BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用價(jià)值分析

田田

安徽省建筑設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司 安徽 合肥 230000

引言

裝配式建筑結(jié)構(gòu)在施工形式上與傳統(tǒng)建筑有所不同，改變了原有在施工現(xiàn)場配比混凝土并澆筑的形式，轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)先將混凝土建筑構(gòu)件生產(chǎn)完成后再送至施工現(xiàn)場直接裝配。包含施工中涉及陽臺(tái)、立柱、隔板、梁等構(gòu)件，直接在施工現(xiàn)場拼裝即可。在安裝方面只需通過構(gòu)件預(yù)留的孔洞和鋼筋匹配后再灌漿澆筑即可完成。裝配施工形式工期短、工藝簡單、環(huán)境影響小、施工成本低，因此具有較廣泛發(fā)展空間。BIM技術(shù)是建立在3D基礎(chǔ)上的數(shù)字模型，通過將建設(shè)項(xiàng)目信息加以改進(jìn)實(shí)現(xiàn)技術(shù)支撐，屬于建筑信息模型技術(shù)，可極大提升工作效率，并讓內(nèi)部工作結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化，提升施工的安全保障。本文以裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工和BIM技術(shù)為主線展開相關(guān)討論。

1 裝配式建筑工程

1.1 裝配式建筑工程的概述

裝配式建筑在設(shè)計(jì)建筑階段已經(jīng)對建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行選擇預(yù)制，并且規(guī)定了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裝配工藝，最終在個(gè)體建筑施工階段進(jìn)行構(gòu)件的組裝來進(jìn)行裝配施工。通過裝配式的施工方式，提高了整體建筑的施工效率。實(shí)現(xiàn)裝配式施工，最主要的是需要在建筑工程施工開始之前就對需要裝配的構(gòu)件設(shè)計(jì)完畢，這就要求設(shè)計(jì)者能夠把握整體的建筑設(shè)計(jì)，避免在后期組裝裝配時(shí)產(chǎn)生不匹配不適用的情況。構(gòu)件由工廠進(jìn)行生產(chǎn)，其成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)，降低了工程施工的成本，提高了資源的合理利用。除了成本的減少之外，運(yùn)輸和施工難度也有所降低。建筑施工所需配件都較龐大，且不方便運(yùn)輸，但是運(yùn)輸結(jié)構(gòu)構(gòu)件顯然要比傳統(tǒng)的配件更容易操作。而且通常運(yùn)至建筑施工場所后再開始進(jìn)行組裝，減少了工人的工作量，降低了實(shí)際操作的復(fù)雜性。可以說裝配式建筑工程滿足了當(dāng)今任何行業(yè)都在要求的高效性與可持續(xù)發(fā)展，成為推動(dòng)建筑行業(yè)持續(xù)快速發(fā)展的一個(gè)重要力量[1]。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

所謂的BIM技術(shù)其實(shí)被稱為建筑信息模型。該項(xiàng)目的各個(gè)信息都是以建筑的模型作為基礎(chǔ)的，并且通過對相關(guān)的軟件進(jìn)行一定程度上的使用后對建筑進(jìn)行建立，使得模型得以成型，從而指導(dǎo)建筑的施工。在設(shè)計(jì)以及施工的過程當(dāng)中、施工的后期所出現(xiàn)的運(yùn)營階段，以及管理階段等進(jìn)行一定程度上的宏觀調(diào)控。我們可以使得在建筑的操作過程當(dāng)中，變得可視化并且更加的立體和宏觀。我們能夠清晰的監(jiān)控項(xiàng)目，這樣就可以對設(shè)計(jì)的整個(gè)環(huán)節(jié)以及對于項(xiàng)目的整個(gè)施工過程進(jìn)行一定程度上的宏觀把控。這就使得項(xiàng)目在進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工以及最后的運(yùn)營和收尾工作變得更加的清晰、具體以及富有直觀性；BIM技術(shù)可以使得項(xiàng)目更加具有協(xié)調(diào)性。BIM技術(shù)是可以對施工現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行相對全面的還原和模擬的，也就使得我們對于項(xiàng)目可以進(jìn)行一定程度上的預(yù)測，進(jìn)而也就能夠?qū)τ陧?xiàng)目在實(shí)際施工中可能會(huì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行全面的協(xié)調(diào)與調(diào)整。而且可以在一定程度上，在項(xiàng)目施工過程當(dāng)中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行有效的規(guī)避。

