裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中BIM 技術(shù)應(yīng)用分析

王偉漢

（漳州靖圓發(fā)展有限公司，福建 漳州 363000）

現(xiàn)階段，BIM 技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，使用BIM 技術(shù)能夠避免出現(xiàn)施工失誤，減少施工物料和項目造價資源浪費(fèi)。在建筑工程項目中，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑深受施工人員的喜愛，將裝配式鋼結(jié)構(gòu)與BIM 技術(shù)相結(jié)合可優(yōu)化施工效率、提高工程質(zhì)量。

1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)項目運(yùn)用BIM 技術(shù)的重要性

1.1 及時發(fā)現(xiàn)施工缺陷

目前，在工程建設(shè)項目中，裝配式建筑主要是完成鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裝配，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的質(zhì)量直接關(guān)系到工程項目的整體質(zhì)量和效果。采用BIM技術(shù)對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度、承載力、質(zhì)量、穩(wěn)定性等進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)合數(shù)值得出最終結(jié)果可確保構(gòu)件質(zhì)量符合使用規(guī)范。此外，通過BIM 技術(shù)對裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑外觀進(jìn)行建模、對整個建筑物料強(qiáng)度和質(zhì)量進(jìn)行仿真，可及時發(fā)現(xiàn)建筑本身的質(zhì)量缺陷，第一時間對其進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，從而保障裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑施工標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 衍生多種創(chuàng)新性設(shè)計方案

利用BIM 技術(shù)對鋼結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行數(shù)值仿真，并對房屋預(yù)制梁和承重墻上加裝的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬創(chuàng)新設(shè)計，可有效防止墻、梁發(fā)生質(zhì)量問題，且加裝了鋼結(jié)構(gòu)之后還方便了建筑后續(xù)的使用和裝修。第一，創(chuàng)新性地在梁、柱節(jié)點上增添鋼結(jié)構(gòu)隔板、隔柱等設(shè)計，可為建筑本身增添“別樣化”設(shè)計，避免出現(xiàn)一成不變的傳統(tǒng)設(shè)計方案。第二，利用BIM 技術(shù)進(jìn)行3D 模擬，可解決隔板注漿、管柱直徑狹窄等施工難題。第三，將BIM 技術(shù)應(yīng)用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑創(chuàng)新性地使用“扁鋼混凝土柱子框架+鋼支撐”設(shè)計，將鋼柱和鋼梁隱藏在墻體中，可優(yōu)化建筑實際使用面積，提高民眾的居住質(zhì)量，且所有鋼構(gòu)件均為整體組裝，其施工、安裝速度是常規(guī)框架混凝土構(gòu)件的數(shù)倍，微觀層面上縮短了工期。BIM 技術(shù)與裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑相結(jié)合還會衍生多種兼具創(chuàng)新性和實用性的設(shè)計體系，如可在樓梯、飄窗等位置進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計，內(nèi)嵌養(yǎng)魚缸等，且與常規(guī)施工相比，可節(jié)約項目造價，減少施工物料浪費(fèi)。

1.3 形成智能化、數(shù)字化模擬設(shè)計方式

在建筑行業(yè)，BIM 技術(shù)使用頻率較高且吸引了眾多企業(yè)和專家參與到BIM 技術(shù)更新、研發(fā)工作之中，這也為裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工提供了良好的施工技術(shù)交流環(huán)節(jié)。BIM 技術(shù)利用建模和數(shù)字以及數(shù)字模擬、智能加工、智能設(shè)計等措施將多種不同施工信息進(jìn)行整合，以達(dá)到識別和處理各種施工矛盾的目的，為裝配式鋼結(jié)構(gòu)項目施工技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的交流氛圍。通過BIM技術(shù)可以在不同類型的裝配式鋼結(jié)構(gòu)項目中進(jìn)行信息流通與整合、人性化管理、多維（3D、5D）可視化設(shè)計、智能化生產(chǎn)和加工、裝配施工以及數(shù)字化探討，優(yōu)化了施工效率，提高了工程質(zhì)量。

