BIM技術(shù)在高層裝配式施工中的應(yīng)用研究*

黃海棠

廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西 南寧 530007

1 建筑信息化技術(shù)的概述

建筑信息化模型又可簡稱為BIM，屬于一類新型的數(shù)據(jù)化工具，能用來共享資源﹑信息，在工程項目的設(shè)計﹑施工與管理中得到了廣泛的使用。引入BIM旨在提升工程項目的工作效率，改良設(shè)計方案，推動各相關(guān)部門間加強(qiáng)協(xié)作，各工種與專業(yè)間保持更加協(xié)調(diào)的關(guān)系，同時促使全生命周期中各個階段的信息交流﹑共享，優(yōu)化整個工程的實施流程。就理論層面而言，BIM技術(shù)本質(zhì)上是需要憑借計算機(jī)技術(shù)才能實現(xiàn)相應(yīng)的設(shè)計工作，基于已掌握的資料創(chuàng)建多維仿真模型，同時通過應(yīng)用BIM技術(shù)能夠把建筑體的二維信息有效轉(zhuǎn)變成三維的信息，能進(jìn)行可視化模擬，預(yù)估施工環(huán)節(jié)可能發(fā)生的各種問題[1]。在進(jìn)行建筑施工作業(yè)時，可利用BIM技術(shù)對“計劃-實施-驗收”流程中的每項內(nèi)容加以模擬，實現(xiàn)全方面預(yù)測監(jiān)督﹑應(yīng)急警示的目標(biāo)。在建筑行業(yè)之中引入BIM技術(shù)，既加快了整個行業(yè)的發(fā)展速度，而且還推動了建筑建設(shè)理念﹑施工技術(shù)的改進(jìn)，促進(jìn)了技術(shù)﹑信息﹑資源的交流，提升協(xié)同作業(yè)的有效性，還能更好的避免施工環(huán)節(jié)較常出現(xiàn)的各種問題。

2 裝配式結(jié)構(gòu)所具備的優(yōu)點

裝配式建筑結(jié)構(gòu)不管是在建設(shè)速度上還是成本上都占有突出優(yōu)勢：①縮短工期，減少人力投入。根據(jù)相關(guān)報道信息得知，傳統(tǒng)的建筑模式下，平均需要消耗大約20h才能完成1m2的建筑施工任務(wù)，而在采取裝配式施工模式的基礎(chǔ)上，同等建設(shè)面積只用11.5h便可完成。選取裝配式結(jié)構(gòu)能夠顯著提升施工效率，同時也能降低總工作量，讓施工人員所需付出的體力勞動占比降低，使得工藝流程更為簡單；②工程耗費的成本降低。相較于普通工程類型而言，采取裝配式結(jié)構(gòu)，可以大幅降低投入的資金。

3 BIM技術(shù)在高層裝配式建筑施工中的應(yīng)用分析

3.1 現(xiàn)場管理

3.1.1 平面布置管理。在施工活動開始的前期，應(yīng)該根據(jù)建筑工程所處區(qū)域﹑周圍交通狀況﹑堆放場地空間是否充足等，來對施工現(xiàn)場進(jìn)行科學(xué)合理的模擬規(guī)劃。并且，還應(yīng)當(dāng)對施工作業(yè)中的材料運輸路線﹑人員緊急疏散通道﹑道路交通等展開模擬，從而制定符合實際情況﹑滿足施工需求的場地布置方案，在提升施工場地平面布置可行性的基礎(chǔ)上，提高對土地資源的利用效率。而通過在此方面引入BIM技術(shù)，就能明顯提升工程現(xiàn)場的利用率，使得工程的各個分包單位在材料堆放場地方面重合率減少3/10以上[2]。

3.1.2 裝配式建筑安全管理。高層裝配式工程既對施工質(zhì)量具有較高要求，而且施工安全也是重點關(guān)注的內(nèi)容。施工管理人員要把和工程相關(guān)的BIM技術(shù)運用成果全部上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺，主要是輸入到BIM 5D平臺數(shù)據(jù)庫內(nèi)，后續(xù)工程管理人員只用從平臺中進(jìn)行關(guān)鍵詞的檢索，便可直接﹑完整﹑快速地查看工程輕量化模型，從而為施工場地的安全管控起到幫助作用。在實際進(jìn)行安全管理工作時，管理人員可利用BIM 5D手機(jī)APP把工程現(xiàn)場發(fā)生的問題利用手持設(shè)備及時上傳到平臺數(shù)據(jù)庫內(nèi)，為后期施工作業(yè)的開展提供重要的信息參考，實現(xiàn)對安全隱患的及時掌握與快速排除。此外，也可使用建筑單位的安全文明標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫內(nèi)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實行現(xiàn)場施工文明的系統(tǒng)化解決，同時根據(jù)工程項目的設(shè)計模型來對施工材料總量進(jìn)行統(tǒng)計，以此提高施工安全水平。

