以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的裝配式建筑施工技術(shù)分析

胡春奇

BIM技術(shù)能夠?qū)ㄖこ淌┕みM行模擬，為設(shè)計、施工人員提供便利，將原本較為抽象的圖紙內(nèi)容形象化。在裝配式建筑施工中，該技術(shù)能夠有效改善效率低、材料設(shè)備存儲不合理等現(xiàn)象，提升裝配能力，必須得到施工單位的重視，合理應(yīng)用在施工中，切實提升施工效率。

一、簡析BIM技術(shù)的主要優(yōu)勢

1. BIM技術(shù)的可視化

對于建筑業(yè)來說，可視化的運用非常重要。比如建筑圖紙，它是用線條和數(shù)字來表現(xiàn)各種構(gòu)件的信息，但要把它們還原成更加逼真的3D圖像，就需要“看圖人”的想象力了。如果說傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)比較簡單，那還好說，但是在目前的建筑行業(yè)，各種復(fù)雜的建筑形態(tài)都很難用平面圖來描述。BIM技術(shù)具有可視化的優(yōu)點，可以使設(shè)計者將傳統(tǒng)的平面設(shè)計圖轉(zhuǎn)換成三維圖形，使觀看圖形的工作人員能夠更加清楚地了解設(shè)計者的真實意圖。

2. BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性

無論是設(shè)計單位、建設(shè)單位還是施工單位，要使項目順利進行，都需要各方的協(xié)調(diào)和協(xié)作。如果在實施過程中發(fā)現(xiàn)了問題，那么就必須召開一個協(xié)調(diào)會議，商討出問題的根源，并提出相應(yīng)的對策。比如，在安裝暖氣等專業(yè)的管線時，很難考慮到不同的施工條件，也很難考慮到結(jié)構(gòu)的不同，所以在實際施工中，很可能會出現(xiàn)管線交叉、結(jié)構(gòu)等問題。而BIM技術(shù)所具有的協(xié)調(diào)能力可以解決這一問題，通過建筑信息模型，可以對不同專業(yè)在建設(shè)項目之間可能出現(xiàn)的沖突進行統(tǒng)計，以便為不同專業(yè)提供必要的協(xié)調(diào)信息。

二、當前裝配式建筑施工存在的主要問題

1. 施工安裝效率相對較低

與已有的現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)相比，裝配式建筑無論是在施工工藝上，還是施工管理上，都有很大的不同。對于裝配式建筑來說，吊裝、拼接吊裝等工序比較煩瑣，如果不能完全掌握其施工流程，不僅會導(dǎo)致施工周期縮短，而且還會降低施工效率。所以，在裝配式建筑中，必須保證它的安裝和整體布局是科學的。尤其是構(gòu)件的運輸、作業(yè)面的安裝、儲存管理、運輸?shù)?，只有如此，才能減少人力的工作量，否則將會耗費大量的安裝時間，從而也很難體現(xiàn)出施工時間短這個重要的優(yōu)點。

2. 未能實現(xiàn)施工過程高效管理

裝配式建筑的實現(xiàn)有很高的專業(yè)度，比如構(gòu)件的制造、運輸?shù)膶I(yè)化、作業(yè)的專業(yè)化等等，每一個環(huán)節(jié)都要精確地完成，對技術(shù)的控制和管理都要嚴格。由于其建設(shè)方式要改變，尚需一段時間，所以在施工工藝和管理上尚需改進。

3. 項目有關(guān)參與方之間難以體現(xiàn)協(xié)同性

建筑工業(yè)化是建筑設(shè)計的最終目的，為了達到這一目的，必須保證整個體系的完整，并在整個建筑的整個生命周期中不斷地進行。另外，裝配式建筑和傳統(tǒng)的建筑不同，它需要參與到各個方面，如果在某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，那么整個工程的進度都會受到影響。因此，在建設(shè)過程中，企業(yè)之間的合作程度不高，也成為制約其發(fā)展的一個重要因素。