2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)項目運(yùn)用BIM 技術(shù)案例解析

2.1 在監(jiān)測環(huán)節(jié)運(yùn)用BIM 技術(shù)

工程項目可視化是建筑施工項目中較為重要的監(jiān)控、監(jiān)測手段，工程管理中心采用BIM5D 技術(shù)和遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測技術(shù)對工程進(jìn)度進(jìn)行動態(tài)管理，可達(dá)到實時監(jiān)測工程進(jìn)度的目的。監(jiān)測管理員可在網(wǎng)站和手機(jī)上查看BIM 實時數(shù)據(jù)，操作方式簡單有效且便于項目管理層制定后續(xù)施工計劃和資源投入計劃。通過BIM5D 質(zhì)量體系建設(shè)工程質(zhì)量管理平臺對工程質(zhì)量進(jìn)行全方位、實時動態(tài)監(jiān)控，有助于質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)的有效落實。質(zhì)檢員將工程施工質(zhì)量監(jiān)督中出現(xiàn)的質(zhì)量問題通過手機(jī)端實時上傳至管理平臺，以BIM5D 模式進(jìn)行標(biāo)記。其他項目部經(jīng)理將實時反饋的質(zhì)量問題全程跟進(jìn)并督促施工人員進(jìn)行整改，消除質(zhì)量隱患，確保項目高質(zhì)量交付。在BIM 虛擬建筑施工中還可對存在安全風(fēng)險的節(jié)點和工序流程進(jìn)行BIM 建模，并將風(fēng)險節(jié)點的位置信息輸入BIM5D 系統(tǒng)中，對施工中的安全操作流程進(jìn)行引導(dǎo)。在具體施工過程中，利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)結(jié)合現(xiàn)場情況進(jìn)行安全檢查，將施工現(xiàn)場存在的施工作業(yè)不規(guī)范、安全防護(hù)設(shè)施損壞等安全風(fēng)險記錄到BIM 安全管理信息系統(tǒng)中，方便管理層隨時查閱并進(jìn)行項目預(yù)算控制。質(zhì)檢部門工作人員和管理部門一旦發(fā)現(xiàn)風(fēng)險，立即通知相應(yīng)的主管部門進(jìn)行整改?？傊肂IM 多維技術(shù)（3D、5D）可對建設(shè)過程進(jìn)行跟蹤和分析，避免出現(xiàn)重大安全責(zé)任事故。例如，漳州高新區(qū)古湖安置房項目的工程造價費(fèi)用約為5.5 億元，工程BIM 施工方案編制、施工環(huán)節(jié)監(jiān)測、制定并調(diào)整施工進(jìn)度計劃，整理、匯總施工各種物料并做好對該項工程的竣工驗收等工作?，F(xiàn)本項目還未竣工驗收，主要應(yīng)用方面的匯總為表格統(tǒng)計，見表1。

表1 漳州高新區(qū)古湖安置房項目監(jiān)測匯總

2.2 在工作效率環(huán)節(jié)運(yùn)用BIM 技術(shù)

