BIM技術(shù)在裝配式建筑施工過(guò)程中的應(yīng)用研究

夏天

（山東高速萊鋼綠建發(fā)展有限公司）

1 引言

裝配式建筑有著綠色、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，在施工過(guò)程中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。預(yù)制構(gòu)件需要按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行預(yù)制生產(chǎn)，且需要規(guī)定出廠(chǎng)時(shí)間和運(yùn)輸方法，在施工過(guò)程中對(duì)構(gòu)件材料進(jìn)行組裝和裝配。這對(duì)裝配式建筑構(gòu)件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)提出了更高的要求。

2 BIM技術(shù)特點(diǎn)

2.1 可視化

BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠使設(shè)計(jì)人員以三維技術(shù)為前提，進(jìn)行建筑物立體化設(shè)計(jì)，并且可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)，能夠更為直觀地將各種信息直接顯示，方便各個(gè)部門(mén)的有效溝通和交流，且這些都是在可視化狀態(tài)下開(kāi)展的。

2.2 協(xié)調(diào)性

BIM技術(shù)有著良好的協(xié)調(diào)性特點(diǎn)，能夠有效減少以往建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)構(gòu)件在實(shí)際中存在的一些問(wèn)題。在建筑模型構(gòu)件前期，BIM技術(shù)將會(huì)對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行調(diào)節(jié)，將相關(guān)數(shù)據(jù)信息反饋給設(shè)計(jì)人員，從而促使設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)水平的提升[1]。

2.3 模擬性

BIM技術(shù)不僅能夠?qū)ㄖ镞M(jìn)行模擬，同時(shí)也可以通過(guò)建模實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)需求。例如，可以通過(guò)建模模擬不同季節(jié)建筑內(nèi)部光照范圍，光照時(shí)間與時(shí)長(zhǎng)。設(shè)計(jì)人員以BIM技術(shù)的模擬性為特點(diǎn)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，能夠有效減少建筑方案的返修。

3 裝配式建筑簡(jiǎn)介以及應(yīng)用價(jià)值

3.1 裝配式建筑簡(jiǎn)介

實(shí)際上裝配式建筑就是將預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，然后進(jìn)行裝配，從而提高施工效率和進(jìn)度，起到簡(jiǎn)化施工步驟，控制施工成本的作用，從而可以在規(guī)定時(shí)間完工，帶給施工單位更多的經(jīng)濟(jì)收益。在裝配式建筑施工過(guò)程中，需要以實(shí)際情況為前提，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行深入分析，保障預(yù)制構(gòu)件的合理性，有效減少施工問(wèn)題的出現(xiàn)。

3.2 裝配式建筑的應(yīng)用價(jià)值

3.2.1 施工速度快

根據(jù)相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際裝配式建筑應(yīng)用過(guò)程中，施工人員可以將預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件直接運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，高質(zhì)量高效率完成安裝，能夠在規(guī)定時(shí)間完成任務(wù)，減少人工操作，縮短施工時(shí)間和建筑周期。

3.2.2 控制施工建筑成本費(fèi)用

一般情況下，預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件在完成設(shè)計(jì)之后可直接進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)安裝，能夠妥善解決施工材料購(gòu)買(mǎi)、存放等問(wèn)題，在一定程度上起到控制施工建筑成本費(fèi)用的目的。

3.2.3 不受外界因素影響

以往施工過(guò)程會(huì)受到外界因素的影響，拖長(zhǎng)施工進(jìn)度。而裝配式建筑工程施工不受外界天氣環(huán)境因素影響，能夠順利完成施工任務(wù)[2]。