2 BIM應(yīng)用價(jià)值要點(diǎn)分析

2.1 落實(shí)提升資源利用率

BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用價(jià)值和優(yōu)勢主要體現(xiàn)在顯著提升資源的利用率，裝配式建筑的方案策劃環(huán)節(jié)以及設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是整個(gè)項(xiàng)目的準(zhǔn)備階段，方案策劃以及設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是否科學(xué)合理將直接決定著工程的經(jīng)濟(jì)性、適用性以及整體質(zhì)量。所以在裝配式建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)注重控制成本，提升各種資源的利用率，而BIM技術(shù)則將會(huì)促進(jìn)工程成本控制工作的有序開展。對于傳統(tǒng)的常規(guī)設(shè)計(jì)手段來說，雖然也會(huì)涉及裝配技術(shù)以及造價(jià)控制等關(guān)鍵內(nèi)容。但是不可否認(rèn)，由于依然存在技術(shù)和成本控制不專業(yè)、不合理的現(xiàn)象，導(dǎo)致裝配式建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)工作未能達(dá)到理想效果。但是在采用BIM技術(shù)后會(huì)落實(shí)優(yōu)化完善傳統(tǒng)裝配式建筑設(shè)計(jì)中存在的薄弱環(huán)節(jié)，顯著提升裝配式建筑工程的經(jīng)濟(jì)性以及可行性，還會(huì)模擬設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)一步把市場材料價(jià)格、工作人員費(fèi)用等輸入在BIM系統(tǒng)當(dāng)中，通過這種手段來達(dá)到專業(yè)的工程造價(jià)控制，在本質(zhì)上降低整體成本，這對顯著提升工程的成本管理效率以及整體項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益有著深遠(yuǎn)影響[2]。

2.2 優(yōu)化完善裝配式建筑

設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)會(huì)直接決定裝配式建筑是否順利開展，對工程造價(jià)以及工程的整體質(zhì)量產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。對于傳統(tǒng)的裝配式建筑來說，其主要是在CAD軟件中落實(shí)完成的，以至于在這一工作背景下，部分工作人員很難全面細(xì)致的對設(shè)計(jì)圖紙全面掌握，以至于技術(shù)交底存在的限制因素，而在采用BIM技術(shù)時(shí)，會(huì)在第一時(shí)間掌握設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中所存在的薄弱環(huán)節(jié)，及時(shí)指出以及調(diào)整。BIM技術(shù)的采用會(huì)落實(shí)建筑模型可視化，讓工作人員更加準(zhǔn)確地理解所設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容，采用建筑模型的可視化來全面掌握工程的個(gè)性化需求，在開展必要的設(shè)計(jì)審核來進(jìn)一步明確設(shè)計(jì)意圖。需要注意的是，在實(shí)際的實(shí)踐中如果發(fā)現(xiàn)存在不合理以及不專業(yè)的問題，應(yīng)采取有效手段落實(shí)改正來顯著提升設(shè)計(jì)方案的整體效果。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用措施

