BIM 技術在裝配式建筑中的集成應用分析

劉 芳 彭 征*

(1 河北工業職業技術大學 石家莊 050091)(2 中天建設集團有限公司 浙江 東陽 322100)

隨著裝配式施工發展越來越成熟,系統的集成化施工理念已經成為未來的發展趨勢。BIM 技術對于推動裝配建筑集成化發展具有重要意義,具有非常高的應用價值。筆者分別介紹BIM 技術在裝配式建筑設計階段、預制生產階段及裝配施工階段的具體應用進行分析。當下在裝配式建筑中BIM 技術應用有很大的挖掘空間,從事相關研究的工作人員需要深入探索BIM 技術的推廣和應用,在提升裝配式建筑工程質量水平和綜合效益方面尋找突破口。

1 BIM 技術介紹及在裝配式建筑中集成應用的意義

1.1 BIM 技術介紹

BIM 技術又稱建筑信息模型技術,是綜合建筑各種相關數據信息在計算機中建立起來的虛擬建筑模型。BIM 技術誕生之初是為了虛擬化多為建筑模型實現仿真模擬,具有可視化功能,便于進行各種建筑方案調試,對比進行量化分析,從而科學計劃建筑材料,減少浪費,提升工程建設效率。隨著BIM 技術發展,其在工程建設中發揮功能遠不止這些,對于建筑企業來說BIM 技術已經與企業管理系統、技術部門和其他信息系統融為一體協同工作,實現智能化工程建設管理,所以可以說現代BIM 技術應用推動了建筑行業的發展變革。從BIM 技術對建筑行業各部門的影響力來看,BIM 技術未來會引領建筑行業發展趨勢[1]。

1.2 BIM 技術在裝配式建筑中集成應用的價值

BIM 技術特點決定在裝配建筑中集成化應用的價值和意義重大。BIM 技術具有數據信息集成化、多維度模擬性、可視化、成本管理精確化、復雜項目可優化性及項目管理可協調性的特點。裝配式建筑具有標準化、模數化和集成化特點,現代裝配式建筑模式以集成化為基礎,將建筑結構系統、外圍護系統、內部設備與管線、裝修裝飾,整合成成批的部品部件模塊,再按照按功能屬性組合成標準單元,推行一體化集成式生產模式。

在裝配式建筑設計、預制及裝配施工中,需要對各項參數進行協調,通過BIM 模型調整優化建設方案,所以說裝配式建筑與BIM 技術特點非常契合,因此現代裝配式建筑中積極應用建筑信息模型技術。應用價值主要體現在以下幾方面:

1.1.1 基于BIM 技術模擬驗證方案的可行性

基于BIM 數據模型直觀演示建筑設計、施工方案的可行性,多維度立體模型能發現2D 圖紙中不容易發現的問題,BIM 技術將各裝配結構部件整合在一起,各部件配合沖突問題一目了然,這樣減少不必要的資源浪費,還能提升施工進度[2]。

1.1.2 BIM 系統工程數據信息資源齊全便于提供準確的數據信息

BIM 數據系統包含全部與工程項目相關的數據信息和圖紙,包括各部件模型,結構尺寸、工程數量、結構材料及與工程相關的市場經濟價格信息等,這些數據可以隨時儲存和調用。

在工程建設中,基于BIM 數據庫可以隨時進行工程建模、項目進度分析、工程材料計算及工程項目成本管理等工作。系統能夠快速準確地生成圖紙、數據報表等資料,與傳統管理模式相比較不僅效率高,而且準確率也更高[3]。

1.1.3 基于BIM 系統便于信息共享和協調溝通

基于BIM 數據庫和信息管理平臺便于實現信息共享,可以根據需要隨時調取與工程項目相關的信息資料。

另外因為系統具備可視化和模型化的功能,可以基于BIM 系統進行有關項目建設問題的溝通和交流,不僅是多了一種參與項目管理互通信息的方式,更是實現了參與項目建設的工作人員能直觀了解項目建設和管理目標,有效避免管理脫節的現象[4]。