4 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工過(guò)程中的應(yīng)用

4.1 前期準(zhǔn)備階段

前期準(zhǔn)備階段主要包含項(xiàng)目策劃階段。裝配式建筑在建筑行業(yè)中的應(yīng)用，能夠推動(dòng)建筑行業(yè)的發(fā)展，當(dāng)前最為常見(jiàn)的BIM裝配應(yīng)用有模型、圖形和模型與圖形結(jié)合三種。圖形為主的BIM技術(shù)會(huì)利用CAD軟件進(jìn)行圖紙繪制，然后以圖紙為前提進(jìn)行建模，通過(guò)BIM技術(shù)的可視化特點(diǎn)，進(jìn)行分析和研究。而以模型為主則需要保障設(shè)計(jì)與建模的一致性和關(guān)聯(lián)性，有效減少兩者不相適應(yīng)情況的出現(xiàn)。在實(shí)際施工前，BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)φ麄€(gè)施工過(guò)程進(jìn)行全面監(jiān)督管理。比如，在施工材料管理中可以應(yīng)用BIM技術(shù)，明確工程量清單，得出工程相關(guān)數(shù)據(jù)信息，從而為施工材料購(gòu)買(mǎi)、維護(hù)等提供數(shù)據(jù)支持。這樣雖然會(huì)加大工作量，但卻方便了后期的管理。在住宅樓施工過(guò)程中，所涉及的生產(chǎn)構(gòu)件項(xiàng)目有樓梯、陽(yáng)臺(tái)、預(yù)制飄窗等，在這些施工材料確定前，可以對(duì)所需要的材料和預(yù)制件進(jìn)行調(diào)整，尤其是環(huán)保類(lèi)材料的使用，能夠利用BIM技術(shù)在單位成本控制的前提下，減少材料應(yīng)用所產(chǎn)生的問(wèn)題，并且還可以記錄全過(guò)程，將數(shù)據(jù)信息形成相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)告。

前期準(zhǔn)備階段BIM技術(shù)的合理應(yīng)用，能夠保障建模軟件與結(jié)構(gòu)分析軟件兩者相適應(yīng)[3]。BIM技術(shù)與其他技術(shù)的有效配合，促使前期準(zhǔn)備階段工作的順利開(kāi)展。比如，BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的有效結(jié)合，能夠?qū)ㄖa(chǎn)環(huán)節(jié)中的步驟進(jìn)行信息共享和數(shù)據(jù)收集。BIM技術(shù)與VR技術(shù)的結(jié)合，可以進(jìn)行可視化模擬，促使模型更具立體感，能夠更好地進(jìn)行細(xì)節(jié)處理。

4.2 施工設(shè)計(jì)階段

以往的建筑施工一般利用DBB模式進(jìn)行管理，遵循先后順序，讓參與方完成各自工作任務(wù)，但根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前一些單位未能提前參與到設(shè)計(jì)中，導(dǎo)致一些后期設(shè)計(jì)與施工過(guò)程不相適應(yīng)，對(duì)施工進(jìn)度和效率產(chǎn)生嚴(yán)重影響，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)和運(yùn)輸成本質(zhì)量受到影響的問(wèn)題。在BIM技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，可以以構(gòu)件為前提進(jìn)行參數(shù)化族庫(kù)建設(shè)，設(shè)計(jì)人員能直接使用這些準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行圖紙繪制。在裝配式建筑設(shè)計(jì)的前期階段，可以整理出所需要的構(gòu)件，之后放入數(shù)據(jù)庫(kù)，然后根據(jù)不同風(fēng)格類(lèi)型，選擇合適的外墻、內(nèi)墻等構(gòu)件。

在整個(gè)設(shè)計(jì)階段，施工單位需要重點(diǎn)研究業(yè)主方的經(jīng)濟(jì)性與其他目標(biāo)，促使設(shè)計(jì)方案達(dá)到理想的設(shè)計(jì)效果。在設(shè)計(jì)完成之后，還需要對(duì)一些構(gòu)件進(jìn)行拆分，在數(shù)據(jù)庫(kù)中根據(jù)構(gòu)件信息選擇合適的構(gòu)件進(jìn)行裝配。構(gòu)件滿(mǎn)足裝配實(shí)際需求才可以進(jìn)行拆分，但在拆分過(guò)程中也需要保留構(gòu)件的參數(shù)信息。BIM模型建立完成之后，需要對(duì)一些預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行細(xì)致設(shè)計(jì)，根據(jù)相關(guān)參數(shù)信息保障設(shè)計(jì)的完整性。

