裝配式建筑設(shè)計施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用研究

胡瑛

摘要：裝配式建筑設(shè)計施工的BIM技術(shù)應(yīng)用使裝配式建筑設(shè)計更符合現(xiàn)代城市化發(fā)展需求，同時建筑施工使用質(zhì)量得以保障。本文將根本裝配式建筑設(shè)計施工特點(diǎn)，對其與BIM技術(shù)的關(guān)系與實際應(yīng)用逐一闡述，并制定有效的裝配式建筑設(shè)計施工BIM技術(shù)運(yùn)用方案，以此為后續(xù)階段科學(xué)的運(yùn)用BIM技術(shù)開展裝配式建筑施工設(shè)計提供部分參考性建議。

Abstract： The application of BIM technology in the design and construction of prefabricated buildings makes the prefabricated building design more in line with the needs of modern urbanization， and the quality of construction and construction is guaranteed. In this paper， the characteristics of the basic prefabricated building design and construction as well as its relationship with the BIM technology and its practical application are expounded one by one， and an effective BIM technology application plan for the prefabricated building design and construction is developed， which can provides some reference recommendations for the prefabricated building design and construction.

關(guān)鍵詞：裝配式；建筑；設(shè)計；施工；BIM；應(yīng)用

Key words： prefabricated；building；design；construction；BIM；application

中圖分類號：TU74；TU17 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）28-0212-02

0 引言

現(xiàn)今，裝配式建筑設(shè)計的節(jié)能、多功能及高美觀度等相關(guān)特點(diǎn)，逐步在城市現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)面進(jìn)一步凸顯，成為未來建筑設(shè)計發(fā)展的主要構(gòu)成。其中BIM技術(shù)的有效應(yīng)用，為裝配式建筑設(shè)計施工實際性問題的解決提供了完備的技術(shù)應(yīng)用條件，因此做好BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計施工方面的研究分析尤為必要，是提高裝配式建筑設(shè)計施工質(zhì)量及水平的有效途徑。

1 裝配式建筑設(shè)計施工與BIM技術(shù)應(yīng)用的關(guān)系

裝配式建筑設(shè)計應(yīng)用采用多模組拼裝構(gòu)成，基礎(chǔ)建構(gòu)簡單，且易于維護(hù)管理，具備節(jié)能、高效及信息化等相關(guān)特點(diǎn)。隨著市場發(fā)展對建筑設(shè)計使用功能性及實用性要求的逐步升高，建筑建設(shè)成本隨之攀升，為更好的適應(yīng)市場環(huán)境，采用裝配式建筑設(shè)計尤為必要。早期階段的裝配式建筑設(shè)計仍離不開對模版類施工材料的運(yùn)用，相關(guān)的經(jīng)濟(jì)效益及節(jié)能效益不高。現(xiàn)階段的裝配式建筑設(shè)計，同時對BIM技術(shù)的科學(xué)化運(yùn)用，有效解決以上問題，從節(jié)約、環(huán)保及綠色處理角度分析，現(xiàn)代裝配式建筑設(shè)計施工均優(yōu)于傳統(tǒng)裝配式建筑建設(shè)，是未來階段建筑行業(yè)房屋建設(shè)設(shè)計的主要發(fā)展方向。BIM技術(shù)基于計算機(jī)圖像處理技術(shù)開發(fā)，技術(shù)圖像處理空間維度更高，同時可有效的根據(jù)實際使用要求，對BIM技術(shù)應(yīng)用功能做出調(diào)整，進(jìn)一步突出BIM技術(shù)應(yīng)用靈活性及多變性特征。BIM技術(shù)在裝配式建筑方面的設(shè)計施工應(yīng)用，最早可追溯到上世紀(jì)末期，該階段建筑設(shè)施方案總體已采用模塊化項目設(shè)計模式，但設(shè)計形式單一，技術(shù)應(yīng)用條件受限，未能充分的發(fā)揮BIM技術(shù)在裝配式建筑建設(shè)應(yīng)用方面的實際優(yōu)勢。在后續(xù)階段的信息化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及建筑技術(shù)設(shè)計完善階段，BIM技術(shù)可視化、集成化及模擬性特點(diǎn)愈發(fā)明顯，進(jìn)而得以在現(xiàn)代裝配式建筑設(shè)計施工方面大展拳腳。通過運(yùn)用數(shù)據(jù)庫信息，分析建筑模版構(gòu)成參數(shù)，并對建筑設(shè)計方向及設(shè)計結(jié)構(gòu)做出判斷，采取三維模型構(gòu)建方法實現(xiàn)對建筑模型的立體化設(shè)置，在模型中對現(xiàn)場施工、構(gòu)件生產(chǎn)及建筑設(shè)計等進(jìn)行擬真操作，繼而運(yùn)用BIM技術(shù)達(dá)到裝配式建筑設(shè)計施工的低成本與高質(zhì)量作業(yè)要求。