2 BIM 技術在裝配式建筑中集成應用分析

2.1 BIM 技術在裝配式建筑設計階段的集成應用分析

2.1.1 BIM 模型建模和常用軟件分析

裝配式BIM 軟件,在三維建模、深化設計以及規范出圖標準方面有傳統設計軟件無法比擬的優勢。基于BIM 技術進行裝配式建筑設計,不同的工作內容和設計任務需要采用不同的設計軟件。采用不同的軟件制作的設計文件要實現信息共享和互換需要借助數據接口轉化,當前國際上通用的為IFC 標準,所有BIM 系列軟件在程序編制和應用方面必須符合IFC標準的要求,通過IFC平臺可以實現各不同專業軟件之間的數據互換和交流。

2.1.2 BIM 技術在裝配建筑的優化設計中的集成應用

基于BIM 技術對裝配建筑進行優化設計,因為數據信息齊全,結合多種運算軟件和模擬技術,再加上先進的設計理念,能輕松完成計算和物理分析結果對比,快速有效的輔助設計人員完成對裝配式建筑的優化設計。比如利用DALI采光計算軟件,對建筑立面和室內采光情況進行計算分析,清晰了解建筑不同區域采光性能;利用PHOENICS軟件對建筑周邊的風環境狀況進行分析評價,為室內自然通風設計提供參考數據;利用建筑模型軟件Revit進行碰撞檢查,檢查梁、樓板、柱等結構配件預留孔洞位置和數量等,利用機電模型軟件檢查內部管線布置情況;利用可視化技術人行模擬的方式,幫助設計師預先研判空間建設完成后的直觀體驗。

總的來說建筑優化設計中基于BIM 技術對建筑進行節能分析、采光分析、環境分析等各種軟件的集成應用,提升了設計資料的精準性和實用性,和傳統的平面模型相比,優勢是無法比擬的。

2.1.3 BIM 技術在裝配建筑深化設計中的集成應用

深化設計階段關系到設計與施工對接的一些關鍵問題。裝配式建筑深化設計中需要對各單體進行設計和優化控制,如對裝配式構件尺寸優化、鋼筋結構優化、機電預埋線盒和管線設施等細部結構進行優化,生成圖紙。通過模擬拼裝、拆分和碰撞檢查等,對構件連接節點、管線連接點等關鍵節點進行深化設計,保證裝配安裝時安全無誤。另外在拼裝、拆分中可以統計各裝配部件預制數量,對材料用量和成本進行預估和優化控制,從而實現精確化生產。裝配建筑深化設計階段依托BIM 模型動態化演示,實現可視化和參數化和協同作業,輔助工程設計科學合理完成。

2.2 BIM 技術在構件預制生產階段的集成應用分析

構件預制生產是裝配式建筑建設中的重要環節。BIM 技術在裝配式構件預制生產階段的集成應用主要體現以下幾方面:

2.2.1 基于BIM 技術,設計單位與生產廠家可以完成協同作業

構件生產廠家與設計單位進行技術交底,數據信息對接,通過BIM 模型參數化展現,生產技術人員可以一目了然了解設計意圖;另外信息交換時通過信息轉換平臺,將BIM 結構數據轉換為生產設備需要的MES系統數據,就可以精確導出預制構件所需的參數化信息,預制廠家可以直接提取預制構件的幾何尺寸、材料種類、數量、工藝要求等關鍵信息。最后預制廠家也可以通過BIM 系統參與到構件優化更新設計中,結合生產中的實際情況提出優化意見,與設計單位進行協同作業,提升工作效率。

2.2.2 基于BIM 技術的信息集成化實現信息溝通、共享無障礙

利用BIM 技術能保證預制加工信息準確傳遞。因為BIM 技術的信息緊緊圍繞模型儲存,再加上可視化的特點,保證所有構件從設計到制作再到運輸到安裝,隨時可以了解構件的信息狀況。其次,工廠完成大批量預制構件后,為了便于管理準確查找可以在預制時植入RFID 芯片,這樣在配送、倉儲中能通過芯片快速查找到構件,也便于拼接和吊裝。

