BIM技术在装配式建筑中的应用

2021-03-04辛蕾

中华建设 2021年2期

辛蕾

近年来，随着我国国内建设速度不断提高，工业化进程的不断加快，对环境质量要求的不断提高，对建筑工程的要求越来越高；装配式建筑因其工业化制做，施工速度快，施工现场对环境影响小等特点，近年来备受瞩目，已成为发展的必然；而BIM 技术由于其精准、直观、后期便于管理等优点，在装配式工程中利用BIM 进行设计施工及后期管理得到了关注，将BIM技术应用于装配式建筑施工设计中已成为必然趋势。

进入21 世纪开始，随着我国综合国力的不断提高，人民生活越来越富足，对交通等基础设施及住房的要求也越来越高，我国基础建设及房地产行业得到快速发展，对建筑行业的要求也越来越高。随着建筑行业不断地发展，传统建筑施工管理制度不够完善，施工过程中劳动力需求大，人力因素占主导位置，效率较低，资源浪费严重等缺点越来越突出，已成为发展的制约因素。随着科技的不断进步及工业化生产的全面发展，装配式建筑因工业化制造，安装效率高，节约人力成本等优点受到了重视，BIM 作为可以全程参与设计施工及后期管理的全过程软件，因其集成属性，能够将建筑前期设计，建设过程中结构、质量、售价、材料等各方面信息进行同时收集和整理，用于后期运营管理，故装配式与BIM 结合的建筑工程已成为现在建筑行业的主要趋势。

一、BIM 技术

BIM 是建筑的信息化模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。它不是简单地将数字信息进行集成，而是一种数字信息的应用，并可以用于设计、建造、管理的数字化方法。随着国内建筑设计领域的发展，BIM 已经初步应用于建筑工程行业并彰显了其巨大的商业价值，但目前BIM的应用现状，还存在很大的局限性，BIM 引领的建筑工程领域的革命所应创造的经济效益和社会效益只是冰山一角。国内不少具有前瞻性与战略眼光的工程类企业开始思考如何应用BIM 技术来提升项目管理水平与企业核心竞争力。BIM 技术应用的最大价值就是在于打通建筑的全生命周期。这种方法支持建筑工程的集成管理环境，可以使建筑工程在其整个进程中显著提高效率、大量减少风险。

二、BIM 技术在装配式建筑前期阶段的应用

较传统建筑工程设计施工及后期运营相比，装配式建筑工程的设计、施工及后期运营管理的要求更为精细，在设计阶段因其构件工厂制作要求设计对各部位确放样、准确出图，避免后期安装节点无法绑扎浇注，设备孔洞对位不准无法安装；在施工阶段要求对构件进行准确编号，对安装顺序及安装步骤准确无误，避免构件损伤、对接不精准、节点施工质量低等问题造成工作反复、延误工期及工程质量差；在后期运营管理过程中，需要设计施工资料准确完整，便于维护，避免因资料不准确造成后期维修困难，管理混乱。因装配式建筑的上述特点，传统的设计、施工及后期运营管理模式在装配式建筑中漏洞百出问题不断，寻求有效的解决办法迫在眉睫。BIM 因全专业信息化全过程三维实体模拟的特点成为解决装配式建筑各方面问题的关键。

在前期设计及施工准备阶段采用BIM 技术成为后期实施过程的关键。

在设计阶段全专业（建筑、结构、装修及设备专业）将设计图纸依次导入同一个BIM 平台建立设计阶段三维模型，可以有效直观的反映结构预制构件拆装大小是否合适，拼装位置是否合理，构件在拼装节点处钢筋等部件是否冲突影响安装，设计图中设备留洞是否准确，各设备专业管线洞口是否冲突，线路走向是否合理，建成后是否合理使用是否方便等实际问题，避免后期现场无法实施。

在施工准备阶段，由于设计阶段已建立了BIM 模型，构件加工工厂在设计模型及设计图纸的基础上，对设计图进行准确拆分，精确放样各构件尺寸及部件尺寸，大大提高了放样速度及精度，方便工厂构件标准化制作，避免材料浪费。

