BIM技术在装配式建筑工程中的应用

2023-12-21罗延峰罗艳兴

砖瓦 2023年12期

罗延峰罗艳兴

（山西一建集团有限公司，山西太原 030032）

随着建筑行业的不断发展，施工技术不断推陈出新，装配式施工技术以高质量、高效率、低耗能以及绿色环保的优点脱颖而出。在提倡绿色环保建设的当今社会，装配式施工技术备受建筑行业青睐，成为大多数建筑公司的首选。而BIM技术通过对建筑工程的信息的整合，创建一个数据信息库，从而使项目各个阶段达成了数据共享，极大地保障了项目的施工质量，提高了施工效率。BIM 技术和建筑施工技术的结合运用正逐步得到建筑行业从事人员的了解、认可。BIM技术的应用也必将推动建筑行业建设方式的改革。

本文结合住宅项目实例，对BIM 技术在装配式工程施工中的优势进行简要阐述，并介绍了BIM 技术在装配式工程中的运用，最后提出施工质量和安全的控制措施。

1 BIM技术在装配式工程施工中的优势

BIM 全称为建筑信息模型，是通过数字仿真技术，以工程项目的相关信息为基准，模拟创建一个可视化的三维虚拟模型。BIM技术通过整合建筑数据信息，建立建筑工程信息库，模拟建造生成建筑模型，为各个参与方提供一个综合信息共享平台，工作人员可借此更好地进行信息交流和处理相关信息，以此提高施工效率，降低工程成本。

1.1 信息共享

通过BIM 技术创建建筑的BIM 数据库，可以使工程各个参与方实现信息共享，确保项目在设计阶段、生产运输阶段、施工阶段和运营维护阶段可以数据共享，达到完善装配式工程设计的目的，从而提高建筑的施工质量。同时，BIM 数据库可以通过不断收集信息，进一步完善，将信息提供给所有参与方，以便及时对工程进行整改。

1.2 降低建筑成本

BIM技术可以根据工程相关信息进行整体规划，利用模拟的建筑模型，降低施工各个环节中设计误差引起的问题，从而达到降低项目成本的目的。

1.3 提高工作效率

设计方面，通过虚拟模型实现图纸的模拟和矫正，减少因设计问题引发的问题。同时，通过建筑模型可以模拟构件的拆分，得到合适的构件的相关信息，可以与施工单位进行有效的交流，提高工作质量和效率。

2 工程案例

2.1 工程概况

某装配式住宅工程共有30 栋装配式住宅楼，设计总建筑面积为247326m2。工程位于临近市中心位置，项目西侧紧邻学校，项目北侧为商务区。其中1#～9#装配式住宅楼采用了BIM 技术，其余住宅楼未使用BIM技术。以9#楼为例，地上21 层，地下车库2 层，建筑主体结构采用装配整体式框架-剪力墙结构，基础为钻孔灌注桩基础。本项目建筑首层至4 层部位采用现浇内外剪力墙，从第5层开始采用预制混凝土墙板。预制构件包含保温内外墙、空调板、楼梯及阳台等部位，预制构件的装配率约为50%。

本工程有预制构件施工部分，也有现浇混凝土施工环节，工程整体难度较高，同时，本工程将结合BIM技术进一步提高建筑施工效率和质量。项目效果图如图1所示。

图1 项目建筑BIM效果图

2.2 BIM应用策划

本项目由施工单位、BIM团队和构件供应商三方机构组成，通过BIM 信息平台实现三方的信息传递。三方技术人员组成及其职责和项目主要应用软件配置见表1。

表1 项目人员及应用软件配置

3 基于BIM技术的装配式工程施工技术要点

3.1 创建BIM三维建筑模型

本项目方案编制中，首先施工单位的设计人员利用CAD 软件完成设计图纸后，BIM 技术人员根据图纸将建筑信息进行编码处理，将设计文件和安全文件信息处理后载入BIM 信息平台，从而完成BIM 基础模型的建立。在模型的创建过程，出现了缺少尺寸标注和图例不清晰等问题，通过与相关设计人员的协调后及时了解决问题，从而保障了模型的精确性。

在结构拆分环节前，通过设计人员和BIM 团队的协调，通过Navisworks软件对模型进行碰撞检测。对设计图纸进行优化后，以本项目的建筑信息为基准，结合相关规范使构件的设计方案科学合理，且通过与供应商的沟通使构件的规格一致，符合厂家生产设备的能力，方便后续的运输和安装工程；然后，技术人员通过Revit 软件将构件的型号、材料组成和构件位置收集整理形成构件数据库，方便在后续环节中随时调用。使用BIM 技术能极大提高工程构件的生产效率和质量，同时还能降低模具成本。

3.2 场地布置模拟

本项目根据项目施工总平面图，结合施工场地的实际情况，通过Revit 软件进行施工区域、施工运行道路的规划，并对机械设备和构件材料的摆放进行了布置规划，以及对生活区域、办公区域和停车场等进行合理的安排。并且通过Navisworks和Fuzor软件进行了初步的施工模拟和动画展示，判断本工程的场地布置与施工是够存在冲突。通过模拟结果，设计人员及时对冲突点进行改动，将场地布置方案进行多次优化，为本项目的后期施工节省了时间成本，降低了现场的安全隐患。

