BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用

焦健

（寧夏建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司）

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)有效打破了傳統(tǒng)建筑技術(shù)，能夠利用三維技術(shù)模擬建設(shè)的全過(guò)程，并實(shí)現(xiàn)了建設(shè)參數(shù)的實(shí)時(shí)跟蹤，有效規(guī)避了數(shù)據(jù)錄取及傳輸過(guò)程中存在的誤差[1]。關(guān)于BIM技術(shù)的內(nèi)涵，總結(jié)為以下幾點(diǎn)，采用三維技術(shù)方式收集建筑項(xiàng)目建設(shè)中涉及的各方面信息；BIM屬于信息摘要機(jī)構(gòu)，是建設(shè)方參與各項(xiàng)建設(shè)活動(dòng)的重要平臺(tái)，能夠及時(shí)提取信息，將信息實(shí)時(shí)傳遞給各個(gè)建設(shè)方；建設(shè)參與方能夠與參與到數(shù)據(jù)的修改，能夠及時(shí)補(bǔ)充、完善各個(gè)專業(yè)的參數(shù)，達(dá)到優(yōu)化工作的目的[2-3]。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用

2.1 設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

傳統(tǒng)的建筑基本上按照順序逐漸的進(jìn)行投入，先后經(jīng)歷業(yè)主招標(biāo)、設(shè)計(jì)圖紙、現(xiàn)場(chǎng)施工以及準(zhǔn)備材料等多個(gè)階段。此種DBB模式下，構(gòu)件廠、施工單位及物流等都不能夠參與到建筑設(shè)計(jì)中，極容易造成后期的設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)施工存在差異，進(jìn)而影響后期的施工質(zhì)量及進(jìn)度。將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑中，能夠構(gòu)建參數(shù)庫(kù)，完善PC構(gòu)建及設(shè)備等。這些基礎(chǔ)性的工程完成以后，設(shè)計(jì)人員在參與建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，可直接的調(diào)用參數(shù)，實(shí)現(xiàn)快速的設(shè)計(jì)。

2.2 施工階段的應(yīng)用

BIM技術(shù)在裝配式建筑施工管理中應(yīng)用時(shí)，能夠?qū)ρb配式建筑的預(yù)制構(gòu)、配件的質(zhì)量、進(jìn)度及成本等進(jìn)行管理。

1）對(duì)構(gòu)件的進(jìn)度進(jìn)行管理

數(shù)據(jù)信息主要指設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)信息以及施工過(guò)程中采集的數(shù)據(jù)信息。按照構(gòu)建管理過(guò)程中需要的信息，提出了構(gòu)件進(jìn)度管理體系，對(duì)裝配式建筑構(gòu)件進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，具體流程圖見圖1。在信息傳遞與收集方面，裝配式建筑的構(gòu)件基本上都是固定的儲(chǔ)存方式，并用Excel表格進(jìn)行記錄，及時(shí)提取構(gòu)件的信息。

2）構(gòu)件的質(zhì)量管理

裝配式建筑的最大特點(diǎn)就是標(biāo)準(zhǔn)化、批量化生產(chǎn)，這就極大提升了構(gòu)件的生產(chǎn)效率。裝配式建筑建設(shè)過(guò)程中，涉及很多構(gòu)件的生產(chǎn)，且各個(gè)構(gòu)件在尺寸上并不會(huì)差別很大。

由圖1可知，將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑，質(zhì)量管理架構(gòu)將施工階段的質(zhì)量管理劃分為四個(gè)階段，分別是施工前期的準(zhǔn)備階段、構(gòu)件的生產(chǎn)階段、現(xiàn)場(chǎng)裝配階段以及質(zhì)量驗(yàn)收階段。

