BIM技術(shù)在裝配式建筑綠色施工的應(yīng)用研究

李志劍

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的持續(xù)發(fā)展，傳統(tǒng)的高能耗、高污染的發(fā)展模式已難以為繼。對綠色施工與裝配式建筑之間的關(guān)系進(jìn)行了分析，并對 BIM技術(shù)在綠色施工中的應(yīng)用進(jìn)行了探討；從施工單位統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，綠色施工可行性設(shè)計(jì)方案，綠色施工管理的前置；從施工過程動態(tài)管理、綠色施工后評估三個角度，為裝配式建筑綠色施工的發(fā)展提供參考；本文以一個裝配式居住小區(qū)為實(shí)例，對其進(jìn)行了研究。研究結(jié)果顯示，裝配式建筑符合綠色施工的設(shè)計(jì)思想；在施工單位中大力推行綠色施工，是一條促進(jìn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的有效方法；BIM技術(shù)的合理運(yùn)用可以有效地提高其實(shí)施的有效性，從而增強(qiáng)其核心競爭力。

關(guān)鍵詞：綠色施工；裝配式建筑；BIM技術(shù)

1 前言

新時期，隨著建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型和發(fā)展，綠色、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)等理念越來越受到社會各界的關(guān)注，為了避免建筑資源的過度浪費(fèi)及環(huán)境污染問題，積極推行綠色施工模式逐漸成為建筑行業(yè)的未來發(fā)展趨勢。在這樣的大環(huán)境下，裝配式施工方法被越來越多的人接受，它的施工周期短，生產(chǎn)效率高，綠色環(huán)保；突出的特點(diǎn)是生產(chǎn)的高度集中。另外， BIM技術(shù)在施工管理、造價、施工等方面的應(yīng)用也日益廣泛，建筑行業(yè)利用 BIM技術(shù)的巨大優(yōu)勢，使整個行業(yè)的數(shù)據(jù)化、智能化、信息化，并在一定程度上推動了各參與主體之間的橫向信息采集和垂直的信息交互，達(dá)到了較好的溝通和交互效果。如何將 BIM技術(shù)與綠色施工的建設(shè)與管理相結(jié)合，是目前我國需要進(jìn)行深入探討的問題。

2基于BIM技術(shù)的裝配式建筑綠色施工發(fā)展建議

2.1參建單位的統(tǒng)籌與協(xié)調(diào)

裝配式建筑項(xiàng)目的施工單位很多，不僅是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工單位，還有構(gòu)配件的深化設(shè)計(jì)、施工、施工單位、甚至是專業(yè)的構(gòu)配件安裝公司，這大大增加了綠色施工的實(shí)施難度，因此需要業(yè)主單位加強(qiáng)對參建各方的管理和協(xié)調(diào)。BIM技術(shù)在民用建筑中涉及到多專業(yè)、多部門、多工種；在公共建筑、市政工程等領(lǐng)域，其應(yīng)用日益廣泛。在施工全過程中，業(yè)主要重視施工信息模型的構(gòu)建與更新，盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)與施工方案中存在的不合理之處，并與之進(jìn)行溝通、協(xié)調(diào)。

2.2設(shè)計(jì)方案的綠色施工可行性

綠色施工絕非僅憑建筑單位或僅在建設(shè)階段就可以完成。設(shè)計(jì)方案應(yīng)當(dāng)為綠色施工營造良好的環(huán)境，使其更具綠色施工的可行性。在工程現(xiàn)場，要保證設(shè)備的加工與安裝，以防止出現(xiàn)問題，造成不必要的資源浪費(fèi)。如有必要，建議施工單位及早介入，并充分吸收施工單位對綠色施工可行性的意見。裝配式結(jié)構(gòu)的最大難點(diǎn)是如何正確地組裝構(gòu)件，并對連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加工。由于傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)圖紙不能很好地滿足預(yù)制、現(xiàn)場施工的需要，因此很容易產(chǎn)生錯漏、漏點(diǎn)等問題。BIM模型能夠直觀地顯示出建筑的結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最佳組合、降低建材消耗、提高材料利用率；在施工過程中，要盡量簡化施工過程，盡量減少后期施工作業(yè)，盡量減少對環(huán)境的負(fù)面影響。