3.2 采購管理

通過獲取準(zhǔn)確可靠的信息，以此作為建模基礎(chǔ)資料，由于BIM建模和算量兩項任務(wù)屬于相互支撐的關(guān)系，通過三算對比，利用創(chuàng)建高精細(xì)度的三維模型發(fā)現(xiàn)不足之處，改進(jìn)復(fù)雜節(jié)點與管線的排布方式，提升算量精確度，降低材料的不必要消耗。利用BIM 5D對各個流水段構(gòu)件工程量信息實行細(xì)化整合，以此得出材料采購方案，可為施工材料的準(zhǔn)備﹑規(guī)范領(lǐng)用材料的指導(dǎo)文件，還能將其和實際使用量加以對比，實現(xiàn)對材料成本的管控，為高層裝配式施工管理工作精細(xì)化程度的提高提供有力支持[3]。

3.3 BIM技術(shù)在工程質(zhì)量管理中的應(yīng)用

3.3.1 施工過程模擬。利用BIM技術(shù)，能做到對高層裝配式建筑施工全程的仿真模擬，確保工作人員可以第一時間發(fā)現(xiàn)問題，再結(jié)合工程實際要求實行合理調(diào)整，以此降低施工安全風(fēng)險，對資金﹑物資進(jìn)行合理調(diào)配。在構(gòu)件吊裝仿真環(huán)節(jié)，必須要對每一節(jié)點彼此間的關(guān)系進(jìn)行合理分析，還要實行合理的調(diào)整與銜接，從而確保仿真操作的順暢性。在施工場地，若碰到結(jié)構(gòu)復(fù)雜性強(qiáng)﹑施工要求比較高的節(jié)點，就可憑借BIM技術(shù)來對此節(jié)點予以可視化呈現(xiàn)，方便工作人員按照三維模型來對節(jié)點實行銜接處理，提升施工活動的精細(xì)度。

3.3.2 碰撞檢測。利用BIM技術(shù)，能在深化設(shè)計環(huán)節(jié)開展碰撞檢查，分析圖紙設(shè)計細(xì)節(jié)，明確各結(jié)構(gòu)點位設(shè)置是否得當(dāng)﹑管線規(guī)劃是否存在不當(dāng)，還要對水平與垂直兩個方向進(jìn)行仔細(xì)檢查，避免矛盾的出現(xiàn)，提高結(jié)構(gòu)的連貫程度，基于碰撞檢測，能夠更加客觀﹑有效的評價圖紙設(shè)計內(nèi)容，防止在具體操作過程中發(fā)生碰撞情況，達(dá)成對多個專業(yè)﹑工種的協(xié)調(diào)安排，降低返工概率，顯著提高施工效率。

3.3.3 動態(tài)化管理。BIM技術(shù)因為具有可視化﹑模擬性﹑協(xié)調(diào)性等多種功能特征，將其應(yīng)用于高層裝配式建筑，其一，能夠促進(jìn)項目平面圖朝著三維模型的方向過渡，以此為管理人員提供更加準(zhǔn)確的決策支持；其二，也能做到對施工場地的可視化呈現(xiàn)，提高施工環(huán)節(jié)的監(jiān)控力度，便于管理﹑技術(shù)人員及時獲知與處理問題，確保工程項目的建設(shè)進(jìn)度與安全性。并且，伴隨BIM技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，功能日益完善﹑豐富，5D模擬技術(shù)逐漸在高層裝配式建筑施工中推廣開來，做到了動態(tài)化管控，對工程內(nèi)容進(jìn)行及時﹑有效的調(diào)整，將資源的最大化利用價值發(fā)揮出來，提升了整個工程項目的施工質(zhì)量[4]。

3.3.4 構(gòu)件管控。當(dāng)前，構(gòu)建管控工作中使用最為普遍的便是BIM與RFID技術(shù)，此兩項技術(shù)在控制預(yù)制件方面具有良好的效果。其中RFID屬于一種射頻識別技術(shù)，能把預(yù)制件制造信息加以傳輸，而憑借BIM技術(shù)能夠把生產(chǎn)數(shù)據(jù)整合起來，以此達(dá)成對預(yù)制件生產(chǎn)全程的有效管控。基于以上方式，施工與技術(shù)人員便可更加充分﹑詳細(xì)的了解監(jiān)測預(yù)制件的每項工作數(shù)值，同時基于對有關(guān)軟件工作的合理應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)潛在的問題，采取科學(xué)有效的處理措施。