施工准备阶段，在同一BIM 平台上对不同专业的施工过程进行模拟，对诸多施工节点中可能发生的情况，对构件的吊装顺序、拼装次序、拼装节点连接次序，沟槽管洞位置、设备管线及设备的安装顺序安装位置等进行模拟预测，在施工前将可能存在的问题解决，对可能存在的问题进行预判并给出合理有效的处理方法，大大提高了施工速度保证施工质量。对拼装过程进行模拟，还原施工全过程，能有效合理编制施组，调配施工机械和人员，有效提高劳动效率及施工过程中的耗损，减少了重复施工，大大提高了人员机械的利用率，节约成本；对现场拼装节点及设备安装的模拟及材料设备的更新能够有效避免施工过程中材料的耗损，减少或避免废弃工程的产生，有效节约成本提高经济效益，还能有效保护环境减少施工过程中噪声、扬尘及建筑垃圾的污染，实现效益与环境和谐发展。

三、构件管控工作中BIM 技术的应用

建筑工程中混凝土构件的质量对工程整体质量有重要影响，关系到整个工程的安全性，根据相应《指导意见》的要求应保证装配式建筑工程的生产和质量安全。BIM 技术以及RFID 技术在装配式建筑中的应用起到至关重要的作用。RFID 技术为无线电频率识别技术，通过对该技术进行应用，可以使工程构件的各方面信息及时有效地传递，通过BIM 技术对各项相关信息进行整合，使装配式工程各部位构件的质量和进度得到及时有效的控制，有利于相关工作人员对构件的生产、运输、储存、安装等各个过程进行及时追溯。在装配式建筑的施工过程中，预制构件的储存状况会在一定程度上影响构件的质量和转配效率，通过RFID和BIM 两项技术的结合，施工人员可以由构件出厂之后开始，对构件的存放环境及存放位置进行合理选择，可以有效缩短构件运输距离，从而提升施工效率和降低人员工作强度。以此技术为基础，在施工过程中，工作人员可以将构件的名称、规格以及安装位置等信息，全部使用RFID 标签进行记录，并使用BIM 技术对其安装位置的合理性进行判断，若发现问题，可以及时有效地采取合理的措施进行处理。

四、施工进度管理中对BIM 技术的应用

相对于传统的建筑施工模式，装配式建筑工程更能够体现出效率高、工期短的特点。装配式建筑中科学合理的控制进度管理工程，能有效缩短工期并降低成本。为此，为了保障装配式建筑工程的工期合理，可以通过应用BIM 技术模拟施工过程制定合理的施工计划，高效的编制施工组织，安排施工流程，同时对施工现场进行设备监控，实现对施工进度科学合理的调整及管控。

施工过程中，首先应对建筑物各部位构件相关工作进行统筹考虑，保证运输、储存、吊装、装配工作的有序性，同时对各个关键节点和关键部位开展施工模拟，制定科学合理的施工计划。BIM 技术在此过程中的合理应用，可以将施工计划细化至各工作环节、各工作面，使材料消耗情况、设备应用情况以及劳动力消耗情况有效地反映到各个控制阶段。

综上所述，通过应用BIM 技术可以有效实现施工进度管理工作的信息化，使制定的管理措施能够在现场动态调整中得以高效体现，而预制构件的运输存储工作仍然在一定程度上存在人员、材料、设备周转不合理的情况，还应使用BIM 技术对构件运输存储等工程相关工作进行研究调整，使工作人员能够更加清晰有效地对施工场地中各方面实情时况全年掌握，以实际情况为基础对施工现场进行合理布置，促使施工现场各方面材料、设备的周转效率得到提升，进而提高工程的效率及质量。

五、材料供应方面对BIM 技术的应用

在装配式建筑工程中，因其工程构件体量大数量多，对材料的种类和消耗量也相对较大，合理地控制材料质量，在整个实施过程中合理控制材料的利用率及消耗率，可以有效地节约成本提高工程的经济效益。通过BIM 技术对各施工阶段中的材料消耗情况进行量化的分析和实时反映，对材料质量进行及录入，对过程中材料库存数量的统计和掌握，有利于对材料进行统筹调配，从而对材料的供应计划进行科学合理的调整，保障施工现场的材料供应，合理控制材料的消耗量与库存量，减少材料损耗，避免过度囤积，实现节约施工成本的目的。