BIM技術(shù)在裝配式建筑構(gòu)件中的應(yīng)用

郝蕓

濟(jì)南同圓實(shí)業(yè)有限公司 山東 濟(jì)南 250101

引言

隨著我國(guó)裝配式建筑行業(yè)的快速發(fā)展，裝配式建筑市場(chǎng)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，有統(tǒng)計(jì)表明，裝配式建筑PC構(gòu)件的市場(chǎng)規(guī)模從2014年到2019年完成了大幅度提升，2014年市場(chǎng)規(guī)模為4.2億元，2019年市場(chǎng)規(guī)模為325.0億元。由此可見，裝配式建筑是目前建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。裝配式建筑雖然相比傳統(tǒng)建筑在施工方面更加高效、簡(jiǎn)易，但是為了保證裝配式建筑質(zhì)量和安全，仍然要做好裝配式建筑的施工管理工作。而通過(guò)在裝配式建筑施工中應(yīng)用BIM技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配式建筑構(gòu)件全生命周期的信息化管理、精細(xì)化管理，這對(duì)提高裝配式建筑整體水平具有重要的意義。這是因?yàn)锽IM技術(shù)作為一種建筑信息模型，可以模擬建筑物所有真實(shí)信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工、管理的協(xié)調(diào)、優(yōu)化?；贐IM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值與優(yōu)勢(shì)，就必須加強(qiáng)在裝配式建筑構(gòu)件施工中應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，充分發(fā)揮其價(jià)值與作用，為裝配式建筑發(fā)展助力[1]。

1 BIM技術(shù)及裝配式建筑構(gòu)件概述

BIM即建筑信息模型，屬于一種數(shù)字信息仿真技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)以三維技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)集成所有建筑工程信息從而構(gòu)建一個(gè)可視化工程數(shù)據(jù)模型，利用該模型，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑全生命周期的信息化管理、精細(xì)化管理，具體包括對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等各個(gè)階段工作的指導(dǎo)。BIM技術(shù)在建筑管理中具有可視化、協(xié)同性、可模擬性、可優(yōu)化行、可出圖性等幾大特點(diǎn)，正因如此，所以應(yīng)用BIM技術(shù)才可以更好地提高建筑管理質(zhì)量和效率。

裝配式建筑是新時(shí)代背景下一種新興的建筑模式。裝配式建筑簡(jiǎn)單理解，就是把傳統(tǒng)建筑施工中的大量現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)轉(zhuǎn)移到工廠進(jìn)行，在工廠通過(guò)施工、加工、制作完成建筑所用的構(gòu)件、配件等，然后將其運(yùn)輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場(chǎng)，在施工現(xiàn)場(chǎng)只需要通過(guò)連接、裝配而完成的建筑。裝配式建筑構(gòu)件就是裝配式建筑的重要組成部分，如樓板、墻板、樓梯、陽(yáng)臺(tái)等都屬于裝配式建筑構(gòu)件（如圖1）。裝配式建筑與傳統(tǒng)式建筑具有較大的不同，如裝配式建筑采用的是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工程化生產(chǎn)、裝配化施工，其在管理與應(yīng)用方面也更突出智能化、信息化，所以裝配式建筑可以說(shuō)是現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)的重要體現(xiàn)。不僅如此，裝配式建筑還強(qiáng)調(diào)對(duì)可持續(xù)技術(shù)的應(yīng)用，保持使用各種節(jié)能技術(shù)、綠色材料，同時(shí)裝配式建筑本身也可以在很大程度上減少建筑污染，提高建筑施工效果[2]?；谘b配式建筑特點(diǎn)，近年來(lái)，裝配式建筑構(gòu)件行業(yè)的發(fā)展也得到了有力的推動(dòng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年至2019年，我國(guó)裝配式建筑面積持續(xù)增長(zhǎng)，增長(zhǎng)率高達(dá)55%，其中2019年面積為418000km2，相較于2018年，增長(zhǎng)44.6%。

