基于BIM 的预制装配式建筑绿色施工应用研究*

贾思鹏

(中铁十二局集团建筑安装工程有限公司 太原 030000)

预制装配式建筑是一种通过在工厂生产预制构件,现场进行装配、连接和局部现浇而成的建筑。与传统的现浇施工方式相比,预制装配式建筑具有更高的施工效率、更好的节能环保性能和更低的资源浪费。BIM 技术是一种基于三维模型的信息化技术,具有可视化、协调性、模拟性和优化性等特点,为预制装配式建筑绿色施工提供了有力的支持。

1 BIM 技术概述

1.1 BIM 技术内涵

BIM(Building Information Modeling)是一种基于三维模型的建筑信息管理技术,通过将建筑的各个环节进行数字化建模,实现对建筑信息的集成、共享和管理[1]。

1.2 BIM 技术特点

BIM 技术具有以下显著特点:

1.2.1 可视化

BIM 技术通过创建三维模型,使设计过程变得更加直观和易于理解。这种可视化设计方法有助于提高设计的准确性和可操作性,同时减少误解和错误。

1.2.2 协调性

BIM 技术可以实现各专业之间的协调设计,包括建筑、结构、机电等专业。通过共享数据和模型,可以避免设计冲突和错误,提高设计的协调性和一致性。

1.2.3 数据集成

BIM 技术将来自不同专业的数据进行集成,包括建筑、结构、机电等。这种集成方式实现了数据的共享和交互,提高了设计效率和准确性。

1.2.4 参数化设计

BIM 技术采用参数化设计方法,这意味着设计元素之间的关系可以通过参数进行描述和调整。通过调整参数,可以实现模型的自动更新和优化,提高设计的灵活性和可维护性。

1.2.5 协同设计

BIM 技术可以实现各专业之间的协同设计,这使得不同专业的设计师呢能在同一平台上进行协作,实时更新和共享设计信息。这种协同设计方式提高了设计效率和质量,减少了重复工作和错误。

1.2.6 虚拟仿真

BIM 技术可以进行虚拟仿真,对建筑物进行模拟和优化。通过虚拟仿真,可以评估设计方案在实际环境中的表现,提前发现和解决潜在问题,提高设计的可行性和可靠性。

2 预制装配式建筑绿色施工特点

预制装配式建筑,作为一种革新的建筑形式,凸显出绿色施工的诸多优势。这种建筑方式不再依赖传统意义上的现场施工,而是通过工厂预制构件和现场装配的方式,将节能环保的理念贯穿于整个施工过程。

2.1 节能环保

预制装配式建筑采用工厂生产预制构件,在工厂生产预制构件的过程中,对于材料的选择和使用都遵循了节能原则。同时,由于预制构件的生产在工厂进行,可以实现对能源的集约化利用,从而减少能源消耗。同时,施工现场的环境污染也得到了有效控制,这是因为预制装配式建筑在施工过程中减少了灰尘、废水和噪音等污染的产生。

2.2 施工效率高

预制装配式建筑的构件在工厂生产,现场拼装,可以大大提高施工效率,缩短施工周期。同时,也有利于在规定的时间内完成施工任务,进而为建设方节省大量的时间和经济成本。

2.3 资源利用率高

通过工业化的生产方式,预制装配式建筑能够实现对原材料的集约化利用,减少浪费。这种集约化的生产方式不仅提高了资源利用率,还有利于降低生产成本,实现经济效益的最大化。

2.4 可维护性较好

由于构件的连接采用的是机械连接方式,连接质量稳定可靠,维护方便。与传统的现场施工方式相比,预制装配式建筑的维护工作更加简便快捷,减少了人力和物力的投入,降低了维护成本。

3 BIM 技术在预制装配式建筑绿色施工中应用的重要意义

在当前的建筑领域,BIM 技术逐渐成为了一种引领潮流的趋势,以其独特的优势在预制装配式建筑的绿色施工中发挥着不可替代的作用。

3.1 优化设计与施工流程

传统的建筑设计中,设计人员往往依赖于二维图纸进行设计,这不仅容易出现误差,且难以全面考虑建筑物的各种因素。而BIM 技术可以实现设计与施工的一体化、数字化和可视化,使设计师和施工方能够更好地协同工作。通过BIM 模型,设计师可以直观地呈现设计方案,施工方可以更好地理解和执行设计要求,从而减少设计变更和施工错误,提高施工效率和质量,避免因信息传递错误而导致的成本增加和工期延误。

3.2 减少浪费和成本

预制装配式建筑的绿色施工注重资源的有效利用和节约,而BIM 技术可以通过参数化设计和协同设计,优化设计方案,减少材料和能源的浪费。同时,BIM 技术可以通过模拟和优化,提前发现施工中的问题,避免不必要的成本和风险,降低施工成本。

3.3 提高施工安全性

预制装配式建筑的绿色施工中,施工过程相对复杂,涉及到大量的装配和安装工作。BIM 技术可以通过模拟和分析,提前发现施工中的安全隐患和冲突,为施工方提供安全施工方案,减少施工事故的发生,提高施工安全性。

3.4 提升项目管理效率

BIM 技术可以实现施工过程的数字化管理,包括进度管理、资源管理、质量管理等方面。通过BIM 模型,项目管理人员可以实时监控施工进度和质量,及时调整和优化施工计划,提高项目管理效率和精度。

4 BIM 技术在预制装配式建筑绿色施工中的实际应用

4.1 工程概况

某装配式建筑项目总建筑面积约为10.035 万m2,为高层建筑,地上建筑为20层,地下建筑为2层,建筑高度为60 m,底层高为3 m,防水等级为一级,抗震等级为八级。