以车辆的运输路线模拟和塔吊作业情况模拟为例。结果显示：按照本项目的设计方案，车辆在行进过程中容易与拐角处的材料发生碰撞，造成材料的损伤和人员的受伤。同时，4#和5#楼的塔吊在同楼层进行作业时，吊臂会发生碰撞问题。经过BIM 技术人员施工单位进行协商后，对材料和塔吊的摆放位置进行了调整。

3.3 基于BIM技术的碰撞检测

为避免施工过程出现碰撞问题，如材料位置、设备位置和管道布置等，通过Navisworks软件进行了碰撞检查，将检测报告及时反馈到设计人员手中，根据报告中指出的发生碰撞的位置及原因，调整图纸，将检测报告和调整后的方案进行处理，并载入模型，再对构件加以调整。从而有效避免了工期延误，节约了工程成本。管道路线优化如图2所示。

图2 管道路线优化

在本次碰撞检测当中，发现了大型设备交叉作业碰撞6处、运输路线布置不合理15处，预制混凝土外墙和现浇板的碰撞126处，以及管道与墙和梁的碰撞241处，经过及时处理后，为本工程节省了451 万元成本。通过BIM 模型直观的展示，有效减少了施工中停工返工现象的发生，大大降低了施工变更带来的经济浪费以及场地内众多的安全隐患，保障了施工安全。

3.4 优化设计方案和构件生产运输方式

在BIM 技术人员针对本项目进行碰撞检测后，施工设计人员根据检测报告对图纸进行深度优化，随后使用Navisworks 和Fuzor 软件反复对施工过程进行模拟，对设计方案进行讨论调整，直至得到最优的施工设计图纸，并以此设计进行施工。

本工程的预制构件是在BIM模型基础上进行生产制造，因此可提供准确的构件信息，并根据构件的质检信息和规格尺寸等信息形成了构建的二维码。将信息录入BIM 平台后，本工程建筑施工单位能随时掌握物流信息，便于调整施工安排。并且，根据构件二维码，能够实时掌握构件的存储位、安装位置和吊装顺序等信息，实现构件的生产运输的精细化管理。

3.5 基于BIM技术的建筑施工进度管理

在使用BIM技术对本工程施工进度进行编制的过程中，首先由BIM 技术人员根据图纸使用Revit 软件建立三维建筑信息模型，然后利用Navisworks 和Fuzor 软件对施工过程进行模拟，最后使用Project 软件生成施工进度计划。管理人员将施工进度计划信息处理载入BIM 信息平台，与建筑模型结合形成有效的管理工具，使工程的进度安排在各个软件中保持一致，以此对本项目施工过程进行管理。

4 基于BIM技术的装配式工程质量和安全防控措施

4.1 项目施工质量控制

施工前，利用BIM 4D技术对工程实施多次模拟施工，及时纠正设计缺陷，从源头防控质量问题；通过施工的多次模拟，找出本工程的施工难点和易出错处，在施工进度计划中进行标注，当施工到该位置时，由本项目专业技术人员去指导施工，从而保障本工程的施工质量达到设计要求

施工时，管理人员借助BIM 信息平台对场地实时监控，且本工程在施工时通过手机、相机等智能设备将质量问题快速反馈到信息平台，及时得到解决，对提高施工质量起到很大的帮助。构件吊装时，施工人员通过BIM模型和机器设备确定安装位置，进行精准吊装，保证建造尺寸的精度，并且本工程每一道工序施工结束后，通过人工检测和激光扫描检测的结合对构件质量进行核验，保证施工质量的可靠。

施工结束后，将施工中发生的各种问题通过BIM平台实现信息储存，可以随时了解工程的施工质量问题和工程的相关信息，并将发生的问题集中生成相关的数据库，以便管理人员对问题进行总结，形成工程质量控制的宝贵经验，便于完善后续项目的质量。

4.2 项目施工安全防控

BIM技术人员将安全文件信息BIM模型导入Fuzor软件，通过VR设备帮助施工人员接受可视化的安全教育。首先，本项目的管理人员将模拟出来较为危险的施工地点告知施工人员，让施工人员能快速了解施工场地的状况。通过施工过程的模拟动画，向施工人员讲解安全的施工操作流程和构件的相关信息。通过BIM 和VR 的结合，让安全教育培训内容全面生动，通过循环播放的安全动画大幅度提升项目施工人员对危险源的认知，以及规范操作的重要性。

同时，本工程通过BIM 4D技术将项目的应急方案和设备相关信息生成应急仿真动画，使得工程施工人员熟知应急措施和应急通道，并且能够熟练运用应急设备。最终，本工程整个施工过程中无人受伤，既保证了工程质量，也保证了项目全体人员的安全。