4.3 生產(chǎn)階段

在裝配式建筑項(xiàng)目中，生產(chǎn)階段十分重要。設(shè)計(jì)人員利用二維平面進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)和加工，但由于二維圖紙所反映出的信息相對(duì)較少，因而很容易出現(xiàn)誤差問(wèn)題?，F(xiàn)如今，借助BIM技術(shù)的力量將所有數(shù)據(jù)信息共享，通過(guò)三維模型進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的評(píng)估，從而為后續(xù)施工提供方便。整個(gè)信息化平臺(tái)包括構(gòu)件生產(chǎn)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)等內(nèi)容，所有構(gòu)件的數(shù)據(jù)信息可以在生產(chǎn)前利用三維建模，將相關(guān)數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為施工實(shí)際操作內(nèi)容。

比如，預(yù)制件生產(chǎn)過(guò)程中，在正式使用前可以利用BIM技術(shù)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，并做好預(yù)制構(gòu)件信息記錄，與施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、三維地圖等相結(jié)合，確定材料運(yùn)輸最佳路線(xiàn)，有效減少運(yùn)輸損壞問(wèn)題的出現(xiàn)。借助BIM技術(shù)信息整合能力與裝配式建筑構(gòu)件拼裝特點(diǎn)相結(jié)合，能夠建立工業(yè)化的流水生產(chǎn)構(gòu)筑模式，主要包含標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、數(shù)控加工等內(nèi)容。①標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。實(shí)際上，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是為促使建筑生產(chǎn)效率和質(zhì)量的提升，保障生產(chǎn)出的構(gòu)件滿(mǎn)足施工實(shí)際要求，因而在設(shè)計(jì)階段可以利用標(biāo)準(zhǔn)化的信息模塊，保障生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、尺寸等內(nèi)容，從而促使施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)收益的提升，有效解決施工和設(shè)計(jì)工作人員之間的矛盾問(wèn)題。②數(shù)控加工是數(shù)控化生產(chǎn)的重要組成部分。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可以借助BIM技術(shù)將復(fù)雜的預(yù)制構(gòu)配件進(jìn)行模擬組裝，并利用三維影像建立模型，最大化發(fā)揮BIM技術(shù)的可視化作用，促使生產(chǎn)效率和質(zhì)量的提升[4]。另外，在模擬過(guò)程中還可以對(duì)模型進(jìn)行監(jiān)督，使設(shè)計(jì)人員找出存在的問(wèn)題，及時(shí)提出解決措施，并且還可以對(duì)預(yù)制構(gòu)配件進(jìn)行定位追蹤，保障預(yù)制構(gòu)件最大化發(fā)揮自身作用。③集成管理是精細(xì)化管理的重要表現(xiàn)，一般可以有效利用施工控制點(diǎn)模擬得出相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度的有效監(jiān)控，從而保障生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件數(shù)量、設(shè)備等滿(mǎn)足施工要求。BIM建模實(shí)現(xiàn)組裝虛擬施工環(huán)境之后，還可以對(duì)運(yùn)動(dòng)順序和關(guān)系進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保障模擬結(jié)果與實(shí)際相符合，擁有最優(yōu)方案。④一體化管理有著良好的優(yōu)點(diǎn)，能夠促使管理效率的進(jìn)一步提升，同時(shí)還可以減少安全事故的發(fā)生，利用集成式預(yù)制方法進(jìn)行質(zhì)量管理，有效減少施工周期，提高施工養(yǎng)護(hù)效率。裝配式生產(chǎn)出的一體化構(gòu)件，可以縮減作業(yè)流程，使施工效率和主體結(jié)構(gòu)生產(chǎn)相適應(yīng)。

