BIM技术在装配式建筑虚拟施工中的应用研究

文/李克昌 山东莱钢建设有限公司济南分公司 山东济南 250000

李焕 济南海右实业有限公司 山东济南 250000

BIM技术是以建筑、结构、施工、水暖电等全生命周期的各项相关信息数据为基础，建立起的建筑模型，可以仿真模拟建筑物，具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。随着装配式建筑产业化程度的增加，项目前期的设计需要各专业人员相互协调，管理也需要更加精细化、严格化。BIM技术在预制结构施工中的应用使得项目实施过程变得直观，各部门之间能够协调统一，既提高工程效率，避免重复劳动，又降低成本风险。

1、BIM技术概述

1.1 BIM技术理念

BIM技术的最终目的是使整个项目在全生命周期每一个阶段都能有效的实现节约资源能源、降低成本、减少对环境的污染、提高建筑行业的整体效率等目的。通过BIM技术打破建筑行业各阶段的割裂，衔接各阶段的信息。在我国，运用BIM技术，对建设节约型社会，创建和谐社会具有积极意义，同时也推动了“智慧城市”的进一步发展，间接改善人们的生活质量。

1.2 BIM技术应用价值

BIM技术的出现进一步促进了建筑业的发展，因而BIM技术带来的价值也是不可忽视的。BIM技术的不仅对设计单位带来价值，同时也为开发商，施工单位等项目各个参与单位都带来不同程度的价值。

1）BIM技术给设计单位带来的价值；现阶段的BIM技术对建筑行业最大的优势还是在设计阶段，利用BIM技术设计的模型包含所有的建筑信息，可以在设计开始阶段对设计方案进行分专业检验，比如结构分析、光照分析、可视化分析等方面，达到优化设计的目的。与传统CAD制图中人为的分析专业性能相比，更加准确、方便、快捷，减少人工成本的投入。在设计时，可以对大型的、复杂的建筑结构构件节点和施工难点进行施工模拟，以优化施工方案，从而指导现场施工人员进行施工。运用BIM技术创建的仿真模拟，可以在施工模拟期间与施工方、预制构件厂商、开发商等部门对设计效果进行交流，避免了在施工时出现的各种问题。

2）BIM技术给施工单位带来的价值；BIM技术可以增加施工单位的中标率，可以提高施工单位的管控能力，可以利用BIM技术解决施工难题。

2、预制装配式结构施工应用BIM技术

2.1 深化设计

装配式建筑对前期设计的要求很高，需要通过深化设计来确定节点、预留孔等细节问题，允许出错的概率很低。

标准层预制构件共88块（其中外墙板48块、剪力墙24块、空调板12块、楼梯4块），斜撑144个。每块外墙构件共有链接12个。利用REVIT软件建立模型后，针对预制装配式结构安装最可能遇到的问题，在各个预制构件之间模拟安装，检验各板之间的连接，发现内墙板预留处与构造柱竖向钢筋存在多处碰撞。修改后解决类似问题5处，调整构件图纸3张，空调预制板解决问题1处，调整图纸1张，达到了优化施工方案、减少后期图纸更改造成的返工的目的，确保了施工的有效进行。

2.2 场布管理

预制装配工程中材料堆放是个比较重要的环节，其牵涉到车辆运输路线规划、塔吊旋转半径范围、堆放场地加固等问题，同时需要与其他施工环节相联系，不能顾此失彼。因场地狭小，所以施工现场PC构件堆放存量需保持在1～1.5层，需要控制好构件进场的量。在这样的要求下，通过BIM技术建立完整的场地模型，分析施工计划与实际现场施工信息。挂车长13m以上需要合理规划进场路线，预制构件运至施工现场后，直接连同运输架一起堆放在塔吊有效范围的施工空地上；塔吊采用ST60/15，回转半径40～55m，在模型中确定合理的布置堆放场地及其他施工用料场地，保证各施工环节用料能顺利进行。

2.3 碰撞检测

传统2D平面图存在不直观的缺点，即使经验丰富的技术人员也很难凭借想象力判断构件间的碰撞。利用预制构件模型与现浇结构模型的碰撞检测，查找构件定位对现浇结构施工的影响，从而调整模板固定方式及减少模板损耗。如遇不可调整情况时，可以对预制构件进行深化修改，最终达到顺利施工的目的。

预埋管线与板筋之间的碰撞，可通过模拟，提前布置走向，以减少管线材料损耗。PC板安装过程中需要斜撑来固定及调整角度，斜撑及预埋件常常导致其与脚手架、模板、甚至楼板钢筋之间存在位置上的碰撞，所以预先检测其位置对实际施工有着很大的帮助。通过建立模型对设计图纸及方案进行检测，可以达到方案优化目的，减少因方案问题出现的返工损失

2.4 节点技术交底

预制装配结构对节点连接要求较高，即使PC板连接发生细小的位移，也很有可能造成其他PC板无法定位施工。针对PC板之间的连接件和复杂节点，利用BIM技术的可视化优点，放大展示施工节点，用做施工前交底，以保证施工的准确性。施工人员多数未接触过BIM技术，施工场地上设置BIM样板引路（见，用来展示新工艺新技术，直观的展板，供施工人员学习。

3、材料管理

3.1 事前计划

在预制构件进场前，利用BIM技术，对场地及施工现状进行分析，可以对构件采购量进行上限控制。这点对于场地狭小、工期紧的项目尤为重要。根据现场实际状况，快速测算不同阶段预制构件的需求量，做好事前备料工作，防止构件进场过多和二次搬运问题，同样也可以对其他材料实现进场管控。

3.2 事中控制

施工过程中如果发生进度修正，可以利用BIM技术查看现场施工情况，与事前计划比较后，及时调整构建材料进场计划，并且做到对每个施工区域构件材料需求量的精确控制。

3.3 事后分析

根据施工计划节点或时间段，可以对预制构件、建材等进行盘点，分析材料实际用量与计划用量的差异。一方面为后续材料采购做控制依据，另一方面可以及时发现材料浪费点，通过管理措施进行改进。

结语：

借助BIM技术，工程有效地提高了施工效率，减少了施工工期，避免了部分复杂节点由于没有模型而产生的错误和返工，提升了装配式建筑施工质量。通过BIM技术的五大特性，实现了对现场施工的信息化管理，对预制装配结构施工起到了很好的促进作用，使得施工过程更为精细化。利用BIM技术能有效提高装配式建筑的生产效率和工程质量，将生产过程各阶段参与人员和信息联系起来，真正实现以信息化促进产业化。