BIM技術在預制裝配式建筑中的應用

文/周仁戰 淮南市建筑管理處 安徽淮南 232008

1、前言

BIM技術是通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，是對該工程項目相關信息的詳盡表達。因為預制裝配式建筑與傳統現澆結構相比較預制裝配式建筑可再生、產業化程度高、工期短、用工少、低消耗、空間大、分隔靈活、材質均勻、各向同性、輕質高強、建筑垃圾少、腳手架用量少、鋼材用量少、節水、節電、減少建筑施工過程中噪音的產生，所以預制裝配式建筑是建筑工業化的最有效途徑。

2、BIM技術在預制裝配式建筑中的應用

2.1 BIM技術在裝配式建筑設計階段的應用

建設項目前期的規劃和設計十分重要，規劃意味著建筑的定位，設計能指明整體建造方向。在傳統建筑模式中主觀因素過多，定量分析不足，無法科學處理大量信息數據。在裝配式建筑規劃設計階段，可以通過BIM技術與地理信息系統（GIS）的有機結合，利用手機搜集的場地信息數據，用GIS技術進行分析研究，用BIM技術進行建模處理，從而做到幫助決策者做出最合理的場地規劃。在這之中,BIM發揮著主要的作用。BIM技術用參數化的設計方式建立整個模型的信息數據庫，BIM模型中所有構件都擁有其獨一無二的構件屬性，我們通過對構件屬性的查詢可以得知構件類型、尺寸、材質等等參數。因為所有構件都是由構件之中的參數控制，所以整個模型就有了關聯性，當修改其中某一參數時，整個模型都將自動調整更改，減少了圖紙之間的錯、漏導致信息不一致的問題，更是提高了建模和修改的效率。

2.2 BIM技術在裝配式建筑生產階段的應用

2.2.1 優化生產流程

裝配式建筑的構件生產階段是裝配式建筑生產周期中的重要環節，也是連接裝配式建筑設計和施工的關鍵環節。在傳統模式中，構件生產廠家從二維圖紙中讀取構件信息是間接的，容易出現讀圖錯誤進而導致構件生產數據的錯誤。一旦構件出現生產錯誤，那么設計便無從體現，施工也無法進行。而運用BIM技術建立裝配式建筑模型，將模型信息直接傳給廠家，生產廠商可以直接獲取產品的尺寸、材料、預制構件內鋼筋的等級等參數信息，所有的設計數據及參數可以通過條形碼的形式直接轉換為加工參數，實現設計信息與生產系統的直接對接，避免生產錯誤、提高預制構件生產的自動化程度和生產效率。構件生產過程中，可以實時將生產進度信息傳達給施工單位，便于施工方的進度安排。

2.2.2 指導模型試制

為了保證施工的進度和質量，可以將擬生產構件使用3D打印技術試制，并進行預拼裝，讓裝配式建筑真正像搭積木一樣在模型中展現出來，在預拼裝過程中研究更加合理的施工工序，加快施工進度，同時可以根據打印裝配出的建筑模型來檢驗設計方案的合理性。

2.3 BIM技術在裝配式建筑施工階段的應用

2.3.1 進行施工模擬

使用BIM技術對裝配式建筑施工流程進行模擬和仿真，可以保證參與各方在裝配式建筑施工過程中的協調配合，進一步優化施工流程及施工方案，確保構件準確定位，從而實現高質量的安裝。利用BIM技術優化施工場地布置，包括垂直機械、臨時設施、構配件等位置合理布置，優化臨時道路、車輛運輸路線，盡可能減少二次搬運，降低施工成本，提升施工機械吊裝效率，加快裝配進度。在各工序施工前，利用BIM技術實現可視化技術交底，通過三維展示，使交底更直觀，各部門溝通更高效。另外，施工方也可通過BIM技術模擬安全突發事件，完善應急預案，減少安全事故發生概率。在模擬施工過程時，可以借助NAVISWORKS2015等軟件，結合建筑結構模型、場地模型和施工計劃，得到具有時間屬性的施工模擬動畫，使相關人員能夠對施工工藝、流程有更加直觀的了解。

2.3.2 節點可視化展示

在現場施工過程中，可能遇到極其復雜，施工要求很高的節點連接，有可能由于極小的位移而無法定位施工，影響裝配的完成。使用BIM技術對此類施工節點進行可視化展示，方便工人精準保證節點的施工連接。

