装配式建筑绿色施工中BIM综合应用研究

2020-12-20刘建军山西四建集团有限公司

门窗 2020年3期

刘建军山西四建集团有限公司

1 引言

近年来，装配式建筑逐渐在全世界得到了兴起和发展，相较于传统建筑而言，装配式建筑最大优势在于更高的施工效率和更短的施工时间。同时，随着节能环保意识的不断增强，绿色施工也成为了主要趋势。将装配式建筑与绿色施工相结合，可以发挥出在施工效率、质量、成本、节能、环保等多方面的优势。而BIM 的应用，进一步方便了装配式建筑绿色施工工作。

2 相关概念

2.1 装配式建筑

简单来说，装配式建筑就是指先将建设所需的各个结构构件在工厂中成批量的预制好，再将它们运送到施工现场进行现场拼装施工而成的建筑。我们可以把装配式建筑中的各个结构构件比喻成设备的零部件，装配式建筑的建设过程即类似于设备的生产过程，先在工厂中生产好各项零部件，再用零部件组合成设备。

2.2 绿色施工

绿色施工简单来说就是采用环保节能的施工技术来开展施工作业，其一般会在施工过程中大量应用各种可再生资源能源来代替传统的不可再生资源能源，并拒绝使用有毒有害材料、优先选用新型绿色环保材料，以保证建筑满足相关能耗和排放标准。

2.3 BIM

BIM即建筑信息模型技术，它是一种以建筑工程的各项信息数据作为模型基础，依据它们来建立建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑真实信息的科学技术。BIM 中包含了计算机模拟技术、虚拟仿真技术及三维可视化技术等诸多先进技术，因此它是一种集成化的技术。BIM 的主要优势在于它的信息完备性、一致性、关联性、模拟性、可视化、协调性、优化性以及可出图性。

3 装配式建筑绿色施工中BIM综合应用

3.1 方案设计优化

3.1.1 设计思想

BIM的基础是三维数字技术，三维数字技术在装配式建筑绿色施工方案设计优化中的主要应用是建立数字化建筑结构模型。三维数字技术具备强大的可视化功能，利用它建立了数字化建筑结构模型之后，就可以实现对工程整个设计过程的仿真模拟，并使多专业、多部门可以有效进行协同工作。在BIM的实际应用过程中，需遵循“以最少构件实现多样化结构”的设计思想，先建立起一个完善的预制结构构件库，充分发挥出其技术优势，尽可能的提高预制结构构件的通用性。

3.1.2 设计程序

装配式建筑绿色施工方案的设计程序主要分为三个阶段：第一个阶段是方案设计阶段，此阶段需从设计建筑的户型和标准层、确定构件拆分原则、规划PC布置方案等入手来设计工程的总体方案；第二个阶段是初步设计阶段，此阶段需合理确定各类预制构件的类型、尺寸、大小等相关参数；第三个阶段是施工图设计阶段，此阶段需深化设计PC构件，进一步扩展设计信息。

3.1.3 设计过程

首先需要构建和完善构件库。装配式建筑绿色施工中需要运用到很多不同结构构件，必须先保证这些结构构件的生产加工质量。若想实现构件的工厂化、标准化生产，必须要采取一些专业措施，借助于BIM 所提供的强大的可视化功能和易拆分功能，正可以有效构建和完善构件库，从而方便构件的生产加工。应用BIM的主要优势在于能够按照工程的结构形式、构件适用性以及加工工艺等合理分类及高效整理预制构件。其次需要建立、分析及优化模型。在装配式建筑绿色施工方案设计优化中应当要充分利用构件库，根据实际设计需求，在构件库中选择既合适而又性价比较高的构件，并利用所选构件来数字化模拟工程的整体结构，建立出相应的数字化建筑结构模型。若没有在构件库中找到比较合适的结构构件的话，则需要结合设计需求而重新设计专门的构件。另外，在应用BIM 时还应当要全面分析所建立的模型，充分利用BIM的可视化功能来不断调整和优化模型，这样才能够确保设计方案的可靠性。最后需要充分应用建筑模型。在装配式建筑绿色施工方案设计优化过程中，对于各类结构构件的加工、运输以及拼装等环节均可以应用BIM 进行合理的规划。其中，构件拼装是最关键环节，在此环节中应用BIM 及数字化建筑结构模型，可以模拟整个工程的结构构件拼装过程，以便于对建设进度和建设质量进行更精准的控制。借助于所建立的数字化建筑结构模型，还能够在施工前及时发现各种潜在问题并及时进行处理，以最大限度的规避风险，确保装配式建筑绿色施工工作的顺利开展。例如利用BIM软件自带的自动化碰撞检测功能开展碰撞检测，并得到相应的异常问题报告，以明确工程中各管线、各部件之间存在的冲突，指导设计方案的改进。

4 施工管理优化

4.1 施工条件管理

在装配式建筑绿色施工准备工程中，就应当要充分考虑到相关施工条件因素，利用BIM 的可视化功能来优化施工条件管理，对施工过程中的一系列条件问题进行综合分析。尤其要重点考虑材料问题，综合性考量采用本地材料亦或外地调用材料，并认真核查本地材料与外地材料的优劣性，合理定夺材料采购方向。为了对施工条件更加了解，在施工前需要切实开展好实地性考察工作，通过走访周边其他建筑单位及索取建筑管理部门的相关资料来有效汇总所需信息，再统一提取相关数据，利用BIM对数据进行综合分析。

4.2 施工工期管理

在装配式建筑绿色施工工期管理中，应当要收集齐全工程的各类信息资料。在进行设计进度检测时，可建立针对性的图纸文件目录，利用BIM 合理确定权重，并结合人工估算。其次要做好阶段审核点审查，尽可能的避免后期出现大幅度修改。再次要兼顾采购进度问题，充分考虑到运输和催交的影响。另外还要充分考虑到当地自然条件情况、设备材料情况及资源投入情况等，全面分析各种相关因素。利用BIM 的三维可视化手段，可以密切监控施工工期情况，清晰直观。

4.3 施工成本管理

装配式建筑施工成本偏高的原因主要在于三点：一是预制构件成本高，装配式建筑的特点就是先提前在工厂中制作加工好各种预制构件，而其中大部分预制构件都属于成本较高的PC构件；二是工程规模小，现阶段我国尚处于装配式建筑的发展初期，市场需求不多导致厂家无法批量生产，相应的成本也会有所上升；三是预制场少且偏远，目前我国现有的装配式建筑预制构件的预制场较少，仅有的一些预制场都地处偏远地区，这导致了构件运输距离较远，从而增加了很多运输方面的成本投入。若想尽可能的降低施工成本、提高经济效益，应当要加强施工成本管理。在这方面，BIM 发挥着重要作用。先利用BIM建立数字化建筑结构模型，再结合施工时间、工序等相关因素搭建出5D信息查询数据库，即可在库中及时更新收集工程成本信息，同时还能够利用BIM 软件的汇总分析功能进一步简化成本分析、汇总等过程。