4.4 施工現(xiàn)場(chǎng)階段

施工現(xiàn)場(chǎng)BIM技術(shù)應(yīng)用最為關(guān)鍵，可以借助BIM技術(shù)對(duì)構(gòu)件進(jìn)度、質(zhì)量等進(jìn)行監(jiān)督。施工現(xiàn)場(chǎng)可以根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)全面的動(dòng)態(tài)監(jiān)督管理。例如，在對(duì)構(gòu)件進(jìn)度管理過(guò)程中，需要以構(gòu)件管理過(guò)程所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息為前提，建立進(jìn)度管理制度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工過(guò)程的動(dòng)態(tài)管理。在明確計(jì)劃裝配時(shí)間后，需要以構(gòu)件進(jìn)度得出實(shí)際裝配時(shí)間，通過(guò)表格的方式進(jìn)行記錄，尤其是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)構(gòu)件可以借助RFID標(biāo)簽進(jìn)行記錄。

對(duì)于現(xiàn)澆式建筑而言，其工程質(zhì)量是通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)全過(guò)程的管理實(shí)現(xiàn)的，但裝配式構(gòu)件在實(shí)際施工過(guò)程中，生產(chǎn)區(qū)構(gòu)件生產(chǎn)以及施工區(qū)裝配是管理的重點(diǎn)，生產(chǎn)流程符合工藝規(guī)范要求，在一定程度上可以保障構(gòu)件的最終質(zhì)量和生產(chǎn)效率，而在建筑項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工中會(huì)涉及不同的質(zhì)量管理內(nèi)容。施工準(zhǔn)備期需要做好構(gòu)件設(shè)計(jì)以及施工方案的模擬檢查工作，保障質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；生產(chǎn)階段則需要嚴(yán)格控制材料、流程等；現(xiàn)場(chǎng)裝配需要做好技術(shù)交底，并保障裝配過(guò)程的規(guī)范性；項(xiàng)目收尾階段需要做好工程質(zhì)量檢測(cè)工作，及時(shí)找出存在的質(zhì)量問(wèn)題，從而提出具體解決措施。

另外，在施工過(guò)程中可以充分發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)BIM技術(shù)檢測(cè)不同構(gòu)件之間的碰撞問(wèn)題，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)存在碰撞的區(qū)域。例如，在不同管道線(xiàn)路施工中，很容易因?yàn)榫€(xiàn)路的交叉出現(xiàn)碰撞或干擾，導(dǎo)致管道受損、管道連接不完好或者管道無(wú)法正確安裝。不僅會(huì)增加維修和修復(fù)的成本，還會(huì)延誤施工進(jìn)度。因此，可以應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢測(cè)。將不同專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)模型整合在一起，通過(guò)模擬和分析，軟件可以自動(dòng)識(shí)別出不同構(gòu)件之間的碰撞區(qū)域，并提供可視化的展示和報(bào)告，使施工人員可以直觀地了解問(wèn)題的位置和嚴(yán)重程度。一旦發(fā)現(xiàn)碰撞問(wèn)題，施工團(tuán)隊(duì)可以根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，如調(diào)整構(gòu)件的位置、改變安裝順序等，以避免碰撞問(wèn)題的發(fā)生，提高施工的安全性和效率。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，BIM技術(shù)在裝配式建筑中的合理應(yīng)用能推動(dòng)裝配式建筑的快速發(fā)展，是我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展的必由之路。因此，在裝配式建筑施工過(guò)程中，需要提高對(duì)BIM技術(shù)的重視度，利用BIM技術(shù)的特點(diǎn)完善裝配式建筑施工，促進(jìn)建筑行業(yè)的健康長(zhǎng)久發(fā)展。