2.3.3 動態材料管理

BIM技術同樣可用于施工現場的材料管理。一方面，BIM技術能夠進行施工現場場地分析，制定事前計劃，準確設定構件采購上限，結合施工現場材料的實際需求，則能完成不同施工階段預制構件需求量的快速測算，并做好材料準備工作，以免出現材料二次搬運和構件堆放過多等問題。另一方面，施工過程中如果需要修改施工進度，也可以借助BIM技術對現場施工情況進行察看，并對材料進場計劃進行及時調整，以滿足各區域構件需求量。BIM技術還可用于完成建筑構件與建筑材料的盤點工作，并對計劃用量與實際用量的差異進行分析，以便在后續施工中對材料的采購與使用進行精確管控。

2.3.4 施工進度、質量管理

建筑工程的質量以及進度對實現建筑項目的經濟效益十分重要，在控制工程質量和進度過程中，應用BIM技術模擬分析施工方案計劃，構建4D施工模型，從而實時跟蹤施工質量和施工進度。通過計劃數據與實際統計數據的對比，計算出兩者存在的偏差。有利于空間與資源的優化配置，有效的解決施工中的各種沖突問題，確保施工組織設計和施工方案達到最優。

3、BIM和RFID技術在預制裝配式住宅中的應用

3.1 項目概況

某工程項目的占地面積為20601m3，建筑總面積51398.82m3，其中地上部分43961.78m3，地下部分7437.04m3。它的結構為框架-剪力墻結構，采用裝配式施工，裝配的預制構件率為50%—70%。

3.2 制造運輸階段BIM和RFID技術應用概況

作為一個保障房項目，工程項目采用預制裝配式技術，在預制構件的生產和運輸階段，生產廠家面臨著眾多預制構件的圖紙存放混亂及計劃、生產、供貨的挑戰。同時還要保證預制構件相互間的碰撞檢查細度要精確到鋼筋級別。因此，在預制構件生產過程中，該項目相關生產廠家通過BIM模型提取和更新構件制造過程的信息，實現了模具設計自動化、生產計劃管理、構件質量控制。同時，借助BIM模型，使該項目各參與方也都能及時準確的掌握預制構件在全生命周期的信息。通過RFID將虛擬的BIM模型與現實中的預制構件生產聯系在一起，業得到了廣泛應用。此類支護技術屬于連續支護，應在基坑深度超過5米的支護施工中被使用。其具體應用的方法為：先進行定位，接下來用打樁機打出第一個定位樁，然后一正一反沿放線扣合，這樣才可以對基坑形成有效的防護。然而此類支護也存在著一定的缺陷，在施工過程中極易影響周圍環境，這樣便會帶來對其具體使用的效果帶來影響。深層攪拌支護對各種地質以及平面都適用，并且也很經濟實用。具體是將水泥作為固化劑，利用攪拌機將水泥和地基土進行強制性拌和，這樣便可以使二者形成有效的物理化學反應，硬化之后能夠達到基坑支護墻的強度，好處是既可以擋土又可以防水。

4.2 地下連續墻柱與列式灌注樁排樁支護

地下連續墻因為其整體剛度大、止水效果好的優點，被廣泛應用于地下水位以下的不同情況的復雜的施工環境，尤其是當需要將基坑底面以下的深層軟土墻體插入很深時得到廣泛應用。柱列式排樁支護指的是利用適當的柱列式間隔形式來布置鋼筋混凝土挖孔以及鉆孔灌注樁，用具有較好剛度的樁列式灌注樁來作擋土結構。這種排樁支護方式的優點在于施工方便并且成本低，但在使用時也存在著一定的缺陷。下圖為地下連續墻灌注方法示意圖：

圖1 地下連續墻灌注方法

結語：

隨著我國經濟的發展以及人民生活水平的提高，高層建筑的建設步伐也在逐漸加快。高層建筑的優點顯而易見：減小用地面積、增加社會效益及經濟效益，然而由于其在施工時高度以及結構的復雜，對其低級的要求就特別高。對于地基來說，基坑的施工一級支護問題尤為重要，此項工程的專業技術要求高、工期長、技術實施難，因此對于相關工作人員也提出了相應更高的要求。因此針對上述探討過的問題，必須加以重視，提高相應技術以及工作人員的技能，進一步提高建筑的穩定安全性，促進我國建筑行業的發展。

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[2]吳先賢.建筑工程中深基坑支護施工技術的應用[J].低碳世界，2017(25).

[3]王玨.深基坑支護在某高層建筑中的應用實踐[J].工程建設與設計，2017(16).

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