BIM 技術(shù)最主要的功能即為多維虛擬建模。通過BIM 多維虛擬建模技術(shù)能夠讓甲方施工單位在視覺上感受到逼真、整潔，且結(jié)合BIM 技術(shù)可進(jìn)行施工現(xiàn)場流程示范和施工階段的調(diào)整，讓甲方直截了當(dāng)?shù)孛魑b配式鋼結(jié)構(gòu)項目預(yù)算消費(fèi)節(jié)點、物料使用情況，在甲方單位蒞臨視察時起到重要作用。在施工方面，BIM 技術(shù)能讓施工人員更直觀地了解施工難點和工期計劃，通過與技術(shù)交底部門進(jìn)行工作結(jié)合，可優(yōu)化項目交底工作質(zhì)量，且在后續(xù)與購房者的溝通更加順暢。施工工作效率的提高解決了以往施工方不愿看、不能記、不能交底的頑疾，通過對施工過程中各種復(fù)雜施工環(huán)節(jié)的了解，讓施工人員真正“看、聽、說、做”，進(jìn)而提高施工人員的職業(yè)素養(yǎng)，也為施工單位的安全生產(chǎn)和文明建設(shè)打下了堅實的基礎(chǔ)。該方法解決了由物料采購、制造、安裝人員技術(shù)交底不清楚而造成物料采購誤差、物料質(zhì)量不高、安裝困難等問題。甲方管理層也可在BIM 模型基礎(chǔ)上利用BIM 技術(shù)的3D 可視化功能對仿真工程進(jìn)行全面指導(dǎo)。將BIM 模型與施工進(jìn)度計劃、預(yù)算投入相結(jié)合，有利于甲方和監(jiān)理部門掌握項目預(yù)算、工期和人力信息，在前期土方工程和技術(shù)員測量后，質(zhì)檢員與相關(guān)管理部門建設(shè)更高層次的BIM5D 模型，達(dá)到對施工場地規(guī)劃、施工資源統(tǒng)一調(diào)配和施工進(jìn)度進(jìn)行控制的工作目的。

3 裝配式鋼結(jié)構(gòu)項目運(yùn)用BIM 技術(shù)的優(yōu)化對策

3.1 掌握設(shè)計施工難點

BIM 技術(shù)在裝配式鋼結(jié)構(gòu)項目設(shè)計中的應(yīng)用能夠最大限度地體現(xiàn)BIM 技術(shù)的優(yōu)點，裝配式鋼結(jié)構(gòu)項目應(yīng)用該技術(shù)可以更好地體現(xiàn)出施工合理性，從而有效地改善建筑項目的設(shè)計、施工質(zhì)量。因此，在應(yīng)用BIM 技術(shù)時，應(yīng)深入理解設(shè)計施工難點，并將設(shè)計施工難點通過BIM 建模體現(xiàn)出來，讓該技術(shù)在裝配式鋼結(jié)構(gòu)項目的各個階段得到充分應(yīng)用。

3.2 熟練使用BIM 信息化手段

在裝配式鋼結(jié)構(gòu)項目施工環(huán)節(jié)，施工隊伍十分依賴信息化手段。在設(shè)計階段，施工隊伍在觀察設(shè)計圖紙時要先使用計算機(jī)軟件對其進(jìn)行三維建模，并根據(jù)模型信息確定各鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的特征，從而進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件組合。目前，BIM 技術(shù)已被越來越多地應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，施工隊伍利用BIM 技術(shù)能有效地提高裝配式鋼結(jié)構(gòu)項目的施工水平。施工人員在對鋼構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計時，利用BIM 技術(shù)對工程項目進(jìn)行三維建模，對安裝環(huán)節(jié)的每個細(xì)節(jié)進(jìn)行細(xì)化，對工程量進(jìn)行細(xì)分，綜合確保鋼構(gòu)件的參數(shù)信息。在鋼構(gòu)件裝配環(huán)節(jié)中，施工人員還可以通過BIM 進(jìn)行仿真模擬，對裝配過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析并解決。只有充分利用BIM 信息化手段，才可以讓施工人員更好地工作，提高施工效率。