圖1 裝配式建筑構(gòu)件

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑構(gòu)件中的應(yīng)用價(jià)值

裝配式建筑構(gòu)件屬于一種預(yù)制構(gòu)件，統(tǒng)一在工廠生產(chǎn)完整，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組合、安裝、裝配施工即可完成建筑工程建設(shè)。與傳統(tǒng)建筑施工相比，裝配式建筑施工更加高效、簡(jiǎn)易、綠色，這對(duì)提高建筑施工整體質(zhì)量和效率具有重要意義。但是就裝配式建筑構(gòu)件從設(shè)計(jì)到施工完成的整個(gè)過(guò)程而言，則具有較高的技術(shù)性、專業(yè)性，需要考慮如何完成統(tǒng)一設(shè)計(jì)、如何實(shí)現(xiàn)高效構(gòu)件制作、如何高質(zhì)量進(jìn)行裝配等。為了保證裝配式建筑構(gòu)件整個(gè)生命在周期的質(zhì)量，就必須加強(qiáng)管理與控制。而作為一種信息化管理技術(shù)，BIM技術(shù)就發(fā)揮著重要的作用。比如應(yīng)用BIM技術(shù)下的仿真模型，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)、加工、運(yùn)輸、施工全流程的可視化、智能化、精細(xì)化管理。以構(gòu)件設(shè)計(jì)為例，傳統(tǒng)構(gòu)件設(shè)計(jì)往往需要設(shè)計(jì)人員自行想象，或通過(guò)平面設(shè)計(jì)進(jìn)行想象，而利用BIM技術(shù)就可以構(gòu)建三維設(shè)計(jì)模型（如圖2），這對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要的意義。同時(shí)，BIM技術(shù)在裝配式建筑構(gòu)建中的應(yīng)用具有諸多價(jià)值，包括優(yōu)化設(shè)計(jì)、控制成本、提高效率、節(jié)約人力、優(yōu)化管理等[3]。

圖2 裝配式建筑構(gòu)件三維設(shè)計(jì)圖

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑構(gòu)件中的應(yīng)用策略

3.1 構(gòu)件設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)應(yīng)用

裝配式建筑構(gòu)件在建筑工程中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)有直接的關(guān)系，如設(shè)計(jì)存在問(wèn)題、數(shù)據(jù)存在誤差，那么都會(huì)對(duì)構(gòu)件的質(zhì)量、安裝、裝配造成影響，甚至?xí)?dǎo)致構(gòu)件不可用。所以提高對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)的重視十分重要。裝配式建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)本身就是一項(xiàng)復(fù)雜、系統(tǒng)的工作，為了提高設(shè)計(jì)水平，就必須加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代管理技術(shù)的應(yīng)用，BIM技術(shù)在優(yōu)化構(gòu)件設(shè)計(jì)方面就有著重要的作用。傳統(tǒng)構(gòu)件設(shè)計(jì)主要通過(guò)平面畫圖完成，而很多復(fù)雜構(gòu)件、大型構(gòu)件則難以通過(guò)平面圖展示其結(jié)構(gòu)、組成，對(duì)此，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)可視化、三維化設(shè)計(jì)。

在具體應(yīng)用中，可以通過(guò)BIM技術(shù)，結(jié)合建筑工程需求和要求，基于設(shè)計(jì)規(guī)范生成裝配式建筑結(jié)構(gòu)三維模型，三維模型不僅可以清晰、全面展示各個(gè)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系、組成，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)拆分展示、動(dòng)畫展示，這更有利于設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的不足和問(wèn)題，進(jìn)而不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)水平。除此之外，BIM技術(shù)在構(gòu)件預(yù)留預(yù)埋設(shè)計(jì)中也發(fā)揮著重要的作用。裝配式建筑作為一種組裝建筑，很多預(yù)制構(gòu)件都需要進(jìn)行預(yù)埋、預(yù)留設(shè)計(jì)，且預(yù)埋、預(yù)留設(shè)計(jì)必須精準(zhǔn)、精細(xì)。而通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)高精度的預(yù)留預(yù)埋設(shè)計(jì)。在具體應(yīng)用中，可以應(yīng)用BIM技術(shù)構(gòu)建裝配式建筑工程信息共享平臺(tái)，進(jìn)而構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的裝配式建筑構(gòu)件庫(kù)，設(shè)計(jì)人員可以從構(gòu)件庫(kù)中獲取相應(yīng)的信息，并進(jìn)行裝配、組裝、碰撞檢測(cè)，利用檢測(cè)來(lái)對(duì)預(yù)留、預(yù)埋設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化[4]。

