng)與企業(yè)管理系統(tǒng)、技術(shù)部門和其他信息系統(tǒng)融為一體協(xié)同工作,實(shí)現(xiàn)智能化工程建設(shè)管理,所以可以說現(xiàn)代BIM 技術(shù)應(yīng)用推動了建筑行業(yè)的發(fā)展變革。從BIM 技術(shù)對建筑行業(yè)各部門的影響力來看,BIM 技術(shù)未來會引領(lǐng)建筑行業(yè)發(fā)展趨勢[1]。

1.2 BIM 技術(shù)在裝配式建筑中集成應(yīng)用的價值

BIM 技術(shù)特點(diǎn)決定在裝配建筑中集成化應(yīng)用的價值和意義重大。BIM 技術(shù)具有數(shù)據(jù)信息集成化、多維度模擬性、可視化、成本管理精確化、復(fù)雜項(xiàng)目可優(yōu)化性及項(xiàng)目管理可協(xié)調(diào)性的特點(diǎn)。裝配式建筑具有標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化和集成化特點(diǎn),現(xiàn)代裝配式建筑模式以集成化為基礎(chǔ),將建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護(hù)系統(tǒng)、內(nèi)部設(shè)備與管線、裝修裝飾,整合成成批的部品部件模塊,再按照按功能屬性組合成標(biāo)準(zhǔn)單元,推行一體化集成式生產(chǎn)模式。

在裝配式建筑設(shè)計、預(yù)制及裝配施工中,需要對各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào),通過BIM 模型調(diào)整優(yōu)化建設(shè)方案,所以說裝配式建筑與BIM 技術(shù)特點(diǎn)非常契合,因此現(xiàn)代裝配式建筑中積極應(yīng)用建筑信息模型技術(shù)。應(yīng)用價值主要體現(xiàn)在以下幾方面:

1.1.1 基于BIM 技術(shù)模擬驗(yàn)證方案的可行性

基于BIM 數(shù)據(jù)模型直觀演示建筑設(shè)計、施工方案的可行性,多維度立體模型能發(fā)現(xiàn)2D 圖紙中不容易發(fā)現(xiàn)的問題,BIM 技術(shù)將各裝配結(jié)構(gòu)部件整合在一起,各部件配合沖突問題一目了然,這樣減少不必要的資源浪費(fèi),還能提升施工進(jìn)度[2]。

1.1.2 BIM 系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)信息資源齊全便于提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息

BIM 數(shù)據(jù)系統(tǒng)包含全部與工程項(xiàng)目相關(guān)的數(shù)據(jù)信息和圖紙,包括各部件模型,結(jié)構(gòu)尺寸、工程數(shù)量、結(jié)構(gòu)材料及與工程相關(guān)的市場經(jīng)濟(jì)價格信息等,這些數(shù)據(jù)可以隨時儲存和調(diào)用。

在工程建設(shè)中,基于BIM 數(shù)據(jù)庫可以隨時進(jìn)行工程建模、項(xiàng)目進(jìn)度分析、工程材料計算及工程項(xiàng)目成本管理等工作。系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確地生成圖紙、數(shù)據(jù)報表等資料,與傳統(tǒng)管理模式相比較不僅效率高,而且準(zhǔn)確率也更高[3]。

1.1.3 基于BIM 系統(tǒng)便于信息共享和協(xié)調(diào)溝通

基于BIM 數(shù)據(jù)庫和信息管理平臺便于實(shí)現(xiàn)信息共享,可以根據(jù)需要隨時調(diào)取與工程項(xiàng)目相關(guān)的信息資料。

另外因?yàn)橄到y(tǒng)具備可視化和模型化的功能,可以基于BIM 系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)項(xiàng)目建設(shè)問題的溝通和交流,不僅是多了一種參與項(xiàng)目管理互通信息的方式,更是實(shí)現(xiàn)了參與項(xiàng)目建設(shè)的工作人員能直觀了解項(xiàng)目建設(shè)和管理目標(biāo),有效避免管理脫節(jié)的現(xiàn)象[4]。

