基于BIM技術(shù)的裝配式建筑應(yīng)用研究

文/趙陸宇、高瑞深、孫毅博、盧俊芳、陳誠(chéng) 河南五建建設(shè)集團(tuán)有限公司 河南鄭州 450007

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提高，傳統(tǒng)建筑的弊端逐漸暴露，裝配式建筑項(xiàng)目能夠很好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)建筑的弱點(diǎn)，該建筑所用到的構(gòu)件幾乎都來自工廠，構(gòu)件生產(chǎn)出成品后再由專門工作者將其送到施工現(xiàn)場(chǎng)，隨后由工作人員對(duì)構(gòu)件進(jìn)行拼裝，由此可見，當(dāng)前建筑業(yè)逐漸向智能化以及多樣化方向邁進(jìn)。BIM 是現(xiàn)代建筑行業(yè)必不可少的技術(shù)，是建筑信息行業(yè)的靈魂。實(shí)踐表明，在裝配式建筑項(xiàng)目中融入BIM 技術(shù)因素，能夠從整體上提升項(xiàng)目效率以及質(zhì)量水平，使建筑業(yè)變得更加環(huán)保和節(jié)能。

1、裝配式建筑的特點(diǎn)

1.1 建筑工期較短

裝配式建筑的首要特點(diǎn)就是工程周期較短。具體表現(xiàn)為：

（1）裝配式建筑在實(shí)際的施工過程中，和傳統(tǒng)的技術(shù)相比較，工期可以縮短約70%，最快可以在一周之內(nèi)建好一層樓；（2）目前，裝配式技術(shù)主要被應(yīng)用在建筑的外墻保溫和抹灰環(huán)節(jié)，施工流程較為完善，因此，施工周期較短，可以有效節(jié)約施工成本，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。

1.2 對(duì)環(huán)境污染較小

在實(shí)際的建筑建設(shè)過程中，通常情況下都會(huì)涉及混凝土、沙子、水泥等施工材料的現(xiàn)場(chǎng)攪拌和堆砌工作，故而對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)周圍的環(huán)境污染也較大。例如，粉塵污染和施工垃圾污染。而裝配式建筑和傳統(tǒng)建筑相比較，在施工過程中是直接進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝配和連接的，因此，對(duì)環(huán)境的污染也較小。

2、現(xiàn)階段裝配式建筑施工存在的主要問題

2.1 施工安裝效率相對(duì)較低

與以往的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)相對(duì)比，無論在安裝技術(shù)還是項(xiàng)目管理方面，其和裝配式混凝土結(jié)構(gòu)之間存在著十分明顯的差異。對(duì)于裝配式建筑而言，吊裝與拼接吊裝等過程相對(duì)復(fù)雜，要是不能熟悉其整個(gè)施工過程，就會(huì)延長(zhǎng)作業(yè)周期或是低于傳統(tǒng)的混凝土施工模式。因此裝配式建筑，一定要確保其安裝過程與統(tǒng)籌布置的科學(xué)性合理性，特別是構(gòu)件運(yùn)輸、作業(yè)面安裝、儲(chǔ)存管理、運(yùn)輸?shù)戎T多方面，只有這樣才可以降低人工作業(yè)量，不然會(huì)浪費(fèi)大量的安裝時(shí)間，由此也難以呈現(xiàn)施工時(shí)間短這一重要優(yōu)勢(shì)。

2.2 配件生產(chǎn)質(zhì)量存在問題

裝配式建筑工程的質(zhì)量和配件生產(chǎn)的質(zhì)量息息相關(guān)，但是，就目前我國(guó)裝配式建筑施工管理的實(shí)際現(xiàn)狀來看，配件的生產(chǎn)質(zhì)量還存在一定問題。例如，施工企業(yè)沒有注意控制配件的生產(chǎn)質(zhì)量；缺乏完善的配件質(zhì)量檢測(cè)制度和在配件保養(yǎng)上不夠規(guī)范，在很大程度上也降低了裝配式建筑工程的施工質(zhì)量。

2.3 項(xiàng)目有關(guān)參與方之間難以體現(xiàn)協(xié)同性

實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化是裝配式建筑的終極目標(biāo)，而若想實(shí)現(xiàn)就需要確保系統(tǒng)的完整性，并將其貫穿于建筑生命周期的每一階段。除此之外，與傳統(tǒng)建筑不同的是，裝配式建筑針對(duì)項(xiàng)目所涉及的所有環(huán)節(jié)與參與方提出更高的協(xié)同需求，要是在信息傳遞在某一環(huán)節(jié)中存在出偏差，則很容易拉低施工效率。因此，項(xiàng)目的協(xié)同度偏低也是制約裝配式建筑發(fā)展的主要原因之一。