圖1 質(zhì)量管理構(gòu)建圖

2.3 運(yùn)營(yíng)階段的應(yīng)用

BIM模型在建筑起始階段就儲(chǔ)存了各方面信息，能夠及時(shí)進(jìn)行查閱，有利于及時(shí)了解建筑物及設(shè)備的運(yùn)行狀況。

1）在設(shè)備的信息化管理方面

裝配式建筑使用設(shè)備的維護(hù)是很重要的，現(xiàn)場(chǎng)施工要努力延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，確保設(shè)備能夠處于良好狀態(tài)。裝配式建筑后續(xù)運(yùn)營(yíng)中，管理人員可通過(guò)掃描設(shè)備上的RFID標(biāo)志，及時(shí)將設(shè)備的參數(shù)、型號(hào)及檢修記錄等錄入BIM模型中。若設(shè)備出現(xiàn)故障，檢修人員通過(guò)掃描RFID標(biāo)簽，便能及時(shí)獲取設(shè)備信息。依靠BIM技術(shù)，維修人員能夠及時(shí)有效地對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，并從設(shè)備信息庫(kù)中調(diào)取設(shè)備的詳細(xì)信息，實(shí)現(xiàn)快速查找。

2）空間信息化管理

BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合，能劃分空間，實(shí)現(xiàn)空間的合理利用，顯著提升裝配式建筑的運(yùn)營(yíng)效率。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用案例分析

3.1 案例工程概況

案例工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)依據(jù)是《城市住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》，案例裝配式建筑項(xiàng)目的詳細(xì)信息見表1所示。

表1 裝配式建筑信息

3.2 設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用分析

3.2.1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段

在裝配式建筑設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段，工作集的劃分有多重標(biāo)準(zhǔn)，比如，按照樓層劃分、專業(yè)劃分或按材料類型劃分等。以案例工程項(xiàng)目電氣系統(tǒng)工作集的劃分為例，采用不同顏色作為劃分標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.2 設(shè)計(jì)步驟

對(duì)案例裝配式建筑的梁板柱等進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以采用CAD軟件或者Revit軟件進(jìn)行建模。裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件需要提前計(jì)算，及時(shí)繪制建筑圖。案例工程項(xiàng)目在建設(shè)中，使用Revit軟件進(jìn)行計(jì)算繪制。

3.2.3 生產(chǎn)階段的應(yīng)用

裝配式建筑有很多生產(chǎn)構(gòu)件，因而要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)構(gòu)件的信息化管理，技術(shù)人員能及時(shí)在系統(tǒng)上查詢相關(guān)構(gòu)件信息，并對(duì)信息參數(shù)進(jìn)行識(shí)別。通過(guò)操控程序，能夠完成整套工序，比如，鋼筋的捆扎、模板的制作等。若是生產(chǎn)的構(gòu)件不達(dá)標(biāo)，就需要及時(shí)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行追蹤及回溯。同時(shí)，在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中，能及時(shí)將編號(hào)、名稱及批次等轉(zhuǎn)為二維碼，方便查詢，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件管理的信息化。

在完成裝配式建筑構(gòu)件的生產(chǎn)后，便可以運(yùn)輸。構(gòu)件運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)與構(gòu)件廠進(jìn)行協(xié)調(diào)，根據(jù)裝配式建筑現(xiàn)場(chǎng)施工的需要及進(jìn)度進(jìn)行配送。計(jì)劃表傳遞到構(gòu)件廠后，質(zhì)檢員應(yīng)及時(shí)進(jìn)行質(zhì)量檢查，檢查通過(guò)后，轉(zhuǎn)運(yùn)到各個(gè)部門分別進(jìn)行驗(yàn)收配送。

