装配式建筑施工管理中BIM和RFID技术的应用分析

2021-01-10余前明

河南建材 2021年8期

余前明

江西中煤建设集团有限公司（330000）

0 前言

我国开展的“中国制造2025”战略举措，推动了建筑行业的发展同时，也提出建筑可持续发展观念，愈发注重建设装配式建筑，且制订了《推进装配式建筑行动方案》《绿色建筑创建行动方案》，要求提高建筑装配化比率。疫情中雷神山医院和火神山医院即为装配式建筑，具有施工便捷、节省工期、环保的优势。但是，在装配式建筑施工中，由于配套政策少，易受到管理方面问题的影响，加大了施工难度，延误了工期。因此，需采取BIM与RFID技术结合的方式，实现建筑施工动态性管理。

1 BIM与RFID技术概况

1.1 BIM技术

BIM技术为建筑信息模型，广泛用于设计建筑工程与管理过程，属于数据化手段，应用原理是建立参数模型，以管理项目各环节信息。在前期设计、施工建造、运营维护等环节中，BIM技术可实现全寿命周期的信息传递与资源共享，便于人员及时应对各项建设问题，实现各部门人员的协同管理，节约建筑成本，提高生产效率，缩短工期。

1.2 RFID技术

RFID技术为无线射频识别技术，广泛用于无线电波通信技术，是利用天线实现信号发射与接收，以此传递交流信息，可远程管理数据信息。该技术具有无接触传递信息、便于信息接收、重复使用信息的特点。在工程建设中，由于传统施工条件艰苦，难以人为掌控室外环境，监控施工难度较高，所以未能广泛应用该技术。在科学技术发展下，装配式建筑可有效应用RFID技术，现场识别预构件，收集整理数据，监控施工工期，可获得良好效果。

2 项目概况

某装配式混凝土结构工程位于青岛市西海岸新区，为7栋高层住宅小区。建筑主体结构采用剪力墙结构，基础形式为筏板基础，整体建筑面积为75 127.16 m2，高为59.8 m，由地上20层与地下3层构成，装配率达到50%。地下3层与地上1、20层均为现浇模式，地上2～9层装配式构件包含预制叠合板、预制叠合梁、预制空调板、预制外墙、预制楼梯。

该项目为提高施工质量，采取BIM+RFID技术模式，实现设计、运输、生产、施工全过程管理，在提高项目质量管理与信息化管理水平、缩短工期的同时节约成本。

3 施工管理中BIM和RFID技术应用措施

3.1 深化设计

在项目初步设计中，选用BIM模型拆分预制构件，明确构建尺寸外形，确保拆分构件一致性，加强构建重复性，拆分构件后编制设计方案，组织业主、施工方、监理方共同审核，且协同构件厂与运输单位协同优化。确定最终方案后，根据参建方对工程项目性能、安装、成本等方面要求，标记构件数据，且方案构件模型需结合堆放、生产、吊装等环节要求，优化尺寸，便于节点连接，利用BIM技术开展碰撞检查，以免后续施工中出现构件、管线交叉碰撞问题，对整体施工造成不利影响[1]。

本次工程应用BIM软件实现3D建模，且在管线碰撞中优化设计图纸。完成建模后，检查各专业碰撞情况，发现碰撞点共823个，解决图纸问题386处，有效节约造价200万元，避免了后期返工。结合检查碰撞报告，依次处理以上问题，提出优化建议，解决了管道避让问题，最大程度优化吊顶高度与地下室净空高度，提高空间利用率。同时，确定深化方案后，明确构件拆分模型，标记构件模型，包含构件尺寸、位置、钢筋配置等，形成BIM构件信息库，便于施工中存取构件信息。

3.2 构件施工

3.2.1 构件制作

构件生产阶段放置RFID标签，预制工厂人员通过PDA将构件信息导入芯片中，进行编码放入体系内，用RFID技术传递构件信息至生产商，生产商确定制作标准与方案。结合RFID技术的可扩展性与唯一性编码原理，确保组件单元与代码标识能够一一对应。在保证施工准确管理的同时，考虑其他属性信息，预留可扩展区域，以此构建编码，采取18位编码体系。在此过程中，X1-3为项目代码，X4-6为构件代码，X7-8为作业状态，N1-4为位置属性，N5-6为构件编码，N7-8为数量编号，预留Y1-2为可扩展区。

3.2.2 构件运输

应用RFID技术能够提高现场构件管理水平，助力施工实现构件零库存。结合现场施工进度，将信息迅速向制造组件厂商反馈，可优化生产组件规划，避免窝工情况。在运输中，应当综合考虑构件尺寸、运输规划时间，准备大部件运输，合理规划存储区域中运输组件线路及运输顺序。本工程利用BIM技术模拟放置构件位置、运输路线与车次，规划运输最佳路线并结合施工进度计划模拟运输构件顺序，了解车辆运输情况，提高运输效率[2]。

3.2.3 构件存储[3]

在装配式工程中，构件运输车辆进入现场后，可通过门禁系统PDA接收车辆信息，通知人员做好现场验收与检验工作，合格后方可进场。PDA能够自动收录构件信息至BIM模块，实现模型信息匹配，避免二次搬运。在存储构件中，利用BIM与RFID技术日常监控、定位与养护构件，实现系统与项目进度的关联，保证安装中能够迅速、准确获取构件信息，动态管理设备使用情况[3]。

3.3 基坑施工

在深基坑施工中，利用BIM技术的施工模拟、可视化与全参数优势，借助BIM软件模块，构建多维深基坑监测模型，确保施工中能够动态监测人员行为。BIM模型还能建立多维变形基坑监测族，族内添加基坑位移、变形、支撑内力等数据信息，实现模型与数据的关联，合理显示施工参数，预警数据参数。在RFID监测中，基坑周围产生支撑轴力异常或不均匀沉降情况，会出现警示声音。警示声音不同能够判断项目情况，以报警声音大小、频率判断预警值与实际值差距。传输数模至BIM模型内，反映任意时间基坑监测区域危险源及其变化情况，合理判断危险等级，监测基坑支护受力与变形趋势。

3.4 吊装管理

装配式建筑吊装主要安全隐患是通过塔吊运输构件，塔吊出现问题，构件安装位置不正确，会导致整体返工，增加施工成本。为此，一方面，本工程应用BIM技术模拟现场吊装情况，防治吊装中产生安全问题，利用Navisworks软件作为常见交流项目信息的软件。应用软件构建吊车模型，模拟吊车三维工作参数，选择合理吊车，判断吊车运行中的问题。另一方面，工程在吊装构件检查中，仅需施工人员手持RFID阅读器，或安装固定阅读器，即可采集数据，将数据传输至BIM模型中，以便查看构件信息。在检查中，施工人员能够利用阅读器迅速查找构件位置，存储信息至管理系统中，直观了解建筑物设备运行情况。拆除或扩建建筑物后，还能借助RFID标签与数据库收回组件，减少材料损耗，实现可持续发展[4]。

3.5 人员安全

在装配式工程中，传统管理系统为实现现场管理，通常会在现场安装无线电通话、摄像监控等装置，但无法实现同时定位多个目标。RFID能够有效定位人工，通过纵横坐标实现人员定位，还能合理划分工人类别，分析现场安全性。在本工程中较高危险性区域检修中，为保证所有无关人员撤出该区域，即可利用RFID技术判断施工人员是否撤出区域，在系统中拥有预警功能，任意进入危险区，系统会发出警报信号，确定施工人员所在位置，通过喇叭、信息发送等方式使其尽快离开。施工人员离开后，能够自动解除警报，以保证人员安全。