2.2.3 基于BIM 技術對預制構件質量控制

基于BIM 模型可以實現可視化技術交底,準確的把每個操作細節和關鍵技術點交代清楚,減少因為技術水平和操作經驗不足造成的失誤。其次利用BIM 技術對需要的模具建立三維模型,依據模型生產模具,保證模具的精確性,從而保障生產的構件精準。利用Revit軟件加入模具復核檢查,檢查構件尺寸與設計要求是否有沖突,發現問題及時修正,避免造成重大損失。

2.3 BIM 技術在裝配施工階段的集成應用分析

2.3.1 BIM 在施工平面布置中的應用分析

裝配式建筑施工對施工現場規劃管理要求比較高,因為現場要布置塔吊設備,要規劃運輸線路和構件堆放場地,還有辦公區施工區等,需要在施工準備階段,利用BIM 技術進行施工場地平面虛擬布置,明確施工中標準化布置,確保施工現場管理有序、布置合理。

2.3.2 基于BIM 技術裝配施工質量管理

裝配施工階段,施工質量管理是施工現場管理的核心工作。在裝配施工現場發揮BIM 技術集成應用有利于提升施工管理水平。

(1)施工方案可視化交流探討

施工準備方案階段,為保證施工方案的科學合理性,運用BIM 技術,建模分析施工方案的可行性、輔助各部門技術人員進行技術分析和論證,保證施工方案與實際情況緊密貼合。方案審核論證過程中基于BIM 技術審圖,結合實際數據通過模型碰撞審核圖紙,及時向業主和設計方提供碰撞檢查問題報告,以便盡早制定解決方案。

(2)基于BIM 技術裝配施工現場質量控制

BIM 技術在吊裝施工中也能夠發揮重要作用。首先基于BIM 模型的優化性,針對施工任務中交叉作業的部分,需要利用軟件對任務細分優化,減少任務交叉干擾沖突,提升施工效率。其次通過對各施工隊伍施工任務重組,進而促進任務優化協同,減少不必要的資源消耗提升施工效率。最后在構件制作、運輸、存儲中構件都有了唯一編碼,利用BIM 技術融合RFID技術對構件進行分類、定位,為吊裝工作做好準備。基于BIM 技術模擬演示吊裝操作施工流程,達到可視化技術交底的目的,技術人員和裝配施工操作人員掌握技術要領,嚴格依照施工規范要求執行裝配操作。

(3)基于BIM 技術進行施工進度管理中的應用

裝配式建筑施工進度管理方面,傳統管理方式是通過控制項目實施計劃來完成。但是實際操作中由于對施工現場掌控力度不夠或其他因素干擾往往出現進度紊亂的情況。

基于BIM 參數化模型,可以獲得準確的工程量和科學的工作完成量,提高施工管理人員對施工過程的掌控力度,參數化的管理模式有利于控制項目實施計劃保證施工任務合理有序的進行。施工過程中如果因為一些不可預見的突發情況,打亂施工進度,也可以依據BIM 模型對施工進度計劃進行調整,避免施工活動處于失控狀態。

4 結語

綜上所述,裝配式施工技術,因為在環保、節能和施工精度上都更具優勢,因此未來必將成為建筑業的發展方向。BIM 技術在裝配式建筑中的集成應用實現了模擬施工、協同工作、模型檢查、信息共享、保障決策、效率提升等集成化應用,可以說具有傳統施工模式無法比擬的優勢。

然而作為一項新興技術,若要在建筑行業中有效推進,并發展成為推動產業進步、提升企業效益的有效工具和技術手段,仍有一些問題需要在實際用中不斷優化和完善,所以需要我們相關從業人員繼續探索和努力。