BIM 技術在裝配式建筑中的應用研究*

任秔懌 魯 菁 鄭文豫

(南陽師范學院 河南 南陽 473061)

隨著工業(yè)化快速發(fā)展,我國提出要大力推廣智能建造、綠色建筑,進一步推動我國建筑業(yè)轉型升級。以建筑信息模型(Building Information Modeling)為代表的信息化技術,具有參數(shù)化、可視化、協(xié)調化的功能優(yōu)勢,對提升裝配式建筑的信息化和標準化有重要作用,目前已有部分學者對BIM 技術在裝配式建筑中的應用進行了研究。

王亞棟[1]等以實際項目為例,研究了智能建造技術在裝配式建筑的設計、采購和施工階段的優(yōu)勢及產(chǎn)生的效益。韓雪瑩[2]提出基于BIM 與CDE的裝配式建筑協(xié)同設計平臺,通過多專業(yè)、多主體的數(shù)據(jù)交換,促進裝配式建筑在設計、生產(chǎn)與施工階段的協(xié)同工作。丁東山[3]以實際項目為依托,對BIM 在裝配式建筑智能建造設計、生產(chǎn)、施工和運維各階段中的優(yōu)勢及應用進行研究,提出智能建造的管理新模式。林永民[4]等以BIM 技術為基礎,結合制造執(zhí)行系統(tǒng)平臺、計算機輔助工藝設計系統(tǒng)等構建了裝配式信息管理平臺。

1 裝配式建筑發(fā)展現(xiàn)存問題

我國裝配式建筑的發(fā)展仍處于初級階段,在工程的全生命周期內需要多專業(yè)、多參與方配合。而在傳統(tǒng)模式下,常出現(xiàn)信息不同步、溝通不及時、構件標準化不足等問題導致返工,使得裝配式建筑信息化程度較低,效率低下。且施工人員欠缺安全意識,安全事故時有發(fā)生。因此在裝配式建筑信息化、智能化管理方面還需深入研究。

2 BIM 技術在裝配式建筑中的應用

2.1 設計階段

2.1.1 創(chuàng)建預制構件族庫

為保證裝配式建筑的標準化和模數(shù)化,提高構件的生產(chǎn)及安裝效率,在建模之前,結合行業(yè)標準和項目需求,對預制構件進行分類、參數(shù)化建模,創(chuàng)建疊合板、梁、柱、外墻板、內墻板、樓梯等標準化構件族庫,方便設計人員直接選取對應構件,避免重復作業(yè)。

2.1.2 預制構件深化設計

在裝配式建筑項目中,預制構件的深化設計質量直接影響建筑物的結構安全和適用性,因此需要借助BIM 技術對預制構件進行深化設計,規(guī)避二維設計中的問題,確保項目的順利進行。根據(jù)拆分布置原理,對預制構件進行拆分,考慮預制構件的模數(shù)化以及生產(chǎn)、運輸、安裝等因素,盡量減少預制構件的尺寸規(guī)格。針對復雜構件,需考慮構件節(jié)點構造及安裝順序,對節(jié)點處進行精細設計,提高預制構件生產(chǎn)加工及施工現(xiàn)場安裝的連接精度,利用BIM 技術導出施工詳圖指導施工。

2.2 生產(chǎn)運輸階段

預制構件的產(chǎn)量大、種類多,因此對于構件生產(chǎn)運輸過程的管理尤為重要。利用二維碼技術,給生產(chǎn)的預制構件配備具有其信息的二維碼,以便項目各參與方實時獲取構件的設計、生產(chǎn)、運輸、安裝、維護等信息,實現(xiàn)對預制構件的精細化管理。在構件生產(chǎn)工序完成后,對預制構件進行檢查并實時同步其狀態(tài),可通過掃描二維碼查看構件是否合格。除此以外,還可對堆放區(qū)域設置二維碼,通過掃描二維碼將構件信息與堆放區(qū)域連接起來,實現(xiàn)批量入庫出庫,同時對運送車輛進行追蹤式監(jiān)管,提高預制構件的生產(chǎn)運輸效率。

3 BIM 技術在北京某住宅項目中的應用

3.1 項目概況

北京市某住宅樓為裝配整體式剪力墻結構,共9棟住宅單體。由于項目體量大,筆者以7#住宅樓為例進行研究。7#樓的總建筑面積為12 044.91 m2,其中地上面積為10 090.52 m2,地下面積為1 954.39 m2。

3.2 設計階段

為提高裝配式建筑預制構件的標準化及精確度,根據(jù)項目要求建立疊合板、樓梯、內墻板、外墻板等預制構件標準化族庫。

根據(jù)拆分布置原理,對預制構件進行拆分,考慮到預制構件生產(chǎn)、運輸?shù)仍?對拆分后預制構件進行優(yōu)化,減少預制構件尺寸,將疊合板從14種尺寸類型優(yōu)化為9種。

對預制疊合板、預制樓梯等構件進行深化設計,確保預制構件節(jié)點安裝的精確度。

3.3 生產(chǎn)階段

由于技術人員的技術水平和專業(yè)素養(yǎng)難以保證,在預制構件的生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)偏差。利用BIMFILM 軟件模擬預制構件生產(chǎn)流水線,可以提高預制工廠車間技術員對預制構件生產(chǎn)標準化流程的掌握,提高構件的生產(chǎn)質量。

3.4 施工階段

依據(jù)施工場地布置相關規(guī)范及現(xiàn)場條件,使用廣聯(lián)達場地布置軟件進行合理規(guī)劃,將現(xiàn)場分為施工區(qū)、辦公區(qū)、生活區(qū)、材料堆放區(qū)、材料加工區(qū)、安全體驗區(qū)等(見圖1),滿足生產(chǎn)組織、安全文明施工的要求。

圖1 場地分區(qū)圖

通過BIMFILM 軟件制作預制構件吊裝施工和裝配式節(jié)點施工的模擬工藝動畫,對技術人員進行培訓,使得其對預制構件吊裝、安裝等工藝有直觀了解。同時將場地布置文件轉換格式后導入BIMFILM 軟件中,結合項目的場地進行施工模擬,增加真實性。

4 結語

筆者以北京某裝配式住宅項目為例,對BIM 技術在裝配式建筑的工程設計、生產(chǎn)運輸和施工階段的精細化和智能化管理應用進行研究,利用BIM 技術能夠節(jié)約工期、提高建筑物質量,避免返工,實現(xiàn)裝配式建筑數(shù)據(jù)信息交互與共享,推動裝配式建筑高質量發(fā)展。