2.3綠色施工管理前置

2.3.1預(yù)制加工階段管理

在建筑材料種類、施工配比、生產(chǎn)工藝等方面，要加強(qiáng)對建筑材料的預(yù)處理過程的控制，以減少水、電等資源的消耗和浪費(fèi)。由于裝配工程是在施工前進(jìn)行施工的，所以對構(gòu)件的尺寸、形狀等的精確性都有較高的要求，要充分利用 BIM模型，對構(gòu)件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸等進(jìn)行全面地了解，從而加強(qiáng)質(zhì)量控制，提高產(chǎn)品的出廠合格率，防止返工造成的資源浪費(fèi)。同時，質(zhì)監(jiān)部門要加強(qiáng)對預(yù)制件生產(chǎn)企業(yè)的監(jiān)督管理，保證產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。重慶中科大樓工程應(yīng)用 BIM控制平臺，在？RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實(shí)時監(jiān)測各部件的生產(chǎn)狀況；通過與 RFID系統(tǒng)中的相關(guān)資料核對、比對，確認(rèn)符合后方可出廠。施工單位應(yīng)事先研究構(gòu)件的定位、吊裝、連接安裝的施工方法、施工工藝，并在施工過程中預(yù)先埋設(shè)連接套管、鋼筋、抗剪鍵等；為降低生態(tài)和環(huán)境的影響創(chuàng)造了有利的條件。

2.3.2施工前準(zhǔn)備階段管理

在建設(shè)前期，施工單位要重視綠色施工的建設(shè)，轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極的態(tài)度，避免在建設(shè)過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。利用？BIM技術(shù)，可以對整個工程進(jìn)行多維的仿真，并能及時發(fā)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)中的問題，進(jìn)行改進(jìn)和改進(jìn)，并制訂相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。工程設(shè)計(jì)的精確性是影響工程實(shí)施成效的關(guān)鍵。如果設(shè)計(jì)深度不夠，將會直接影響到工程的實(shí)際指導(dǎo)作用，從而使綠化工程無法得到充分實(shí)施，從而影響工程的實(shí)施效果。利用？BIM技術(shù)，可以對項(xiàng)目建設(shè)期間的能耗、資源進(jìn)行精確的估算，從而為施工單位制訂節(jié)能措施提供參考。預(yù)制件的現(xiàn)場組裝施工方案是多種多樣的，為找出最合適的方案，施工單位通常采用建立試驗(yàn)區(qū)段的方法進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)，再依據(jù)工程效果來確定一個方案，再大規(guī)模地推廣。利用 BIM技術(shù)，可以對各種工程方案進(jìn)行仿真，方便地選擇最佳方案。運(yùn)用 BIM技術(shù)，可以在工程場地和有限區(qū)域周圍進(jìn)行三維仿真，并進(jìn)行合理的方案設(shè)計(jì)，使現(xiàn)場布置得到最優(yōu)；要有足夠的設(shè)備存放場地，暢通的運(yùn)輸路線，最大限度的減少土地的占用，并減小對周圍的環(huán)境的影響。

2.4施工過程動態(tài)管理

在實(shí)施過程中，施工現(xiàn)場的管理是實(shí)現(xiàn)綠色施工最重要的環(huán)節(jié)。目前，許多裝配式施工單位還處于對綠色施工過程的管理中，還沒有適應(yīng)新理念和新形勢的需要。在設(shè)計(jì)完成后，要對施工過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，逐步更新、修改、完善，并及時更新 BIM模型，以保證模型的正確性，為工程動態(tài)管理提供技術(shù)保證；否則，就會使綠色施工只是紙上談兵，不能真正落實(shí)。比如，由于項(xiàng)目建設(shè)過程中場地的動態(tài)變化，需要將設(shè)備存放場地、塔吊、停車場等作為參數(shù)化模型，根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際需求進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，直觀反映出施工現(xiàn)場在各個階段的實(shí)際布局，提前發(fā)現(xiàn)場地布置的問題并進(jìn)行完善；盡量降低設(shè)備的二次運(yùn)輸，以提高工地的使用效率。由于裝配式建筑是由大量的構(gòu)件在現(xiàn)場拼裝而成，通過？BIM技術(shù)對構(gòu)件進(jìn)行建模，可以將構(gòu)件預(yù)先設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件，并按照工程進(jìn)度進(jìn)行布置；分階段、可視化地仿真了結(jié)構(gòu)件的組裝和施工，并對其進(jìn)行了動態(tài)的工程量統(tǒng)計(jì)分析。保證材料、設(shè)備、資源的合理配置、構(gòu)件的運(yùn)輸、吊裝、安裝等環(huán)節(jié)的合理性、構(gòu)配件的點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)輸、協(xié)調(diào)、協(xié)調(diào)、協(xié)調(diào)、減少資源錯配導(dǎo)致的不必要的浪費(fèi)、構(gòu)配件提前進(jìn)場導(dǎo)致占用過多場地或者進(jìn)場不及時影響施工效率等問題的發(fā)生；同時，施工人員在施工過程和施工方法上也能更加直觀地體會到，從而可以降低施工中遇到的問題，保證施工的順利進(jìn)行。