3.2.4 施工階段的應(yīng)用

1）進(jìn)度管理

將BIM模型應(yīng)用于裝配式建筑中，能反映出各個(gè)構(gòu)件的基本情況，并在平臺(tái)上用不同顏色進(jìn)行區(qū)分別，實(shí)時(shí)顯示構(gòu)件的狀態(tài)，方便管理人員進(jìn)行跟蹤定位。

a.生產(chǎn)進(jìn)度的管理

裝配式建筑使用構(gòu)件的生產(chǎn)工藝流程主要有現(xiàn)場(chǎng)配置混凝土、安裝模板、布置鋼筋網(wǎng)，、預(yù)留預(yù)埋件位置、混凝土澆筑等，各個(gè)建設(shè)方應(yīng)該熟悉裝配式構(gòu)件的生產(chǎn)流程，及時(shí)掌握生產(chǎn)進(jìn)度。生產(chǎn)管理人員可通設(shè)備掃描RFID標(biāo)簽，將構(gòu)件的信息傳遞至平臺(tái)，方便施工方及時(shí)查閱構(gòu)件信息。

裝配式建筑在施工建設(shè)前期，施工方應(yīng)將吊裝計(jì)劃通過(guò)BIM技術(shù)平臺(tái)傳遞給現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員，盡量避免出現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件堆積的現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件的數(shù)量應(yīng)該略多于生產(chǎn)速度。各個(gè)構(gòu)件在進(jìn)行生產(chǎn)之前，應(yīng)該提前使用BIM技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)模擬。

b.運(yùn)輸進(jìn)度管理

在進(jìn)行構(gòu)件運(yùn)輸時(shí)，構(gòu)件出廠前，現(xiàn)場(chǎng)管理人員應(yīng)該及時(shí)對(duì)RFID標(biāo)簽進(jìn)行掃描讀寫，及時(shí)識(shí)別裝配式構(gòu)件，并將信息傳遞給第三方。在信息傳輸過(guò)程中，運(yùn)輸人員要及時(shí)輸入運(yùn)輸線路、車輛信息以及駕駛?cè)藛T信息，并將各類信息錄到管理平臺(tái)中。車輛運(yùn)輸過(guò)程中的信息，可采用GPS進(jìn)行定位跟蹤。

c.施工進(jìn)度管理

裝配式建筑建設(shè)期間，管理人員應(yīng)該及時(shí)記錄各個(gè)構(gòu)件的裝配時(shí)間、出庫(kù)時(shí)間以及完成時(shí)間、配合時(shí)間等，將構(gòu)件的狀態(tài)信息及責(zé)任人錄入平臺(tái)。

技術(shù)人員可使用Navisworks軟件對(duì)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行管理，篩查潛在問(wèn)題。

2）質(zhì)量管理

利用BIM技術(shù)模擬復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程、裝配方法以及裝配線路，有利于現(xiàn)場(chǎng)施工人員及時(shí)了解施工難點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題并進(jìn)行處理。同時(shí)，可視化的模擬也能方便技術(shù)人員理解。

傳統(tǒng)的建筑施工模型中，施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題要完全得到解決，存在時(shí)間的差異，原因是各類問(wèn)題的信息需要逐級(jí)上報(bào)，最終才能得到解決。將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑中，能夠隨時(shí)了解各個(gè)構(gòu)件的使用情況以及質(zhì)量情況，掌握安全信息，及時(shí)采取措施規(guī)避影響質(zhì)量的因素，有利于對(duì)裝配式建筑現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行管理。

4 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的建筑模式耗能較高、污染大，施工的周期較長(zhǎng)，與當(dāng)下國(guó)家推行的綠色環(huán)保并不匹配。裝配式建筑是一種新型建筑，具有明顯優(yōu)勢(shì)，但目前還處于發(fā)展初期。BIM技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)ρb配式建筑的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬仿真，能夠?yàn)檠b配式建筑各個(gè)環(huán)節(jié)的建設(shè)提供依據(jù)。通過(guò)文中的研究分析表明，BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)信息化、工業(yè)化及綠色。BIM技術(shù)能夠構(gòu)建出裝配式建筑的三維模型，并采用數(shù)字化手段全程管理、監(jiān)測(cè)裝配式建筑。可見，將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑是未來(lái)建筑領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)。