3.1 設(shè)計(jì)階段

在BIM建模軟件平臺(tái)的幫助下，BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)裝配工程設(shè)計(jì)。由設(shè)計(jì)人員操作完成信息建模，將實(shí)際建筑施工提交的各項(xiàng)參數(shù)與建模軟件的相應(yīng)數(shù)據(jù)展開比較。查看實(shí)際裝配環(huán)節(jié)是否存在問題，保障建設(shè)項(xiàng)目高效順利進(jìn)展。在傳統(tǒng)建筑中依據(jù)圖紙展開平面設(shè)計(jì)屬于常態(tài)，之后再根據(jù)設(shè)計(jì)圖實(shí)施立體模型搭建，最后再根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際勘探施工結(jié)果對設(shè)計(jì)圖紙加以修改。這種工作方式難免存在技術(shù)誤差，且極大影響了設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)工作效率。在BIM技術(shù)下，設(shè)計(jì)圖紙所涉及的參數(shù)信息可被更直觀地加以模擬，無須反復(fù)修改和比較圖紙，工作效率極大提升。對于建筑設(shè)計(jì)人員而言，構(gòu)建建筑模型能夠?yàn)楹罄m(xù)工作起到重要輔助。不僅滿足實(shí)際工作需求，還可保障模型各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合實(shí)際施工數(shù)據(jù)，讓工程技術(shù)精度得以提升。可利用BIM技術(shù)的虛擬性實(shí)施仿真操作，在設(shè)計(jì)階段通過模擬應(yīng)急情況、模擬節(jié)能特性、模擬緊急疏散、模擬熱傳導(dǎo)等實(shí)驗(yàn)提升設(shè)計(jì)完善性

3.2 構(gòu)件設(shè)計(jì)制造

在裝配式建筑設(shè)計(jì)中，預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格對于整體工程來說非常重要。因此，在生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件時(shí)，生產(chǎn)廠商需要與施工隊(duì)進(jìn)行細(xì)致的商討，以確保生產(chǎn)出的預(yù)制構(gòu)件能夠正常使用。使用BIM技術(shù)可以將構(gòu)件的尺寸、材質(zhì)、數(shù)量等要求進(jìn)行明確的規(guī)定，將數(shù)據(jù)直接報(bào)給生產(chǎn)廠家，廠家根據(jù)詳細(xì)數(shù)據(jù)生產(chǎn)出完全符合要求的構(gòu)件，極大地提高構(gòu)件的利用率，減少誤差損失。在預(yù)制構(gòu)件使用時(shí)，若出現(xiàn)問題可以及時(shí)與項(xiàng)目管理者聯(lián)系修改，使構(gòu)件完全符合建筑需要，使資源配置達(dá)到最優(yōu)[3]。

3.3 施工階段

施工現(xiàn)場管理長期以來是施工管理的重要組成部分。裝配式建筑施工單位必須對施工現(xiàn)場環(huán)境實(shí)施統(tǒng)籌化全方位管理，增強(qiáng)管理嚴(yán)格性與預(yù)見性，確保預(yù)制構(gòu)建能夠合理擺放于施工現(xiàn)場，降低現(xiàn)場雜亂度，提升現(xiàn)場構(gòu)件儲(chǔ)存安全性。在傳統(tǒng)建筑施工過程中，由于預(yù)制件在類型、材質(zhì)等方面存在差異且需求數(shù)量較多，常由于編制和擺放的不規(guī)范性影響到構(gòu)件使用質(zhì)量，甚至影響施工項(xiàng)目進(jìn)度與質(zhì)量。而在BIM技術(shù)幫助下，施工現(xiàn)場管理可實(shí)現(xiàn)更精確化的安排。通過模擬管理讓各項(xiàng)細(xì)節(jié)真實(shí)有效。施工現(xiàn)場管理計(jì)劃和場地部署可在協(xié)調(diào)下統(tǒng)一完成，減少二次處理，避免出現(xiàn)操作不規(guī)范相應(yīng)問題，控制人力成本并提升工作效率。在RFID技術(shù)和BIM技術(shù)共同使用下，裝配結(jié)構(gòu)管理模式可被不斷優(yōu)化，使之更符合施工現(xiàn)場調(diào)度需求。施工各階段的實(shí)際信息可被及時(shí)了解并作出相應(yīng)控制與調(diào)整，保障裝配式建筑項(xiàng)目順利進(jìn)展。