3 工程實(shí)例分析

本文以杭州之江誠品為案例，分析了 BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑中的應(yīng)用。本工程共包括6棟17層的小高層樓、12棟5-6層樓的平房，均為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。本項(xiàng)目各構(gòu)件在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過程中都使用了低碳、綠色建材，以達(dá)到降低環(huán)境污染、改善工程質(zhì)量的目的。通過 TeklaStructures，可以有效地減少物料消耗，并在各個階段產(chǎn)生預(yù)制構(gòu)件、管件和鋼筋；表1中列出的混凝土等明細(xì)表。

每一塊預(yù)制件均預(yù)先植入 RFID芯片，并有相應(yīng)的編碼，為以后的建設(shè)與管理打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！芭鲎病睖y試采用 TeklaStructures，修正了14個“打架”點(diǎn)，從而避免了建筑過程中出現(xiàn)的問題，減少了不必要的重復(fù)勞動和浪費(fèi)。施工期間，利用 AutodeskRevit和 AutodeskNavisworks軟件，構(gòu)建了包括施工材料、工藝、施工質(zhì)量等信息的 BIM模型，并對施工進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時更新，既能有效地控制施工質(zhì)量，又能保證綠色施工的順利進(jìn)行；并利用 BIM模型快速地判斷出具體的結(jié)構(gòu)零件的具體位置，為以后的維修和維修工作提供參考。采用虛擬漫游技術(shù)，對構(gòu)筑物和大型機(jī)械的進(jìn)入路徑、時間進(jìn)行了優(yōu)化，使施工流程更合理，減少了不必要的工序；不僅可以極大地降低工地上的混凝土澆筑，而且便于對安裝時產(chǎn)生的垃圾進(jìn)行集中處置。圖1為13-2號建筑梁模裝配現(xiàn)場，在前期的仿真中，盡量在地面上安裝一些構(gòu)件，然后將其整體吊裝到對應(yīng)的位置；與傳統(tǒng)的施工工藝相比，這種方法能有效地提高工程的效率，降低工程造價，節(jié)約材料，降低高空作業(yè)；對建筑工人的生命安全進(jìn)行了有效的保護(hù)。同時，利用 BIM技術(shù)對建筑工地的太陽輻射進(jìn)行了模擬，并依據(jù)模擬結(jié)果合理配置太陽能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對可再生資源的有效利用，降低了能耗。利用 BIM技術(shù)，在建筑工地設(shè)置排水溝、下水道、雨水收集池；對污水沉淀池、化糞池等設(shè)備進(jìn)行了建模，對管道坡度、長度、走向進(jìn)行了優(yōu)化；位置等，使排水及時、合理、高效，有利于水資源的循環(huán)利用。

4 結(jié)語

裝配式建筑由于其資源浪費(fèi)少，施工速度快，對環(huán)境污染小，符合綠色施工的要求。在新的發(fā)展形勢和新的需求下，許多參與建設(shè)的企業(yè)對綠色施工的理解不全面、觀念陳舊、方式不合理；這將會影響到裝配式建筑的綠色建設(shè)。BIM技術(shù)的運(yùn)用是建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等全過程觀念的一次重大變革，合理運(yùn)用？BIM技術(shù)能更好地將綠色施工技術(shù)運(yùn)用于建筑領(lǐng)域，推動建筑產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，提高企業(yè)的核心競爭力；推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和社會。

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