基于BIM技术的装配式建筑施工管理研究

2022-03-08宋二玮

工程建设与设计 2022年1期

宋二玮

（1.江苏联合职业技术学院南京分院，南京 210019；2.南京高职校工程检测有限公司，南京 210019）

1 引言

BIM 在装配式建筑施工管理中，可以被视作一个共享知识资源体系、健全的信息库以及虚拟的过程，其具有可视化、信息关联性等特征，能够为所有的施工管理工作提供直观、详尽、准确的信息服务，优化管理工作的效率和效果。因此，将BIM 技术应用到施工管理中对于改善装配式施工状态具有重要意义。

2 装配式建筑施工管理中常用的BIM软件

在2020 年，我国BIM 的市场规模已经达到了119.1 亿元，近5 年来的增长率为31%，由此可见，BIM 软件在建筑施工领域内得到了大范围的推广。在此背景下，借助BIM 施工管理，一个专业团队能够在10 d 的时间内完成1.0×105m2建筑面积的作业量，相较于传统管理模式，BIM 施工管理效率高出了5～10 倍。就目前来看，国内外应用到的施工管理BIM 软件类型如表1 所示。其中，在实际的装配式施工管理中较为常用的软件主要以BIM 5D 为主。该软件的建模流程如图1 所示，其具有功能强大的数据接口，支持GCL、CCJ、CQI 等三维建模算量软件，以及GCB 的无缝衔接，同时也支持国际标准。人们在进行算量、计价、施工管理作业时，还可以直接将Revit的机电、土建、钢结构模型等直接生成三维模型，由此消除重复建模作业，压缩了管理工作的成本。在施工管理过程中，该软件可以对施工场地布局加以模拟，以可视化的呈现方式，为管理者搭建场地布局优化平台，而且软件自带内部漫游功能，管理者可借此查看建筑完工后内部的空间结构，以便于及时识别和处理施工中存在的问题。在此过程中，该软件的进度模拟功能与物资采购算量等功能，可以为管理者的施工管理提供更加直观、有参考价值的依据，增强施工管理工作的准确性与合理性，提升BIM 技术下的施工管理水平。

表1 施工管理用BIM软件类型

图1 BIM5D模型建立流程图

3 基于BIM技术的装配式建筑施工管理

3.1 施工场地布置管理

在施工之前，施工方需要对施工场地进行布置，以确保材料运输、施工机械作业的顺利开展，提高现场施工的有序性和效率。尤其是在装配式建筑建设中，现场施工主要以预制构件的运输和装配为主，因此，运输作业量较大。如果施工现场布置不合理，就很容易拖慢施工进度，甚至提升事故发生的概率。而在BIM 技术下，人们可以运用BIMGCB 软件，即三维场部软件，先根据现行的标准规范，结合现场实际情况与施工需求，构建出现场布置方案的三维模型，然后将其导入BIM 模拟软件中，对现场布置方案的实际运行状态进行模拟，帮助管理者迅速识别、优化现场布置方案中存在的不合理问题，让现场布置效果能更好地满足装配式建筑施工中的预制构件垂直、水平运输需求，增强施工现场布置管理效果。在此过程中，管理者运用BIM 软件完成现场布置建模之后，可以通过操作鼠标从各个角度查看场地布置情况，而且BIM 软件自带合理性检查功能，能够自动地评估布置方案的合理性，同时，在场地布置模型建模完毕时，软件也会自动生成场地布置工程量，再根据该工程量，计算出场地布置成本，为结算提供依据，增强场地布置管理工作效用，例如：在场地布置功能运行中，BIM 软件会按照公式S=（A+4）×（B+4）计算出平整场地工程量，然后按照定额中的人、材、机成本计算标准，计算出场地布置过程中，场地平整环节需要花费的成本。其中，S 为工程量，B 为建筑一层外墙宽，A 为建筑物一层外墙长。

