應(yīng)用BIM技術(shù)建造裝配式建筑全過程的信息化管理方法

王雷

摘要：新時(shí)期，為全面提升裝配式建筑項(xiàng)目開發(fā)的可行性，應(yīng)當(dāng)合理應(yīng)用BIM技術(shù)，發(fā)揮出BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與價(jià)值，不斷優(yōu)化裝配式建筑開發(fā)流程、管理模式、運(yùn)行機(jī)制，提高裝配式建筑工程開發(fā)的整體經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);裝配式建筑;全過程;信息化管理方法

中圖分類號(hào)：TU756

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）是集成信息技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)的現(xiàn)代化制造技術(shù)，是傳統(tǒng)技術(shù)的創(chuàng)新整合，在制造行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。隨著裝配式建筑的發(fā)展，建筑行業(yè)朝著信息化智能化和工業(yè)化的方向發(fā)展。將CIMS應(yīng)用于裝配式建筑施工中，可以優(yōu)化BIM技術(shù)的應(yīng)用，創(chuàng)新發(fā)展路徑。

1BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑建造的優(yōu)勢(shì)

1.1有利于模擬施工提升效率

BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計(jì)和施工中具有許多優(yōu)勢(shì)，可以模擬施工，提高施工效率。在傳統(tǒng)的裝配式建筑施工中，受技術(shù)和部門合作的限制，需要依靠大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行;在工程項(xiàng)目的仿真試驗(yàn)中，存在實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和可行性低的問題。應(yīng)用BIM技術(shù)可以通過建立模型完成三維仿真測(cè)試，保證數(shù)據(jù)本身的全面性和可靠性。

1.2有利于碰撞設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)

管道施工是裝配式建筑工程施工中的重要組成部分，可以保證工程后期的應(yīng)用功能。在管道的實(shí)際施工中，涉及大量線路、區(qū)域和路徑，很容易發(fā)生碰撞。碰撞是管道工程建設(shè)中常見的問題，容易導(dǎo)致工程維修和停工，為工程埋下質(zhì)量安全隱患。應(yīng)用BIM技術(shù)可以得到有效減少管道碰撞問題，因?yàn)锽IM技術(shù)可以有效地測(cè)試碰撞問題，根據(jù)結(jié)果優(yōu)化管道設(shè)計(jì)，有效地提高施工質(zhì)量。

1.3有利于可視觀察減少誤差

傳統(tǒng)建筑工程裝配施工借助平面設(shè)計(jì)完成設(shè)計(jì)工作，業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)量較大、周期較長(zhǎng)、錯(cuò)誤率較大。施工周期較長(zhǎng)時(shí)，容易加劇工程的整體成本，不利于企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用BIM技術(shù)可以觀察到實(shí)際效果，結(jié)合實(shí)際效果對(duì)工程設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，將工程設(shè)計(jì)的誤差降到最低。在目視觀察過程中，可以為工程后期相關(guān)預(yù)制件的生產(chǎn)安裝提供數(shù)據(jù)，保證后續(xù)工程施工的準(zhǔn)確性。

2應(yīng)用BIM技術(shù)建造裝配式建筑全過程的信息化管理方法

2.1 優(yōu)選裝配式建筑施工方案

通過將傳統(tǒng)建筑工程與裝配式建筑項(xiàng)目進(jìn)行比較可知，裝配式建筑項(xiàng)目開發(fā)建造時(shí)，類似于“搭積木”的形式，對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化安裝。在實(shí)際預(yù)制構(gòu)件安裝階段，需要投入很多機(jī)械設(shè)備，如起重機(jī)械、約束機(jī)械、安裝設(shè)備、施工機(jī)械等。為有效提升裝配式建筑的整體開發(fā)可行性與有效性，應(yīng)當(dāng)合理應(yīng)用BIM技術(shù)，不斷優(yōu)化裝配式建筑施工方案，有效提升預(yù)制構(gòu)件的整體安裝效率。在對(duì)預(yù)制構(gòu)件的安裝流程進(jìn)行具體優(yōu)化時(shí)，應(yīng)當(dāng)從以下工作環(huán)節(jié)入手，如構(gòu)件運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存、二次搬運(yùn)、起重機(jī)械，保證預(yù)制構(gòu)件安裝的整體質(zhì)量與安全。通過專項(xiàng)有效的優(yōu)化處理，可減少二次搬運(yùn)工作量，提高機(jī)械設(shè)備的使用整體效率。