3.2 構(gòu)件生產(chǎn)及運(yùn)輸中BIM技術(shù)的應(yīng)用

構(gòu)件生產(chǎn)是裝配式建筑建造中尤為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其生產(chǎn)質(zhì)量將直接決定建筑質(zhì)量?；诖?，做好構(gòu)件生產(chǎn)管理也顯得十分重要。BIM技術(shù)在構(gòu)件生產(chǎn)管理中的應(yīng)用也發(fā)揮著重要的價(jià)值，如利用BIM技術(shù)構(gòu)建裝配式建筑三維模型，就可以實(shí)現(xiàn)從各個(gè)角度對(duì)生產(chǎn)的觀察與管理，而在構(gòu)件生產(chǎn)前，可以通過(guò)提取構(gòu)件庫(kù)中的尺寸參數(shù)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)直接要求廠家進(jìn)行生產(chǎn)。在構(gòu)件質(zhì)量檢測(cè)方面，BIM技術(shù)也有著顯著作用。在具體應(yīng)用中，需要利用BIM技術(shù)構(gòu)建構(gòu)件尺寸及質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)即可以按照構(gòu)件庫(kù)中的尺寸要求、參數(shù)要求實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件質(zhì)量的檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)出構(gòu)件誤差、變形問(wèn)題時(shí)，可以及時(shí)提出問(wèn)題，進(jìn)而避免存在質(zhì)量問(wèn)題的構(gòu)件運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。

在構(gòu)件運(yùn)輸中，也可以應(yīng)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸管理。如BIM技術(shù)構(gòu)建的裝配式建筑工程信息共享平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件數(shù)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而根據(jù)生產(chǎn)情況，基于數(shù)據(jù)分

析，規(guī)劃出所需要運(yùn)輸?shù)臉?gòu)建數(shù)、運(yùn)輸車次、運(yùn)輸方案等，這對(duì)提高運(yùn)輸管理水平具有重要的意義[5]。

3.3 構(gòu)件裝配中BIM技術(shù)的應(yīng)用

構(gòu)件裝配是裝配式構(gòu)件應(yīng)用中尤為重要的環(huán)節(jié)，其直接決定了構(gòu)件的穩(wěn)定性、安全性。如何做好構(gòu)件裝配質(zhì)量與進(jìn)度控制是構(gòu)件裝配中需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題，對(duì)此，就需要加強(qiáng)對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用。

在構(gòu)建裝配過(guò)程中，如沒有BIM技術(shù)的支持，主要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行裝配，這種裝配方法過(guò)于盲目，不夠系統(tǒng)，而基于BIM技術(shù)的應(yīng)用，就可以通過(guò)BIM可視化虛擬裝配技術(shù)，對(duì)建筑裝配的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行模擬，裝配人員只需要按照動(dòng)畫模擬即可準(zhǔn)確、快速完成裝配。這一動(dòng)畫模擬中，包括各個(gè)裝配節(jié)點(diǎn)、操作關(guān)鍵點(diǎn)的精細(xì)化展示，可以實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)差錯(cuò)安裝，進(jìn)而有效提高裝配質(zhì)量。構(gòu)件裝配進(jìn)度管理中，也可以應(yīng)用到BIM技術(shù)。具體實(shí)踐為，工程管理人員將構(gòu)件裝配施工計(jì)劃、進(jìn)度規(guī)劃等導(dǎo)入到建筑信息模型當(dāng)中，利用信息分析技術(shù)，對(duì)所導(dǎo)入的信息進(jìn)行整合，進(jìn)而就可以幫助工程管理人員得到四維施工方案，進(jìn)而基于該方案就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)度、質(zhì)量的跟蹤管理。當(dāng)實(shí)際數(shù)據(jù)與計(jì)劃方案發(fā)生偏差時(shí)，需要及時(shí)將偏差導(dǎo)入至信息模型當(dāng)中，以實(shí)現(xiàn)不斷優(yōu)化、調(diào)整，以此來(lái)確保施工進(jìn)度與工程質(zhì)量得到有效控制。BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件裝配整個(gè)施工過(guò)程的實(shí)時(shí)、精細(xì)監(jiān)控與管理，這對(duì)提高裝配式建筑整體水平具有重要的意義[6]。