2 BIM 技術(shù)在裝配式建筑中集成應(yīng)用分析

2.1 BIM 技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計階段的集成應(yīng)用分析

2.1.1 BIM 模型建模和常用軟件分析

裝配式BIM 軟件,在三維建模、深化設(shè)計以及規(guī)范出圖標(biāo)準(zhǔn)方面有傳統(tǒng)設(shè)計軟件無法比擬的優(yōu)勢?；贐IM 技術(shù)進(jìn)行裝配式建筑設(shè)計,不同的工作內(nèi)容和設(shè)計任務(wù)需要采用不同的設(shè)計軟件。采用不同的軟件制作的設(shè)計文件要實(shí)現(xiàn)信息共享和互換需要借助數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)化,當(dāng)前國際上通用的為IFC 標(biāo)準(zhǔn),所有BIM 系列軟件在程序編制和應(yīng)用方面必須符合IFC標(biāo)準(zhǔn)的要求,通過IFC平臺可以實(shí)現(xiàn)各不同專業(yè)軟件之間的數(shù)據(jù)互換和交流。

2.1.2 BIM 技術(shù)在裝配建筑的優(yōu)化設(shè)計中的集成應(yīng)用

基于BIM 技術(shù)對裝配建筑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,因?yàn)閿?shù)據(jù)信息齊全,結(jié)合多種運(yùn)算軟件和模擬技術(shù),再加上先進(jìn)的設(shè)計理念,能輕松完成計算和物理分析結(jié)果對比,快速有效的輔助設(shè)計人員完成對裝配式建筑的優(yōu)化設(shè)計。比如利用DALI采光計算軟件,對建筑立面和室內(nèi)采光情況進(jìn)行計算分析,清晰了解建筑不同區(qū)域采光性能;利用PHOENICS軟件對建筑周邊的風(fēng)環(huán)境狀況進(jìn)行分析評價,為室內(nèi)自然通風(fēng)設(shè)計提供參考數(shù)據(jù);利用建筑模型軟件Revit進(jìn)行碰撞檢查,檢查梁、樓板、柱等結(jié)構(gòu)配件預(yù)留孔洞位置和數(shù)量等,利用機(jī)電模型軟件檢查內(nèi)部管線布置情況;利用可視化技術(shù)人行模擬的方式,幫助設(shè)計師預(yù)先研判空間建設(shè)完成后的直觀體驗(yàn)。

總的來說建筑優(yōu)化設(shè)計中基于BIM 技術(shù)對建筑進(jìn)行節(jié)能分析、采光分析、環(huán)境分析等各種軟件的集成應(yīng)用,提升了設(shè)計資料的精準(zhǔn)性和實(shí)用性,和傳統(tǒng)的平面模型相比,優(yōu)勢是無法比擬的。

2.1.3 BIM 技術(shù)在裝配建筑深化設(shè)計中的集成應(yīng)用

深化設(shè)計階段關(guān)系到設(shè)計與施工對接的一些關(guān)鍵問題。裝配式建筑深化設(shè)計中需要對各單體進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化控制,如對裝配式構(gòu)件尺寸優(yōu)化、鋼筋結(jié)構(gòu)優(yōu)化、機(jī)電預(yù)埋線盒和管線設(shè)施等細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,生成圖紙。通過模擬拼裝、拆分和碰撞檢查等,對構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)、管線連接點(diǎn)等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計,保證裝配安裝時安全無誤。另外在拼裝、拆分中可以統(tǒng)計各裝配部件預(yù)制數(shù)量,對材料用量和成本進(jìn)行預(yù)估和優(yōu)化控制,從而實(shí)現(xiàn)精確化生產(chǎn)。裝配建筑深化設(shè)計階段依托BIM 模型動態(tài)化演示,實(shí)現(xiàn)可視化和參數(shù)化和協(xié)同作業(yè),輔助工程設(shè)計科學(xué)合理完成。