4.2 BIM 技术在预制装配式建筑模型的应用

BIM 技术在预制装配式建筑模型的应用中发挥着重要作用。通过建立三维模型,设计师可以更加直观地展示建筑物的外观、内部结构和细部设计,提高设计的可视化和可操作性。同时,BIM 技术还可以进行建筑物的物理和功能模拟,对设计方案进行优化和验证,确保设计的合理性和可行性。

该项目中应用BIM 中的Revit软件对构件进行建模,首先构建各种构件的族库,包括结构柱、叠合梁板、结构框架梁及楼梯等,且通过Revit进行一次建模,可以实现重复多次使用。另外,为完善模型,也通过Revit创建了塔吊、支护及桁架等族文件。利用Revit构建的模型,如图1所示。

图1 装配式建筑局部BIM 模型图

4.3 BIM 技术在项目预制构件信息方面的应用

BIM 技术在项目预制构件信息方面的应用,打破了传统设计模式的局限,实现了各专业之间的协调设计和信息共享。通过BIM 模型,设计师可以轻松提取构件的几何尺寸、材料信息、加工工艺等数据,为预制构件的生产提供准确的数据支持。这一创新模式不仅提高了设计效率,还为预制构件的生产、安装等环节提供了有力的技术保障。

(1)在预制构件的设计阶段,设计师可以利用BIM 技术进行三维建模,对构件的细节进行精细的刻画和描述。这使得设计师能够更准确地掌握构件的各项参数,为后续的加工和生产提供详实的数据支持。同时,通过BIM 模型的共享功能,各专业设计师可以在同一平台上进行协同设计,及时交流和协调各专业的设计问题,避免因信息不畅或沟通不及时而引起的设计冲突。

(2)在预制构件的生产阶段,BIM 技术可以对构件的加工过程进行模拟和优化。通过模拟加工过程,可以预测可能出现的问题和难点,提前制定应对措施,提高生产效率和质量。此外,BIM 模型还可以与生产设备进行对接,实现数据的直接导入和导出,进一步提高了生产效率。

4.4 BIM 技术在项目工程量汇总方面的应用

BIM 技术在现代建筑工程行业中的重要性日益凸显,其应用范围广泛,功能强大。其中,BIM 技术在项目工程量汇总方面的应用,能够实现快速、准确的数据统计和分析,为项目的预算和成本控制提供强有力的支持。

(1)BIM 模型作为工程信息的载体,可以详细地记录建筑物的几何信息和非几何信息。通过这些信息,设计师可以轻松地统计和分析工程量,生成材料清单、设备清单等报表。这些报表是项目预算和成本控制的关键依据,能够提供详细、准确的材料需求和设备需求,从而帮助项目团队更好地规划和管理资源。

(2)BIM 技术的应用可以实现工程量的跟踪和监控。在设计方案执行过程中,BIM 模型可以实时地更新和调整,反映工程量的变化。这种动态的监控机制能够帮助设计师及时发现和解决潜在的问题,优化设计方案,避免因信息不对称而导致的成本浪费和工期延误[2]。

4.5 BIM 技术在施工质量管理中的应用

BIM 技术在施工质量管理方面的应用可以提供全方位的质量控制和管理。

(1)BIM 模型可以在设计阶段就对建筑构件进行碰撞检测和冲突分析,避免设计上的错误和问题。通过BIM 模型的可视化效果,施工人员可以更直观地了解建筑模型的构造和细节,从而提前发现并解决潜在的质量问题。

(2)BIM 技术可以与其他软件进行集成,实现施工质量的自动化检测和管理。例如,BIM 模型可以与无人机、激光扫描仪等设备进行数据交换,实现对施工现场的实时监测和质量控制。通过BIM 技术的应用,可以实时获取施工现场的数据和图像,对施工质量进行评估和监控,及时发现和解决质量问题。

(3)BIM 技术还可以在施工过程中实现质量信息的追踪和管理。通过BIM 模型,可以记录和管理施工过程中的质量检查、测试和验收等信息,形成质量管理的档案和记录。通过BIM 技术的应用,可以实现质量信息的可追溯和可视化,为施工质量管理提供数据支持和依据。BIM 技术在装配式建筑施工管理方面的应用,如图2所示。

图2 BIM 技术在装配式建筑施工管理方面的应用示意图

4.6 BIM 技术在施工进度管理中的应用

BIM 技术在施工进度管理方面的应用可以提供全过程的进度控制和管理。

(1)BIM 模型可以在设计阶段就对建筑构件的施工顺序和工序进行模拟和规划,从而提前预测和优化施工进度。通过BIM 模型的可视化效果,施工人员可以更清晰地了解施工过程中的顺序和步骤,从而合理安排施工进度。

(2)BIM 技术可以与其他软件进行集成,实现施工进度的自动化控制和管理。例如,BIM 模型可以与项目管理软件、进度管理软件等进行数据交换,实现施工进度的实时更新和管理。通过BIM 技术的应用,可以实时获取施工进度的数据和图表,对施工进度进行评估和监控,及时调整和优化施工计划[3]。

(3)BIM 技术还可以在施工过程中实现进度信息的追踪和管理。通过BIM 模型,可以记录和管理施工过程中的进度计划、进度变更和进度延误等信息,形成进度管理的档案和记录。通过BIM 技术的应用,可以实现进度信息的可追溯和可视化,为施工进度管理提供数据支持和依据。

综上所述,基于BIM 的预制装配式建筑绿色施工应用研究具有重要的意义和实践价值。通过BIM 技术的实际应用,可以进一步提高预制装配式建筑的施工效率和质量,降低环境污染和资源浪费。随着BIM技术的不断发展和完善,其在预制装配式建筑绿色施工中的应用将更加广泛和深入,为推动建筑行业的可持续发展做出更大的贡献。