BIM技术在高层装配式施工中的应用研究*

2023-03-10黄海棠

建筑与装饰 2023年4期

黄海棠

广西机电职业技术学院广西南宁 530007

1 建筑信息化技术的概述

建筑信息化模型又可简称为BIM，属于一类新型的数据化工具，能用来共享资源﹑信息，在工程项目的设计﹑施工与管理中得到了广泛的使用。引入BIM旨在提升工程项目的工作效率，改良设计方案，推动各相关部门间加强协作，各工种与专业间保持更加协调的关系，同时促使全生命周期中各个阶段的信息交流﹑共享，优化整个工程的实施流程。就理论层面而言，BIM技术本质上是需要凭借计算机技术才能实现相应的设计工作，基于已掌握的资料创建多维仿真模型，同时通过应用BIM技术能够把建筑体的二维信息有效转变成三维的信息，能进行可视化模拟，预估施工环节可能发生的各种问题[1]。在进行建筑施工作业时，可利用BIM技术对“计划-实施-验收”流程中的每项内容加以模拟，实现全方面预测监督﹑应急警示的目标。在建筑行业之中引入BIM技术，既加快了整个行业的发展速度，而且还推动了建筑建设理念﹑施工技术的改进，促进了技术﹑信息﹑资源的交流，提升协同作业的有效性，还能更好的避免施工环节较常出现的各种问题。

2 装配式结构所具备的优点

装配式建筑结构不管是在建设速度上还是成本上都占有突出优势：①缩短工期，减少人力投入。根据相关报道信息得知，传统的建筑模式下，平均需要消耗大约20h才能完成1m2的建筑施工任务，而在采取装配式施工模式的基础上，同等建设面积只用11.5h便可完成。选取装配式结构能够显著提升施工效率，同时也能降低总工作量，让施工人员所需付出的体力劳动占比降低，使得工艺流程更为简单；②工程耗费的成本降低。相较于普通工程类型而言，采取装配式结构，可以大幅降低投入的资金。

3 BIM技术在高层装配式建筑施工中的应用分析

3.1 现场管理

3.1.1 平面布置管理。在施工活动开始的前期，应该根据建筑工程所处区域﹑周围交通状况﹑堆放场地空间是否充足等，来对施工现场进行科学合理的模拟规划。并且，还应当对施工作业中的材料运输路线﹑人员紧急疏散通道﹑道路交通等展开模拟，从而制定符合实际情况﹑满足施工需求的场地布置方案，在提升施工场地平面布置可行性的基础上，提高对土地资源的利用效率。而通过在此方面引入BIM技术，就能明显提升工程现场的利用率，使得工程的各个分包单位在材料堆放场地方面重合率减少3/10以上[2]。

3.1.2 装配式建筑安全管理。高层装配式工程既对施工质量具有较高要求，而且施工安全也是重点关注的内容。施工管理人员要把和工程相关的BIM技术运用成果全部上传到网络平台，主要是输入到BIM 5D平台数据库内，后续工程管理人员只用从平台中进行关键词的检索，便可直接﹑完整﹑快速地查看工程轻量化模型，从而为施工场地的安全管控起到帮助作用。在实际进行安全管理工作时，管理人员可利用BIM 5D手机APP把工程现场发生的问题利用手持设备及时上传到平台数据库内，为后期施工作业的开展提供重要的信息参考，实现对安全隐患的及时掌握与快速排除。此外，也可使用建筑单位的安全文明标准化数据库内的有关标准实行现场施工文明的系统化解决，同时根据工程项目的设计模型来对施工材料总量进行统计，以此提高施工安全水平。

3.2 采购管理

通过获取准确可靠的信息，以此作为建模基础资料，由于BIM建模和算量两项任务属于相互支撑的关系，通过三算对比，利用创建高精细度的三维模型发现不足之处，改进复杂节点与管线的排布方式，提升算量精确度，降低材料的不必要消耗。利用BIM 5D对各个流水段构件工程量信息实行细化整合，以此得出材料采购方案，可为施工材料的准备﹑规范领用材料的指导文件，还能将其和实际使用量加以对比，实现对材料成本的管控，为高层装配式施工管理工作精细化程度的提高提供有力支持[3]。

3.3 BIM技术在工程质量管理中的应用

3.3.1 施工过程模拟。利用BIM技术，能做到对高层装配式建筑施工全程的仿真模拟，确保工作人员可以第一时间发现问题，再结合工程实际要求实行合理调整，以此降低施工安全风险，对资金﹑物资进行合理调配。在构件吊装仿真环节，必须要对每一节点彼此间的关系进行合理分析，还要实行合理的调整与衔接，从而确保仿真操作的顺畅性。在施工场地，若碰到结构复杂性强﹑施工要求比较高的节点，就可凭借BIM技术来对此节点予以可视化呈现，方便工作人员按照三维模型来对节点实行衔接处理，提升施工活动的精细度。

3.3.2 碰撞检测。利用BIM技术，能在深化设计环节开展碰撞检查，分析图纸设计细节，明确各结构点位设置是否得当﹑管线规划是否存在不当，还要对水平与垂直两个方向进行仔细检查，避免矛盾的出现，提高结构的连贯程度，基于碰撞检测，能够更加客观﹑有效的评价图纸设计内容，防止在具体操作过程中发生碰撞情况，达成对多个专业﹑工种的协调安排，降低返工概率，显著提高施工效率。