2.2進(jìn)行裝配式建筑的碰撞檢測(cè)

在以往的建筑項(xiàng)目開發(fā)建造時(shí)，為事前檢測(cè)建造方案的可行性，主要依靠平面施工圖紙會(huì)審的方式，對(duì)建造方案可行性進(jìn)行評(píng)估，由于信息交互、專業(yè)差異等因素，平面施工圖紙會(huì)審工作效果較差。為此，在裝配式建筑碰撞檢測(cè)工作開展階段，應(yīng)當(dāng)合理應(yīng)用BIM技術(shù)，發(fā)揮出該技術(shù)的可視化功能優(yōu)勢(shì)，將各個(gè)專業(yè)進(jìn)行聯(lián)合，如結(jié)構(gòu)、給排水、機(jī)電、消防、地基、設(shè)備、電氣等，對(duì)建筑模型進(jìn)行全面深度的碰撞檢測(cè)分析。

開展實(shí)際碰撞檢測(cè)分析工作時(shí)，若發(fā)現(xiàn)建造方案存在隱患，則需要對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行及時(shí)優(yōu)化調(diào)整，有效規(guī)避施工中的管道拆卸問題，為工程建設(shè)進(jìn)度提供安全保障，提高整體的施工質(zhì)量。裝配式建筑進(jìn)行BIM模型碰撞檢測(cè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意以下方面：一是裝配式建筑中專業(yè)管道、專業(yè)構(gòu)件之間的碰撞與沖突;二是裝配式構(gòu)件之間的碰撞檢測(cè)。為保證碰撞檢測(cè)工作開展的可行性，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行碰撞檢測(cè)工作流程。如在各專業(yè)建構(gòu)BIM模型后，應(yīng)當(dāng)基于SolidWorks軟件的支持，對(duì)各個(gè)專業(yè)模型進(jìn)行整合，建成裝配式建筑BIM模型，并利用Navisworks碰撞檢測(cè)功能進(jìn)行全面檢查。在具體檢查過程中，一旦出現(xiàn)碰撞與沖突，具體碰撞部位就會(huì)快速突顯出來(lái)，并自動(dòng)生成相應(yīng)的調(diào)整建議，快速有效解決碰撞沖突。在檢測(cè)預(yù)制構(gòu)件時(shí)，應(yīng)當(dāng)檢查預(yù)制構(gòu)件與其他專業(yè)管道之間的沖突，評(píng)估預(yù)制構(gòu)件能否安全順利安裝。例如，裝配式建筑中將預(yù)制主梁與次梁進(jìn)行連接時(shí)，應(yīng)當(dāng)在梁上進(jìn)行開槽處理。若開槽的尺寸與位置出現(xiàn)偏差，將對(duì)主梁與次梁之間的連接造成不利影響。

2.3基于BIM技術(shù)的施工模擬

裝配式建筑施工的特點(diǎn)是裝配精度要求高，構(gòu)件種類和數(shù)目多，現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件吊裝量大。如果沒有直觀準(zhǔn)確的技術(shù)交底，那么吊裝過程中極易發(fā)生構(gòu)件操作失誤而相互碰撞，產(chǎn)生尺寸偏差，影響施工質(zhì)量。而施工模擬具有預(yù)知、交互與優(yōu)化的作用。應(yīng)用BIM模擬建造技術(shù)對(duì)擬定的施工方案進(jìn)行預(yù)演，有助于管理者提前發(fā)現(xiàn)和解決問題，排除現(xiàn)場(chǎng)施工隱患，優(yōu)化施工工序，減少不必要的損失。同時(shí)，BIM模型加載時(shí)間參數(shù)能對(duì)施工階段進(jìn)行4D動(dòng)態(tài)模擬，實(shí)現(xiàn)施工工期的精準(zhǔn)估算，均衡優(yōu)化資源配置，以及矯正偏差工期和調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃。同時(shí)，還可以利用BIM施工策劃軟件，根據(jù)優(yōu)化后的進(jìn)度計(jì)劃模擬場(chǎng)地布置，合理規(guī)劃施工場(chǎng)地的道路、管線、材料、設(shè)備等位置，滿足施工現(xiàn)場(chǎng)安全文明標(biāo)準(zhǔn)。此外，BIM三維模型在加載時(shí)間參數(shù)的基礎(chǔ)上，可繼續(xù)加載費(fèi)用參數(shù)，形成5D數(shù)據(jù)模型。該模型可根據(jù)裝配式建筑的特點(diǎn)快速分析和分類統(tǒng)計(jì)工程量，然后利用軟件插件完成定額套用，最后結(jié)合時(shí)間參數(shù)，實(shí)現(xiàn)工程成本的實(shí)時(shí)計(jì)算和動(dòng)態(tài)控制。