3.2 施工进度管理

高效是装配式建筑在施工方面的主要优势，而此项优势是否能够正常地凸显，主要取决于施工进度管理工作的效果。基于此，为了充分发挥装配式建筑的施工优势，需要在装配施工中，重点关注施工进度管理工作，以更好地凸显装配施工的高效优势，保证装配式建筑的施工效果。而在BIM 技术下，人们可以运用配套软件，对装配施工进行模拟，提前了解施工全过程中的进展情况，由此预测施工中的关键环节实施过程中的场地情况、机械作业情况，以及相关措施实施情况，也能够提前了解每周、每月的人、材、机需求情况，方便管理者及时识别、优化进度方案中的不合理问题，并加强对当前进度情况的控制，达到施工进度管理的效果。在此过程中，BIM 软件的应用流程如图2 所示。首先，需将建筑三维模型导入软件中，同时编写进度方案。其次，运用BIM 软件将模型与进度方案相衔接，构建出4D 模型，然后运用该4D 模型创建模拟动画。最后，通过观看模拟动画，识别、优化进度方案中存在的问题，直至进度计划通过审核，由此实现进度管理。在开工后的进度管理中，BIM 软件针对进度管理方面，还具有进度核正功能。借助该功能，管理者可直接通过手机、平板电脑等移动端，为施工关键节点的完成情况进行拍照，上传到软件中，软件即可将该照片上显示的节点图像信息，与进度模拟中的节点模型加以对比分析，由此得出进度偏差，实现进度核正，为管理者的进度控制工作提供精准依据，提高管理工作效果[1]。

图2 BIM软件的应用流程图

3.3 施工碰撞风险管理

现阶段，相较于传统的现浇建筑，装配式建筑对碰撞检测的运用更加广泛。在装配式建筑施工中，不仅要检查各个专业之间的碰撞，而且也要检查构件之间、构件内部钢筋之间、钢筋与预留物，如孔洞、预埋件之间的碰撞，尤其是构件连接节点的钢筋碰撞。而BIM 软件的碰撞检测功能较为成熟，可以准确、全面地检测出施工碰撞风险，以便于施工方及时将碰撞问题上报给设计单位，防止施工期间变更的频繁出现，干扰施工的正常开展，由此实现碰撞风险管理。在BIM 技术的应用中，管理者需要先按照设计方案，制作出三维模型，然后运用BIM 软件的碰撞检查功能，即可得到碰撞检查报告。该报告的内容包括碰撞类型、名称、距离、碰撞点等信息，之后，管理者就可以直接向设计方提交该报告，设计方再按照该报告，对设计方案加以优化，达到消除碰撞风险的问题，实现碰撞风险管理。通常来说，BIM 软件中的碰撞检测功能，属于一键操作的软件功能，启动后最短仅需要数秒中，即可完成碰撞报告的生成，相较于人工检查而言，极为高效，因此，将其应用到施工碰撞风险管理中，可以让管理工作更加准确和高效，提升管理工作水平[2]。

3.4 施工成本管理

除了高效以外，低成本也是装配式建筑的主要优势。而为了发挥此项优势，施工方必须做好施工成本管理，以减少施工中的浪费，保证装配式施工效果。在BIM 技术的应用下，由于BIM 软件具有三算对比功能，可以将建筑工程的收入、成本、实际成本进行对比分析，以帮助管理者识别工程施工支出中存在的问题，为施工成本管控提供依据。但在此项管理工作中，应当注意，由于工程施工成本计算比较复杂，所以BIM 软件的运作过程中需要进行大规模的数据吞吐，这就要求配套硬件设施能够有效支持软件的运作，使BIM 技术的应用效果能够顺利达到预期。一般来说，如果操作系统为32 位，那么需选用5G 磁盘、256MB 支持DirectX 10 的显卡，若操作系统为64 位，则需选用5G 磁盘、1 680×1 050 真彩色显示屏、1GB 以上的显卡，即可有效支持BIM 成本运算作业。但在实际的BIM 软件应用中，大部分企业会选择使用Microsoft Windows 7 64 位的系统、4 核处理器、1 980×1 200 真彩色显示屏、2GB 以上显卡作为硬件，由此深入优化BIM 运行的稳定性，同时为其他更加复杂、运行规模庞大的BIM 软件功能提供支持[3]。

3.5 施工工艺管理

目前，虽然装配式施工技术已经得到了推广，但其依然属于新兴的施工技术。相较于传统的浇筑施工技术，大部分施工人员并未熟练地掌握装配式施工技术，这在很大程度上提高了施工操作错误、操作不当等情况的发生概率，影响了装配式建筑施工质量。而在BIM 技术下，管理者可以在施工之前，运用BIM 技术的施工模拟功能，对当前的施工工艺方案进行模拟，由此识别和优化施工方案中存在的问题，保证施工工艺操作的合理性，达到施工工艺管理的效果。此后，待施工工艺方案检查无问题，正式开工之前，施工方还可以将施工方的模拟动画作为培训资料，对施工人员进行培训，让培训内容更加直观，帮助其迅速理解施工方案内容，减少工艺操作失误、错误问题的出现，提高工艺操作的准确性，实现施工工艺管理。在此过程中，针对复杂的节点，BIM 的三维模拟功能也可以直观地向施工人员展现设计要求、施工方案，让施工交底更加充分，深入优化各项装配式施工工艺的实施效果。