3.4 構(gòu)件運(yùn)維管理中BIM技術(shù)的應(yīng)用

裝配式建筑構(gòu)件在建筑工程中的應(yīng)用離不開科學(xué)合理的運(yùn)維管理，因此運(yùn)維管理也是裝配式建筑構(gòu)件應(yīng)用中尤為重要的一項(xiàng)工作。科學(xué)合理的運(yùn)維管理可以更好地保證構(gòu)件施工質(zhì)量、施工效率、施工成本，進(jìn)而保證裝配式建筑的整體質(zhì)量和運(yùn)行效果。

在構(gòu)件運(yùn)維管理中，也可以利用BIM技術(shù)進(jìn)行科學(xué)運(yùn)維。比如在裝配式建筑工程項(xiàng)目完成后，就可以利用BIM技術(shù)對(duì)建筑中的預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理。傳統(tǒng)構(gòu)件運(yùn)維是一項(xiàng)很復(fù)雜、繁重的工作，而利用BIM技術(shù)就可以對(duì)在很大程度上提高這項(xiàng)工作的質(zhì)量與效率。在具體應(yīng)用中，可以利用BIM技術(shù)構(gòu)建裝配式建筑工程信息共享平臺(tái)，該平臺(tái)中包括整個(gè)裝配式建筑的完整三維模型，且其中儲(chǔ)存了每一個(gè)構(gòu)建的位置、信息等，通過(guò)登錄該平臺(tái)，就可以隨時(shí)查詢、檢測(cè)不同構(gòu)件信息及狀態(tài)，進(jìn)而更加精準(zhǔn)、有效對(duì)其進(jìn)行管理。該信息共享平臺(tái)還可以根據(jù)所有的信息，通過(guò)分析構(gòu)件應(yīng)用狀態(tài)進(jìn)行預(yù)判性評(píng)估，包括分析構(gòu)件的耐久性、安全性、綜合性能等，這對(duì)及時(shí)有效維修、維護(hù)構(gòu)件，保證裝配式建筑安全及質(zhì)量具有重要的意義?；贐IM技術(shù)的信息共享平臺(tái)中包括所有構(gòu)件完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)構(gòu)件達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命時(shí)，其還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件的分析檢測(cè)，從而判斷構(gòu)建是否可以繼續(xù)循環(huán)使用，實(shí)現(xiàn)資源的節(jié)約[7]。

4 結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)是促進(jìn)21世紀(jì)建筑行業(yè)發(fā)展重大改革的重要技術(shù)，在推進(jìn)建筑行業(yè)發(fā)展、裝配式建筑發(fā)展方面都發(fā)揮著重要的作用與意義。在裝配式建筑構(gòu)件施工中，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工的信息化、規(guī)范化、全程化管理，這不僅有利于提高裝配式建筑構(gòu)件施工的整體管理水平，同時(shí)也有利于更好的保證施工質(zhì)量與效率。因此，裝配式建筑企業(yè)必須提高對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用，為了充分發(fā)揮BIM技術(shù)的作用與價(jià)值，要加強(qiáng)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究與開發(fā)，不斷提高技術(shù)水平，從而更好地為裝配式建筑發(fā)展提供支持。