2 裝配式建筑設(shè)計階段的BIM技術(shù)應(yīng)用

相比于傳統(tǒng)建筑設(shè)計運(yùn)用，裝配式建筑設(shè)計的BIM應(yīng)用具備獨(dú)立進(jìn)行構(gòu)件生產(chǎn)的能力，通過對BIM模型及圖紙的繪制，結(jié)合工程施工要求，對相關(guān)的構(gòu)件規(guī)格及參數(shù)進(jìn)行信息整合，并傳送至相關(guān)的構(gòu)件加工生產(chǎn)單位，通過構(gòu)件生產(chǎn)拼裝，實現(xiàn)建筑整體化設(shè)計。雖然裝配式建筑設(shè)計總體優(yōu)勢明顯，但相關(guān)的基礎(chǔ)施工流程應(yīng)用仍不可避免，繼而需要運(yùn)用BIM技術(shù)做好施工項目及施工現(xiàn)場協(xié)調(diào)工作，以便各部門可按照預(yù)期規(guī)劃開展施工作業(yè)。在工程量統(tǒng)計及造價管理方面，BIM技術(shù)可有效的對不同的施工項目所需費(fèi)用及工程量等進(jìn)行預(yù)估，并選擇最佳的工程造價管理方案組織造價管理，同時具備現(xiàn)場施工實時監(jiān)控能力，可根據(jù)現(xiàn)場施工情況對工程量等數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，避免了繁瑣的人工計量及核準(zhǔn)預(yù)算工作，使裝配式建筑設(shè)計更符合后續(xù)階段工程施工建設(shè)的基本需要。

2.1 BIM模型建立及圖紙繪制

BIM模型設(shè)計采用三維獨(dú)立空間設(shè)計方案，具備獨(dú)立模型數(shù)據(jù)演示功能，相關(guān)參數(shù)信息通過計算機(jī)的輸入調(diào)整，可有效控制BIM建筑模型結(jié)構(gòu)變化方向。如在實際的模型建設(shè)階段，未能設(shè)置有關(guān)的建筑參數(shù)，亦可采用數(shù)據(jù)庫內(nèi)信息進(jìn)行建模設(shè)計。相比于二維空間模型建立應(yīng)用，三維獨(dú)立空間不僅立體化成像能力更強(qiáng)，且信息展示及讀取更為全面，包括單元結(jié)構(gòu)設(shè)計的構(gòu)件類型、尺寸、材料及數(shù)量等多項信息，可為技術(shù)人員提供全面的信息參考幫助。由于BIM模型基于計算機(jī)信息成像技術(shù)開發(fā)設(shè)計，所以技術(shù)應(yīng)用可控性較高，能夠隨時根據(jù)工程設(shè)計要求，對圖紙繪制內(nèi)容進(jìn)行更變，使BIM技術(shù)設(shè)計應(yīng)用整體性更強(qiáng)。早期階段建筑圖紙繪制以CAD技術(shù)為主，隨著技術(shù)應(yīng)用條件的越發(fā)苛刻，CAD技術(shù)已難以有效的滿足現(xiàn)代建筑設(shè)計需要，繼而成為BIM技術(shù)應(yīng)用的一種輔助技術(shù)時段，通過前期BIM技術(shù)建模數(shù)據(jù)，可運(yùn)用CAD技術(shù)對二維圖紙、構(gòu)件及數(shù)量表等參數(shù)進(jìn)行導(dǎo)出修改，實現(xiàn)BIM技術(shù)與CAD技術(shù)應(yīng)用的一體化融合。