三、BIM技術(shù)在裝配式建筑施工中的應(yīng)用

1. BIM和射頻識別技術(shù)對建筑構(gòu)件的協(xié)同管理

正如前面提到過的， BIM技術(shù)的一個重要特征就是協(xié)同性，通過這個協(xié)同平臺，項目參與者可以實時地追蹤工程的進展，并實時地共享工程的信息。協(xié)同平臺的存在，使信息的傳輸更加有效、無損，打破了“孤島效應(yīng)”，增強了各方的交流效率，極大地提升了工程的實際收益。通過將RFID技術(shù)與BIM技術(shù)的有機結(jié)合，生產(chǎn)廠家可以從BIM構(gòu)件模型中獲取構(gòu)件的尺寸、質(zhì)量等相關(guān)信息，然后在構(gòu)件中加入RFID芯片，芯片上標注生產(chǎn)日期、安裝位置等。在無線射頻技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)中引入了 BIM技術(shù)協(xié)同平臺，實現(xiàn)了對組件的實時傳輸和裝配。在構(gòu)件出廠后，只需掃描車輛的芯片，通過BIM協(xié)同管理系統(tǒng)，可以將整車的運輸信息顯示出來，便于工作人員掌握構(gòu)件的實際運輸狀況。借助于這個平臺，有關(guān)的預(yù)制件制造商可以查看有關(guān)的資料，查看制造工藝中有無差錯，同時，相關(guān)的設(shè)計者也可以通過反饋的方式驗證構(gòu)件的設(shè)計信息。利用BIM協(xié)同平臺和RFID技術(shù)，可以實現(xiàn)從構(gòu)件到施工全過程的信息共享和協(xié)作。

2. 基于BIM的構(gòu)件儲存管理技術(shù)

在裝配式建筑中，預(yù)制件進場后的貯存是一個迫切需要解決的問題，它與塔吊型號、運輸路線等因素密切相關(guān)。同時也要考慮到施工中無法預(yù)料的相關(guān)問題。因此，在施工場地中，建筑面積不可太大，在工地上堆放預(yù)制件的數(shù)目也不能太多，從而有效地控制構(gòu)件的入場量和時間。在建筑預(yù)制件的管理與存放中，無論是按類別堆放，還是從倉庫中取出，都需要耗費大量的人力和時間，因此很容易出現(xiàn)差錯。而這個問題，可以用信息化的方法來解決，利用BIM技術(shù)，可以了解預(yù)制件從制造到進入的各個環(huán)節(jié)，為相關(guān)管理部門提供了方便，同時也可以減少在傳統(tǒng)的管理模式下出現(xiàn)堆放位置偏差等問題的發(fā)生概率，節(jié)約了時間和費用。

3. 基于BIM技術(shù)的裝配式建筑施工管理

BIM技術(shù)在建筑管理中的運用，不僅可以考慮到?jīng)Q策依據(jù)和施工計劃的安全性，還可以在施工的基礎(chǔ)上及時建立整個施工過程，從而可以很好地預(yù)防安全隱患。結(jié)合BIM技術(shù)在工程安全管理中的實踐，運用 BIM技術(shù)進行仿真，可以有效地識別出工程中存在的安全隱患。不僅可以模擬出建筑的各個細節(jié)，還可以通過模型來了解建筑的外觀特征，讓技術(shù)人員對建筑進行更好的評估。而且，還可以根據(jù)險情，在模擬的過程中，做出相應(yīng)的應(yīng)對措施。目前，施工安全管理主要是由安全員來實施，但這種管理方式效率低，難以發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患。利用BIM技術(shù)，可以實現(xiàn)安全管理的自動化，可以通過可視化的界面對建筑的安全進行管理，對存在的安全風險進行直觀的判斷，從而使安全管理更加合理，同時也可以提高管理的效率。

4. 施工場地布置動態(tài)BIM模型

通過 BIM技術(shù)的可視化布局，可以直觀地呈現(xiàn)工程現(xiàn)場的布局，將相關(guān)族從組件庫中加載，并將已建立的單體模型連接起來，將各個專業(yè)模型整合起來，形成一個工地模型。根據(jù)裝配式預(yù)制施工的精細化特征，按工序順序布置：確定塔吊的位置、預(yù)制構(gòu)件和臨時設(shè)施的分類布置、輔助設(shè)施的布置、場內(nèi)交通道路的布置，基于BIM技術(shù)的全面動態(tài)過程，對BIM模型進行了定量分析、計算和方案比較。

（1）建設(shè)工地的建立有賴于BIM軟件的強大可視化能力，將GIS數(shù)據(jù)導(dǎo)入到施工場區(qū)，利用數(shù)據(jù)中的坐標和高程，建立了一個平面和曲面的三維模型，來模擬現(xiàn)場地形，然后，引入Revit軟件所建立的建筑模型，并在現(xiàn)場規(guī)劃出各個建筑的布局和陳列。