2.2 BIM 技術(shù)在構(gòu)件預(yù)制生產(chǎn)階段的集成應(yīng)用分析

構(gòu)件預(yù)制生產(chǎn)是裝配式建筑建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)。BIM 技術(shù)在裝配式構(gòu)件預(yù)制生產(chǎn)階段的集成應(yīng)用主要體現(xiàn)以下幾方面:

2.2.1 基于BIM 技術(shù),設(shè)計單位與生產(chǎn)廠家可以完成協(xié)同作業(yè)

構(gòu)件生產(chǎn)廠家與設(shè)計單位進(jìn)行技術(shù)交底,數(shù)據(jù)信息對接,通過BIM 模型參數(shù)化展現(xiàn),生產(chǎn)技術(shù)人員可以一目了然了解設(shè)計意圖;另外信息交換時通過信息轉(zhuǎn)換平臺,將BIM 結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)設(shè)備需要的MES系統(tǒng)數(shù)據(jù),就可以精確導(dǎo)出預(yù)制構(gòu)件所需的參數(shù)化信息,預(yù)制廠家可以直接提取預(yù)制構(gòu)件的幾何尺寸、材料種類、數(shù)量、工藝要求等關(guān)鍵信息。最后預(yù)制廠家也可以通過BIM 系統(tǒng)參與到構(gòu)件優(yōu)化更新設(shè)計中,結(jié)合生產(chǎn)中的實(shí)際情況提出優(yōu)化意見,與設(shè)計單位進(jìn)行協(xié)同作業(yè),提升工作效率。

2.2.2 基于BIM 技術(shù)的信息集成化實(shí)現(xiàn)信息溝通、共享無障礙

利用BIM 技術(shù)能保證預(yù)制加工信息準(zhǔn)確傳遞。因?yàn)锽IM 技術(shù)的信息緊緊圍繞模型儲存,再加上可視化的特點(diǎn),保證所有構(gòu)件從設(shè)計到制作再到運(yùn)輸?shù)桨惭b,隨時可以了解構(gòu)件的信息狀況。其次,工廠完成大批量預(yù)制構(gòu)件后,為了便于管理準(zhǔn)確查找可以在預(yù)制時植入RFID 芯片,這樣在配送、倉儲中能通過芯片快速查找到構(gòu)件,也便于拼接和吊裝。

2.2.3 基于BIM 技術(shù)對預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量控制

基于BIM 模型可以實(shí)現(xiàn)可視化技術(shù)交底,準(zhǔn)確的把每個操作細(xì)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)交代清楚,減少因?yàn)榧夹g(shù)水平和操作經(jīng)驗(yàn)不足造成的失誤。其次利用BIM 技術(shù)對需要的模具建立三維模型,依據(jù)模型生產(chǎn)模具,保證模具的精確性,從而保障生產(chǎn)的構(gòu)件精準(zhǔn)。利用Revit軟件加入模具復(fù)核檢查,檢查構(gòu)件尺寸與設(shè)計要求是否有沖突,發(fā)現(xiàn)問題及時修正,避免造成重大損失。

2.3 BIM 技術(shù)在裝配施工階段的集成應(yīng)用分析

2.3.1 BIM 在施工平面布置中的應(yīng)用分析

裝配式建筑施工對施工現(xiàn)場規(guī)劃管理要求比較高,因?yàn)楝F(xiàn)場要布置塔吊設(shè)備,要規(guī)劃運(yùn)輸線路和構(gòu)件堆放場地,還有辦公區(qū)施工區(qū)等,需要在施工準(zhǔn)備階段,利用BIM 技術(shù)進(jìn)行施工場地平面虛擬布置,明確施工中標(biāo)準(zhǔn)化布置,確保施工現(xiàn)場管理有序、布置合理。