3.4 預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場安裝

構(gòu)件完成生產(chǎn)之后，就會(huì)形成編碼，通過利用BIM平臺(tái)可以追蹤構(gòu)件安裝情況。BIM平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的數(shù)量和種類統(tǒng)計(jì)，可以按照清單內(nèi)容進(jìn)行精確地清點(diǎn)，然后施工人員可以按照不同數(shù)量和類型直接運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。通過信息控制系統(tǒng)，可以讓信息實(shí)現(xiàn)共享，便于不同的部門溝通和交流。施工現(xiàn)場中，施工人員就能利用BIM平臺(tái)，掌握所有的構(gòu)件信息，在施工現(xiàn)場做好準(zhǔn)備工作，將這些信息錄入到系統(tǒng)內(nèi)。生產(chǎn)的每一個(gè)構(gòu)件都會(huì)形成編碼，編碼代表的構(gòu)件類型，作為施工人員通過編碼就能完成安裝，然后利用手持終端儀器可以檢查具體安裝情況以及施工進(jìn)度。另外，在施工現(xiàn)場利用BIM技術(shù)，要利用信息化管理施工人員，合理地配置好所有施工人員，確保施工現(xiàn)場的有序開展。

3.5 碰撞檢測與鋼量設(shè)計(jì)

裝配式建筑難以避免的是各個(gè)部分管線與建筑部位所產(chǎn)生的碰撞情況，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)方案難以有效解決這一矛盾，不同部位的管線交接處存在重疊，以及管線交接處于建筑部位之間的距離過大都會(huì)對裝配式建筑帶來安全隱患。運(yùn)用BIM技術(shù)，可以對管線與建筑部位之間的碰撞進(jìn)行碰撞檢測并生成檢測報(bào)告，設(shè)計(jì)人員可以通過檢測報(bào)告對不同的碰撞點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記分析，改善其中存在的不足，確保裝配式建筑設(shè)計(jì)方案的可行性。另外，在裝配式建筑中，鋼材的使用與分布是建筑質(zhì)量的保障，因此在裝配式建筑中需要明確鋼材的用量以及分布位置，保障建筑的穩(wěn)定性。

4 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展望

人為的創(chuàng)造力對裝配式建筑的設(shè)計(jì)具有積極的影響，將BIM技術(shù)融入裝配式建筑形式中，不僅可以幫助設(shè)計(jì)師減輕工作壓力，縮短工時(shí)，還可以促進(jìn)美術(shù)教育的發(fā)展。借助BIM技術(shù)，可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)裝配式建筑和設(shè)計(jì)知識(shí)。裝配式建筑表現(xiàn)形式多種多樣，它們會(huì)隨著時(shí)間而改變，但是裝配式建筑的本質(zhì)不會(huì)改變。裝配式建筑的發(fā)展對建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量整體提高有著至關(guān)重要的作用。從BIM技術(shù)在裝配式建筑應(yīng)用過程中，我們可以看到，BIM技術(shù)無法完全獲得高級類別的智能化和情感智能，這導(dǎo)致了裝配式建筑設(shè)計(jì)中的BIM技術(shù)無法完全代表人腦。

5 結(jié)束語

綜上所述，將BIM技術(shù)應(yīng)用到裝配式建筑工程中是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的必然趨勢，在實(shí)際的工作中應(yīng)該充分發(fā)揮BIM技術(shù)的重要效用，強(qiáng)化裝配式建筑設(shè)計(jì)BIM技術(shù)的應(yīng)用，還需要結(jié)合實(shí)際需求，制定出有效的應(yīng)用方案，從而不斷優(yōu)化裝配式建筑設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)效果，使得設(shè)計(jì)與建筑質(zhì)量得以保證，促進(jìn)我國裝配式建筑設(shè)計(jì)朝著現(xiàn)代化與智能化方向持續(xù)發(fā)展。