3、BIM 技術(shù)在裝配式建筑施工中部分應(yīng)用分析

3.1 BIM 應(yīng)用于裝配式建筑施工過程模擬

在實(shí)際工程中，能夠通過軟件的施工模擬技術(shù)，演示出施工工程中可能存在的缺陷，便于及時(shí)調(diào)整施工方案，避免施工事故，減少資源浪費(fèi)。比如在吊裝預(yù)制裝配式建筑構(gòu)件時(shí)，在構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)吊裝管理方面也可以利用BIM 軟件，以通過在施工計(jì)劃中寫入構(gòu)件屬性的方式來構(gòu)建管理模型，結(jié)合吊裝方案來模擬施工。明確制定施工方案之后，工作人員就能夠通過平板手持設(shè)備對(duì)工程項(xiàng)目全程施工進(jìn)行輔助管理。在模擬施工中，塔吊的工作范圍和整個(gè)工地各運(yùn)輸路線的計(jì)劃都要考慮，以及各施工環(huán)節(jié)的銜接配合都應(yīng)在設(shè)計(jì)階段提前計(jì)劃完善，以此保證各構(gòu)件的裝配質(zhì)量。在模擬施工過程中，要綜合施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地模型、施工項(xiàng)目結(jié)構(gòu)模型和施工計(jì)劃等內(nèi)容，通過BIM軟件制作具備時(shí)間節(jié)點(diǎn)按施工計(jì)劃順序銜接各施工階段的模擬動(dòng)畫，能將項(xiàng)目施工過程更加直觀的表達(dá)出來。

3.2 對(duì)工程施工質(zhì)量與成本的控制

從項(xiàng)目水平以及成本方面來看，單單使用BIM 技術(shù)是不夠的，還需要借助RFID 芯片數(shù)據(jù)技術(shù)的支持，以此全面把握施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀況。將其與3DBIM 模型轉(zhuǎn)換端口連接起來，派出專門工作者觀察項(xiàng)目各個(gè)環(huán)節(jié)的施工狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并為此提出切合實(shí)際的解決方案，隨后進(jìn)一步優(yōu)化處理這部分?jǐn)?shù)據(jù)，在資源維度控制方法的支持下，進(jìn)一步控制項(xiàng)目成本。在此期間，構(gòu)建專門的5DBIM 數(shù)據(jù)建模，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程質(zhì)量和進(jìn)度的控制，充分發(fā)揮技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

3.3 BIM 和射頻識(shí)別技術(shù)對(duì)建筑構(gòu)件的協(xié)同管理

協(xié)同性也是BIM 技術(shù)主要的特點(diǎn)之一，借助協(xié)同平臺(tái)，項(xiàng)目參與方就能夠?qū)?xiàng)目的實(shí)施進(jìn)度進(jìn)行及時(shí)跟蹤，實(shí)現(xiàn)施工信息及時(shí)分享。協(xié)同平臺(tái)的出現(xiàn)使得信息傳遞的更為高效與無損，能夠突破信息傳遞的“孤島效應(yīng)”，加強(qiáng)參與方之間的溝通效率，在很大程度上提高項(xiàng)目實(shí)際效益。將無線射頻識(shí)別技術(shù)和BIM 技術(shù)有效結(jié)合，預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)廠商可以從包含BIM 構(gòu)件模型中汲取構(gòu)件的尺寸、品質(zhì)等相關(guān)信息，之后在構(gòu)件中添加射頻識(shí)別芯片，該芯片里主要有其生產(chǎn)日期、安裝位置等。將基于BIM 技術(shù)的協(xié)同平臺(tái)融入無線射頻技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)中，能夠?qū)崟r(shí)掌握構(gòu)件的實(shí)際運(yùn)輸與安裝情況。在構(gòu)件出廠之后，只需要對(duì)車輛芯片進(jìn)行掃描，BIM 協(xié)同管理平臺(tái)就可以呈現(xiàn)車輛的運(yùn)輸信息，有利于人員對(duì)于構(gòu)件實(shí)際運(yùn)輸情況加以把握。通過這一平臺(tái)，預(yù)制構(gòu)件的相關(guān)生產(chǎn)廠商能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行檢查，看生產(chǎn)加工過程是否存在錯(cuò)誤，與此同時(shí)有關(guān)設(shè)計(jì)人員也能夠在反饋信息中對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)信息加以核查。通過BIM 協(xié)同平臺(tái)與射頻識(shí)別技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)從構(gòu)件乃至于整個(gè)施工過程的信息共享與協(xié)同管理。

3.4 BIM 應(yīng)用于裝配式建筑碰撞檢測(cè)

碰撞檢測(cè)就是應(yīng)用BIM 軟件對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的各項(xiàng)管線布置碰撞進(jìn)行檢查。對(duì)建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙范圍內(nèi)的管線布設(shè)與建筑、結(jié)構(gòu)平面布置和豎向高程相協(xié)調(diào)的三維協(xié)同設(shè)計(jì)工作進(jìn)行完善，為防止實(shí)際工程中各構(gòu)件存在空間沖突，最大程度的減少碰撞，在設(shè)計(jì)階段做好碰撞檢測(cè)能夠防止錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)方案應(yīng)用于施工階段，給項(xiàng)目工程帶來不必要的損失。

結(jié)語：

綜上所述，新時(shí)期下，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，我國(guó)的BIM 技術(shù)在裝配式工程施工管理中的應(yīng)用程度也越來越高，在一定程度上也促進(jìn)了我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展繁榮。基于BIM 技術(shù)的重要優(yōu)勢(shì)作用，我國(guó)裝配式工程施工企業(yè)應(yīng)該加大對(duì)BIM 技術(shù)的資金投入，實(shí)現(xiàn)BIM 技術(shù)在裝配式建筑施工管理中的優(yōu)化應(yīng)用，進(jìn)而提高管理水平，促進(jìn)企業(yè)的持續(xù)發(fā)展。