（2）選擇合適的垂直輸送機械、定位吊裝設(shè)備，會極大地影響到工程的效率，同時也會產(chǎn)生較高的租賃成本，所以在進行施工之前，必須對其型號和安裝地點進行全面的分析。在預(yù)制裝配式建筑工程中，預(yù)制墻、板、梁、柱等結(jié)構(gòu)由于自身重量大、尺寸各異，必須選用合適的垂直輸送設(shè)備，以確保其順利進行。確定起重機械的種類、起重數(shù)量、起吊幅度、起吊高度等，依據(jù)建筑物的外形、空間尺寸確定；再通過對預(yù)制件和附屬機械的統(tǒng)計分析，確定起重機的起重量和起重力矩，最后從族中選出起重機的型號。塔吊起重能力大，為了保證其穩(wěn)定，必須采用更深、更大的地基。為了避免與地下室施工產(chǎn)生沖突，在塔吊安裝時，必須確保地基與地下室外緣有足夠的空間。另外，現(xiàn)場有多個塔吊時，必須確保彼此間的工作不會發(fā)生干涉或交叉，并且與周圍建筑物的立面和平面有一定的安全距離[7]。

（3）預(yù)制構(gòu)件及臨時構(gòu)配件布置

一般按1～2層的原則將預(yù)制件和臨時結(jié)構(gòu)物堆放，堆放區(qū)域的布置主要有以下幾個方面：

①最大限度地縮短預(yù)制材料堆放地點到主體建筑物之間的間距。在保證預(yù)制件運輸方便的前提下，將預(yù)制件堆放在臨時道路一邊。

②對于數(shù)量多、大尺度和重型構(gòu)件的堆放區(qū)，應(yīng)按塔吊的位置就近安排。如墻板、樓板、樓梯等；屋面板、陽臺、冷氣板及預(yù)制件輔助安裝設(shè)備等，通常沿著建筑物的外部堆放。

③構(gòu)件及相關(guān)設(shè)備應(yīng)設(shè)置在起重設(shè)備的有效作用半徑之內(nèi)，避免起重機械的空載和超載運行。

④臨時物料的堆放要根據(jù)場地條件，要充分利用建筑兩端的空地和起重機械的有效工作半徑以內(nèi)的空間。圖1為BIM場地建模流程。

圖1 BIM場地建模流程

四、方案流程評估重要內(nèi)容

1. 在施工過程中，平面布置可以是一項動態(tài)內(nèi)容，根據(jù)建筑施工的特點，可將其分成預(yù)制陽臺與樓梯、水泥板、模板與鋼筋、混凝土梁和剪力墻幾個部分。

2. 通過接口，能夠?qū)IM模型中數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和提取，其中包含不同內(nèi)容的唯一名稱、坐標表達值和各項參數(shù)等內(nèi)容，這些數(shù)據(jù)的提取工作涉及建筑不同構(gòu)件的明細表、具體參數(shù)，工作人員可以通過模塊對技術(shù)內(nèi)容進行計算。

3. 參數(shù)評估矩陣，BIM的指標統(tǒng)計模塊計算技術(shù)指標，建立子項目指標的評估矩陣，了解不同方案具體指標對比和關(guān)聯(lián)系數(shù)。

4. 對剪力墻施工場地布置，要考慮以下內(nèi)容：

（1）安全性指標，在施工中，要根據(jù)現(xiàn)場情況，合理對安全設(shè)施、消防設(shè)施、各類管線情況進行評定，比較量化系數(shù)。

（2）合理設(shè)置場地利用率的指標。在BIM模型搭建中，不僅要做好模擬施工工作，還要對周邊場地進行模擬，合理地設(shè)置場地的占地面積和施工凈面積，對比兩者數(shù)值，計算出場地利用效率。

（3）考慮成本指標。施工單位要著重關(guān)注成本指標，合理比較各項費用，減少二次運轉(zhuǎn)情況，通過施工場地模型導(dǎo)入造價，合理確定二次運轉(zhuǎn)次數(shù)指標。

五、結(jié)束語

綜上所述，在裝配式建筑施工中，通過BIM技術(shù)能夠促進企業(yè)協(xié)同管理工作開展，做好存儲、施工管理。利用該技術(shù)，能夠創(chuàng)建出動態(tài)模型，保證企業(yè)提升施工效率，提高企業(yè)發(fā)展?jié)摿Γ晟蒲b配建筑施工體系，積累施工經(jīng)驗，提升市場競爭力，迎合當前建筑市場發(fā)展形勢。