3.3.3 动态化管理。BIM技术因为具有可视化﹑模拟性﹑协调性等多种功能特征，将其应用于高层装配式建筑，其一，能够促进项目平面图朝着三维模型的方向过渡，以此为管理人员提供更加准确的决策支持；其二，也能做到对施工场地的可视化呈现，提高施工环节的监控力度，便于管理﹑技术人员及时获知与处理问题，确保工程项目的建设进度与安全性。并且，伴随BIM技术的持续发展，功能日益完善﹑丰富，5D模拟技术逐渐在高层装配式建筑施工中推广开来，做到了动态化管控，对工程内容进行及时﹑有效的调整，将资源的最大化利用价值发挥出来，提升了整个工程项目的施工质量[4]。

3.3.4 构件管控。当前，构建管控工作中使用最为普遍的便是BIM与RFID技术，此两项技术在控制预制件方面具有良好的效果。其中RFID属于一种射频识别技术，能把预制件制造信息加以传输，而凭借BIM技术能够把生产数据整合起来，以此达成对预制件生产全程的有效管控。基于以上方式，施工与技术人员便可更加充分﹑详细的了解监测预制件的每项工作数值，同时基于对有关软件工作的合理应用，发现潜在的问题，采取科学有效的处理措施。

3.4 三维激光扫描

3.4.1 幕墙安装。在进行幕墙安装作业时，对于质量具有高标准要求，要求建筑物的主体结构﹑局部施工范围中间的位置﹑尺寸偏差都比较大，当对该技术进行处理的过程中，可利用高精度三维激光扫描仪，以此完成工程总体结构的扫描工作，根据扫描获得的数据，再借助计算机系统实行结构还原，然后按照扫描所得的现场点在计算机中创建Revit模型，将其和设计模型加以对比分析，发现尺寸偏差超出规定范围的部位。最后，把扫描数据传输给施工单位，要求施工单位根据扫描数据对设计方案实行进一步优化。

3.4.2 施工净高处理。高层装配式建筑结构中，会对楼层净高提出严格的要求，在楼层顶部会安设复杂性较强的机电管线，若是依旧使用传统的施工方式，也就难以确保工程设计净高的合理性。针对此种情况，就可使用三维激光扫描技术，对高层装配式建筑楼层实行全面性扫描，同时把扫描信息基于拼接点云的方式使之和计算机中创建的Revit模型加以整合，随机抽取整合结果，分析不同部位﹑尺寸的偏差识别准确度。另外，点云模型还能用在建筑楼板各位置的净高检查中，以此有效改善高层装配式设计效果。

3.5 BIM技术在施工进度管理中的应用

在高层装配式建筑的施工进度管理中应用BIM技术，能充分体现出此技术的优势，利用参数化模型得出准确的工作量与工程量，提高施工技术人员对于建设进度的控制效果。而且，工作人员利用BIM技术的4D模拟功能还能对施工计划有效协调规划，结合实际施工状况优化工序流程，保证整体施工活动的有序进行。由于装配式建筑与传统建筑之间最为明显的区别便是预制构件，所以施工人员应当仔细分析每一关键施工环节，还要考虑预制构件的吊装次序，由于这些工作对于操作的准确度具有较高要求，所以可基于BIM技术来实现对人工误差的有效补足，确保构件吊装工作顺利﹑迅速完成。为了达成此目标，施工人员就要预先确定好施工进度，再把进度信息整合到Microsoft Project之中，然后把文件传输至Navisworks，和BIM模型进行整合，以保证施工人员能够精准把握工程施工所需花费的时间与工程量，以此制定可靠的施工方案。另外，各部门在施工作业中还可使用BIM模型展开协商与交流，基于建筑信息模型对施工标准及时调整，实现对时间﹑空间﹑物资﹑人力的合理分配，以免因为分配不当而出现延误工期的情况。

3.6 施工后期应用

3.6.1 信息管理。在高层装配式建筑建设中使用BIM技术，能做到项目立项直至竣工验收的全生命周期信息数据的覆盖，而且能对这些信息资料实行分类保管，为工作人员提供更为完善﹑详细﹑准确的信息支持，以便作出正确的决策与制定合理的施工方案。经过处理分析的信息资料还能直接运用到各组件之中，方便检查工作的顺利实施。最后，在装配式建筑运营维护环节，有关信息数据也能利用BIM模型进行关联存储，以此便于工作人员自动﹑准确查询，避免了手动检索的复杂性，还能防止发生信息丢失的情况[5]。

3.6.2 故障检修。BIM技术能把高层装配式建筑的平面设计图转化成为立体的信息模型，同时充分发挥其可视化作用，以更加直观﹑清晰的形态实行施工细节的模拟与演示，方便工作人员详细掌握现场施工状况，特别是加强了对隐蔽工程的管理控制作用，如此一来，当发生问题以后，系统便可迅速发出预警提示，精准锁定故障点位，同时分析给出故障的形成原因，增快检修人员的工作进度，把故障的发生控制在一定范围内，减轻损失与伤亡影响。

3.6.3 应急方案完善。制定与优化应急方案的工作可凭借BIM技术中的模拟化功能开展。在实行BIM模型的创建之前，不仅要将基本属性参数予以输入，同时还需把工程所处区域的环境信息（例如气温等）输入，在此基础上模拟真实的场景，后续再进行安装工作，判断可能发生的隐患事故，制定可靠的应急处理方案，保障工程施工现场的安全性，提升施工活动的效率，对疏散计划加以改进，最大程度上减少火灾造成的影响。基于此计划，能提高人员的现场反应速度，在面临危机时迅速采取正确的应急措施，把损失控制到最低。