2.3.2 基于BIM 技術(shù)裝配施工質(zhì)量管理

裝配施工階段,施工質(zhì)量管理是施工現(xiàn)場管理的核心工作。在裝配施工現(xiàn)場發(fā)揮BIM 技術(shù)集成應(yīng)用有利于提升施工管理水平。

(1)施工方案可視化交流探討

施工準(zhǔn)備方案階段,為保證施工方案的科學(xué)合理性,運(yùn)用BIM 技術(shù),建模分析施工方案的可行性、輔助各部門技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)分析和論證,保證施工方案與實(shí)際情況緊密貼合。方案審核論證過程中基于BIM 技術(shù)審圖,結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)通過模型碰撞審核圖紙,及時向業(yè)主和設(shè)計方提供碰撞檢查問題報告,以便盡早制定解決方案。

(2)基于BIM 技術(shù)裝配施工現(xiàn)場質(zhì)量控制

BIM 技術(shù)在吊裝施工中也能夠發(fā)揮重要作用。首先基于BIM 模型的優(yōu)化性,針對施工任務(wù)中交叉作業(yè)的部分,需要利用軟件對任務(wù)細(xì)分優(yōu)化,減少任務(wù)交叉干擾沖突,提升施工效率。其次通過對各施工隊(duì)伍施工任務(wù)重組,進(jìn)而促進(jìn)任務(wù)優(yōu)化協(xié)同,減少不必要的資源消耗提升施工效率。最后在構(gòu)件制作、運(yùn)輸、存儲中構(gòu)件都有了唯一編碼,利用BIM 技術(shù)融合RFID技術(shù)對構(gòu)件進(jìn)行分類、定位,為吊裝工作做好準(zhǔn)備?；贐IM 技術(shù)模擬演示吊裝操作施工流程,達(dá)到可視化技術(shù)交底的目的,技術(shù)人員和裝配施工操作人員掌握技術(shù)要領(lǐng),嚴(yán)格依照施工規(guī)范要求執(zhí)行裝配操作。

(3)基于BIM 技術(shù)進(jìn)行施工進(jìn)度管理中的應(yīng)用

裝配式建筑施工進(jìn)度管理方面,傳統(tǒng)管理方式是通過控制項(xiàng)目實(shí)施計劃來完成。但是實(shí)際操作中由于對施工現(xiàn)場掌控力度不夠或其他因素干擾往往出現(xiàn)進(jìn)度紊亂的情況。

基于BIM 參數(shù)化模型,可以獲得準(zhǔn)確的工程量和科學(xué)的工作完成量,提高施工管理人員對施工過程的掌控力度,參數(shù)化的管理模式有利于控制項(xiàng)目實(shí)施計劃保證施工任務(wù)合理有序的進(jìn)行。施工過程中如果因?yàn)橐恍┎豢深A(yù)見的突發(fā)情況,打亂施工進(jìn)度,也可以依據(jù)BIM 模型對施工進(jìn)度計劃進(jìn)行調(diào)整,避免施工活動處于失控狀態(tài)。

4 結(jié)語

綜上所述,裝配式施工技術(shù),因?yàn)樵诃h(huán)保、節(jié)能和施工精度上都更具優(yōu)勢,因此未來必將成為建筑業(yè)的發(fā)展方向。BIM 技術(shù)在裝配式建筑中的集成應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了模擬施工、協(xié)同工作、模型檢查、信息共享、保障決策、效率提升等集成化應(yīng)用,可以說具有傳統(tǒng)施工模式無法比擬的優(yōu)勢。

然而作為一項(xiàng)新興技術(shù),若要在建筑行業(yè)中有效推進(jìn),并發(fā)展成為推動產(chǎn)業(yè)進(jìn)步、提升企業(yè)效益的有效工具和技術(shù)手段,仍有一些問題需要在實(shí)際用中不斷優(yōu)化和完善,所以需要我們相關(guān)從業(yè)人員繼續(xù)探索和努力。