2.2 工程設(shè)計及施工設(shè)計協(xié)調(diào)

BIM技術(shù)條件應(yīng)用下的裝配式建筑設(shè)計施工雖然有效將傳統(tǒng)繁瑣的工程設(shè)計流程進(jìn)行優(yōu)化，但必要的施工項目仍需在建筑裝配拼裝施工階段予以應(yīng)用，繼而需要在施工設(shè)計階段，對有關(guān)的工程項目內(nèi)容進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，避免出現(xiàn)工程項目施工矛盾及項目施工秩序混亂問題。BIM技術(shù)不是傳統(tǒng)意義的計算機(jī)軟件控制技術(shù)，它是一種完善的技術(shù)應(yīng)用平臺，為工程施工設(shè)計、技術(shù)處理等構(gòu)筑了堅固的技術(shù)壁壘。所以在工程施工設(shè)計協(xié)調(diào)方面，可采用BIM技術(shù)平臺工程周期計算模版，對工程施工技術(shù)應(yīng)用及施工方向類似的工程項目進(jìn)行規(guī)劃，在保障工程施工質(zhì)量的前提下，將部分工程進(jìn)行刪減與合并，實現(xiàn)多項施工工程作業(yè)的協(xié)調(diào)處理，一方面在節(jié)省工程施工成本的同時，也有效解決工程項目施工矛盾對沖問題。

2.3 工程量統(tǒng)計及造價管理

傳統(tǒng)工程量計算及造價管理需要消耗的人力資源及物力資源較多，且實際成本較高，技術(shù)應(yīng)用時間周期較長。而BIM技術(shù)由于采用智能化及自動化的電子運(yùn)算，可在短期內(nèi)完成大量的工程統(tǒng)計造價管理工作任務(wù)，并可將工程造價管理及工程量控制錯誤率控制在0.1%以下，有效解決工程造價管理核算及預(yù)算不準(zhǔn)確問題，為后續(xù)階段工程建設(shè)的順利進(jìn)行，提供實際參考，同時為工程造價管理內(nèi)容的修正及修改預(yù)留了大量可用時間，使工程造價管理及工程量統(tǒng)計內(nèi)容可與工程施工建設(shè)設(shè)計項目步調(diào)一致。

3 裝配式建筑生產(chǎn)階段的BIM技術(shù)應(yīng)用

裝配式建筑生產(chǎn)階段BIM技術(shù)應(yīng)用主要有兩個方面。首先是構(gòu)件的生產(chǎn)制作，由于裝配式建筑建設(shè)應(yīng)用對構(gòu)件參數(shù)規(guī)格精細(xì)度要求較高，所以對于構(gòu)件生產(chǎn)數(shù)據(jù)的控制，可由BIM技術(shù)進(jìn)行代替。為降低成本，現(xiàn)階段裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)均由第三方生產(chǎn)商進(jìn)行生產(chǎn)管理，傳統(tǒng)的構(gòu)件生產(chǎn)對相關(guān)數(shù)據(jù)信息內(nèi)容的整理并不準(zhǔn)確，導(dǎo)致后續(xù)階段構(gòu)件生產(chǎn)難度較高，施工階段對構(gòu)件的使用存在部分實際缺陷，需要進(jìn)行二次返工加工處理，在此過程中進(jìn)行工程成本增加，構(gòu)件生產(chǎn)制作效益大打折扣。BIM技術(shù)能夠針對不同的特殊構(gòu)件結(jié)構(gòu)，對數(shù)據(jù)信息做詳細(xì)化處理，盡可能的對第三方生產(chǎn)企業(yè)提供完善的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，以此提高裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量及應(yīng)用有效性。其次是構(gòu)件的運(yùn)輸與倉儲管理。早期階段的構(gòu)件運(yùn)輸主要由第三方單位承擔(dān)相關(guān)工作，部分工作內(nèi)容細(xì)節(jié)性問題處理不佳，促使構(gòu)件在運(yùn)輸及倉儲過程中出現(xiàn)壞損及老化等質(zhì)量問題。BIM技術(shù)綜合兼容性較高，可在生產(chǎn)企業(yè)構(gòu)件運(yùn)輸及倉儲方面，提供RFID芯片數(shù)據(jù)共享反饋，通過對RFID芯片構(gòu)件類型及材質(zhì)等相關(guān)內(nèi)容的獲取，有效的控制構(gòu)件運(yùn)輸過程及倉儲管理，利用BIM平臺及RFID芯片技術(shù)融合保障裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)符合建筑設(shè)計及施工使用需要。