3.3 充分使用BIM 多維模型

BIM 技術(shù)中最重要的就是多維建模功能。所謂建模功能就是使用BIM 技術(shù)建立裝配式鋼結(jié)構(gòu)項目模型，建模工作原理就是BIM 數(shù)字化處理。開始建模前，要先對整個建筑項目進(jìn)行全面數(shù)據(jù)采集和總結(jié)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤和矛盾，消除因信息不暢通導(dǎo)致的數(shù)據(jù)錯誤事故。在這些工作完成之后，將所有數(shù)據(jù)資料進(jìn)行有效整合，即可開始打印建模。待模型建立到位后，要運(yùn)用BIM 檢索功能對裝配式鋼結(jié)構(gòu)項目模型進(jìn)行檢測，以避免出現(xiàn)建模錯誤、失敗造成信息差距或預(yù)算超額支出等問題。利用BIM 技術(shù)可有效提高工程設(shè)計效率，確保施工整體質(zhì)量。然而，由于BIM 技術(shù)本身存在部分功能缺陷，不能充分地滿足整個工程結(jié)構(gòu)要求，因此，在施工現(xiàn)場實際使用中，多部門必須及時溝通，了解施工現(xiàn)狀，并及時調(diào)整突發(fā)方案進(jìn)行應(yīng)對。突發(fā)方案的調(diào)整離不開BIM 模型，即根據(jù)施工過程中所需要的技術(shù)支持或施工項目的具體情況，通過模型對BIM 應(yīng)用技術(shù)階段進(jìn)行合理調(diào)整。在此環(huán)節(jié)中，BIM 模型細(xì)節(jié)的精確性顯得十分必要。根據(jù)模型和現(xiàn)場情況，管理層和施工人員在腦海中達(dá)成“虛擬+現(xiàn)實”雙重了解對施工突發(fā)狀況進(jìn)行合理設(shè)計和調(diào)整，避免裝配式鋼結(jié)構(gòu)項目建設(shè)出現(xiàn)重大安全事故。

3.4 重視鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件采購環(huán)節(jié)

在裝配式鋼結(jié)構(gòu)項目施工過程中，管理層和質(zhì)檢員對鋼構(gòu)件質(zhì)量管理起著重要作用，其質(zhì)量控制好壞將直接影響項目施工效果。因此，施工隊伍必須加強(qiáng)對鋼構(gòu)件的管理，以保證鋼構(gòu)件的質(zhì)量和數(shù)量不會有偏差，防止質(zhì)量較差的鋼構(gòu)件進(jìn)入施工現(xiàn)場。在項目入場前，質(zhì)檢部門和采購部門聯(lián)合進(jìn)行物料采購，在選定鋼構(gòu)件工廠時做好市場調(diào)查工作，以便了解廠家的市場信譽(yù)。同時，甲方管理層也要到廠家進(jìn)行現(xiàn)場檢查，確定合格的鋼構(gòu)件供應(yīng)商。在后期合作中，施工隊伍要加強(qiáng)與供應(yīng)廠家的溝通，把特殊形式鋼構(gòu)件的制造資料傳遞給廠家，以防止因溝通不當(dāng)導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)問題。在鋼構(gòu)件入場后，施工人員要對鋼構(gòu)件采取措施，防止鋼構(gòu)件浪費(fèi)。例如，在鋼構(gòu)件搬運(yùn)時，施工單位要注意輕取鋼構(gòu)件，并嚴(yán)格按照規(guī)范程序進(jìn)行搬運(yùn)，防止因搬運(yùn)不當(dāng)造成鋼構(gòu)件外表損傷。異型鋼構(gòu)件必須由施工單位負(fù)責(zé)設(shè)置相應(yīng)支架，以確保其在運(yùn)送時的穩(wěn)定性。管理人員和財務(wù)人員要對被放置于庫房的多余鋼構(gòu)件定期進(jìn)行數(shù)量盤點，確保鋼構(gòu)件不丟失。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在存儲時也要妥善保管，避免因存儲不當(dāng)出現(xiàn)物料損壞和磨損，從而增加項目額外預(yù)算。

4 結(jié)語

在裝配式鋼結(jié)構(gòu)項目建設(shè)中，如何加強(qiáng)工程質(zhì)量控制是保證工程質(zhì)量和施工效率的關(guān)鍵。通過運(yùn)用BIM 技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)手段，在施工場地布局仿真作業(yè)時發(fā)現(xiàn)安全隱患進(jìn)行及時處理。BIM應(yīng)用和安全生產(chǎn)是建筑施工安全的重要保證，甲方管理層要設(shè)立質(zhì)量檢查部門，利用BIM 對鋼結(jié)構(gòu)高空墜落、吊裝、防火等危險因素進(jìn)行預(yù)警，并根據(jù)不同危險因素采取相應(yīng)的防范措施。