2.4預(yù)制生產(chǎn)系統(tǒng)

預(yù)制生產(chǎn)系統(tǒng)的主要功能是管理構(gòu)件生產(chǎn)全生命周期，可以對(duì)裝配式構(gòu)件進(jìn)行分類編碼，輸入和定義構(gòu)件信息。利用設(shè)計(jì)圖紙可以開展梁族、板族、柱族、預(yù)留件族、附加構(gòu)件族等裝配式構(gòu)件族庫(kù)的開發(fā)作業(yè)。圖庫(kù)中可以包含所有構(gòu)件節(jié)點(diǎn)族，在應(yīng)用過程中點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)能夠出現(xiàn)相關(guān)屬性信息對(duì)話框，有利于工作人員根據(jù)裝配式建筑的實(shí)際要求對(duì)相關(guān)的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，構(gòu)件族可以根據(jù)調(diào)整后的參數(shù)變化進(jìn)行自動(dòng)更新。構(gòu)件庫(kù)應(yīng)用過程中，可以提取構(gòu)件三維幾何、物理以及屬性信息，根據(jù)裝配式建筑的建造要求制定構(gòu)件生產(chǎn)計(jì)劃。制定構(gòu)件生產(chǎn)計(jì)劃的過程中，可以掌握構(gòu)件生產(chǎn)信息，如生產(chǎn)工序、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)材料以及生產(chǎn)進(jìn)度等。在此基礎(chǔ)上可以構(gòu)建3D化的生產(chǎn)過程模型，根據(jù)制定的生產(chǎn)計(jì)劃對(duì)3D模型進(jìn)行劃分，編制相應(yīng)的擴(kuò)展數(shù)據(jù)接口，將3D模型中各個(gè)生產(chǎn)階段輸入相應(yīng)的進(jìn)度計(jì)劃中，以生產(chǎn)進(jìn)度為基礎(chǔ)形成4D信息模型。4D信息模型包含構(gòu)建的三維幾何信息材料信息以及生產(chǎn)進(jìn)度信息，對(duì)預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)起管理作用。

2.5危險(xiǎn)區(qū)域管理

在危險(xiǎn)區(qū)域管理時(shí)，應(yīng)當(dāng)基于BIM技術(shù)的支持，實(shí)現(xiàn)對(duì)參建人員的動(dòng)態(tài)管理，如在參建人員的安全帽中植入GPS定位芯片，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一位參建人員的作業(yè)活動(dòng)區(qū)域，及時(shí)對(duì)參建人員的工作約束指導(dǎo)，保證各項(xiàng)工作開展的有效性。

結(jié)束語(yǔ)

發(fā)展裝配式建筑無(wú)疑是建筑業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、信息化的有效途徑之一。但就目前來(lái)看，無(wú)論在理論上還是實(shí)踐上，裝配式建筑的整體性和安全性都不如現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，而且造價(jià)也比后者高出20%左右，單純依靠政府政策激勵(lì)來(lái)推動(dòng)裝配式建筑的應(yīng)用和發(fā)展并非長(zhǎng)久之計(jì)。BIM與裝配式相契合的特點(diǎn)，使它成為解決裝配式建筑缺陷的有效方案。事實(shí)上，基于全生命周期分析，當(dāng)前對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用可以使裝配式建筑等同于現(xiàn)澆，甚至獲得更好的效益。

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