4 裝配式建筑施工階段的BIM技術(shù)應(yīng)用

裝配式建筑施工階段BIM技術(shù)應(yīng)用并非是單一的技術(shù)體系，而是多元的技術(shù)應(yīng)用模式，需要輔以RFID芯片信息處理技術(shù)、3D建模技術(shù)、4D建模技術(shù)及5D建模技術(shù)等多種技術(shù)類型開展施工階段控制設(shè)計工作，以此保障相關(guān)施工作業(yè)與預(yù)期工程規(guī)劃保持一致，確保工程施工作業(yè)的科學(xué)性及合理性。

4.1 施工模擬仿真

裝配式建筑施工對工程作業(yè)機(jī)械化標(biāo)準(zhǔn)要求較高，且需要具備良好的現(xiàn)代施工工藝技術(shù)能力，施工內(nèi)容根據(jù)工程施工設(shè)計的不同有多個分支，不同的工程分支內(nèi)相關(guān)工作項目安全系數(shù)及管理標(biāo)準(zhǔn)差異化明顯，需要在裝配吊裝、垂直機(jī)械施工及施工現(xiàn)場材料運(yùn)輸管理等方面，利用BIM技術(shù)對工程施工過程進(jìn)行仿真模擬，以便通過模擬對可能存在的潛在風(fēng)險及相關(guān)工程施工問題予以解決，使工程施工作業(yè)安全性及時效性得以保障，為工程成本的控制與工程質(zhì)量的提升創(chuàng)設(shè)有利的技術(shù)模擬應(yīng)用條件。

4.2 施工質(zhì)量進(jìn)度成本控制

BIM技術(shù)在施工質(zhì)量進(jìn)度成本控制方面，需要結(jié)合RFID芯片數(shù)據(jù)處理技術(shù)加以完善，采用質(zhì)量數(shù)據(jù)對等分析與施工流程的RFID芯片數(shù)據(jù)追蹤，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的實時監(jiān)控，并與3DBIM模型轉(zhuǎn)換端口相連接，針對不同的施工技術(shù)質(zhì)量問題進(jìn)行修正，而后將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送至4DBIM可視化模型，引入資源維度控制降低工程資源運(yùn)用成本，與此同時形成5DBIM建模，實現(xiàn)對施工進(jìn)度及施工質(zhì)量的控制，使裝配式設(shè)計施工的BIM技術(shù)充分發(fā)揮管理控制優(yōu)勢，為未來階段裝配式建筑設(shè)計應(yīng)用發(fā)展創(chuàng)造科技管理環(huán)境。

5 結(jié)語

綜上所述，裝配式建筑設(shè)計施工的BIM技術(shù)應(yīng)用并非單一的軟件技術(shù)控制模版，而是龐大的技術(shù)控制應(yīng)用平臺，通過技術(shù)建模，模型分析及工程施工流程模擬等，實現(xiàn)對裝配式建筑施工管理的前期階段擬真化控制優(yōu)化，進(jìn)而為后續(xù)階段工程施工技術(shù)、管理等相關(guān)方面問題的解決夯實技術(shù)基礎(chǔ)。

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