3.4 三維激光掃描

3.4.1 幕墻安裝。在進(jìn)行幕墻安裝作業(yè)時，對于質(zhì)量具有高標(biāo)準(zhǔn)要求，要求建筑物的主體結(jié)構(gòu)﹑局部施工范圍中間的位置﹑尺寸偏差都比較大，當(dāng)對該技術(shù)進(jìn)行處理的過程中，可利用高精度三維激光掃描儀，以此完成工程總體結(jié)構(gòu)的掃描工作，根據(jù)掃描獲得的數(shù)據(jù)，再借助計算機(jī)系統(tǒng)實行結(jié)構(gòu)還原，然后按照掃描所得的現(xiàn)場點在計算機(jī)中創(chuàng)建Revit模型，將其和設(shè)計模型加以對比分析，發(fā)現(xiàn)尺寸偏差超出規(guī)定范圍的部位。最后，把掃描數(shù)據(jù)傳輸給施工單位，要求施工單位根據(jù)掃描數(shù)據(jù)對設(shè)計方案實行進(jìn)一步優(yōu)化。

3.4.2 施工凈高處理。高層裝配式建筑結(jié)構(gòu)中，會對樓層凈高提出嚴(yán)格的要求，在樓層頂部會安設(shè)復(fù)雜性較強(qiáng)的機(jī)電管線，若是依舊使用傳統(tǒng)的施工方式，也就難以確保工程設(shè)計凈高的合理性。針對此種情況，就可使用三維激光掃描技術(shù)，對高層裝配式建筑樓層實行全面性掃描，同時把掃描信息基于拼接點云的方式使之和計算機(jī)中創(chuàng)建的Revit模型加以整合，隨機(jī)抽取整合結(jié)果，分析不同部位﹑尺寸的偏差識別準(zhǔn)確度。另外，點云模型還能用在建筑樓板各位置的凈高檢查中，以此有效改善高層裝配式設(shè)計效果。

3.5 BIM技術(shù)在施工進(jìn)度管理中的應(yīng)用

在高層裝配式建筑的施工進(jìn)度管理中應(yīng)用BIM技術(shù)，能充分體現(xiàn)出此技術(shù)的優(yōu)勢，利用參數(shù)化模型得出準(zhǔn)確的工作量與工程量，提高施工技術(shù)人員對于建設(shè)進(jìn)度的控制效果。而且，工作人員利用BIM技術(shù)的4D模擬功能還能對施工計劃有效協(xié)調(diào)規(guī)劃，結(jié)合實際施工狀況優(yōu)化工序流程，保證整體施工活動的有序進(jìn)行。由于裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑之間最為明顯的區(qū)別便是預(yù)制構(gòu)件，所以施工人員應(yīng)當(dāng)仔細(xì)分析每一關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)，還要考慮預(yù)制構(gòu)件的吊裝次序，由于這些工作對于操作的準(zhǔn)確度具有較高要求，所以可基于BIM技術(shù)來實現(xiàn)對人工誤差的有效補(bǔ)足，確保構(gòu)件吊裝工作順利﹑迅速完成。為了達(dá)成此目標(biāo)，施工人員就要預(yù)先確定好施工進(jìn)度，再把進(jìn)度信息整合到Microsoft Project之中，然后把文件傳輸至Navisworks，和BIM模型進(jìn)行整合，以保證施工人員能夠精準(zhǔn)把握工程施工所需花費的時間與工程量，以此制定可靠的施工方案。另外，各部門在施工作業(yè)中還可使用BIM模型展開協(xié)商與交流，基于建筑信息模型對施工標(biāo)準(zhǔn)及時調(diào)整，實現(xiàn)對時間﹑空間﹑物資﹑人力的合理分配，以免因為分配不當(dāng)而出現(xiàn)延誤工期的情況。

3.6 施工后期應(yīng)用

3.6.1 信息管理。在高層裝配式建筑建設(shè)中使用BIM技術(shù)，能做到項目立項直至竣工驗收的全生命周期信息數(shù)據(jù)的覆蓋，而且能對這些信息資料實行分類保管，為工作人員提供更為完善﹑詳細(xì)﹑準(zhǔn)確的信息支持，以便作出正確的決策與制定合理的施工方案。經(jīng)過處理分析的信息資料還能直接運用到各組件之中，方便檢查工作的順利實施。最后，在裝配式建筑運營維護(hù)環(huán)節(jié)，有關(guān)信息數(shù)據(jù)也能利用BIM模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)存儲，以此便于工作人員自動﹑準(zhǔn)確查詢，避免了手動檢索的復(fù)雜性，還能防止發(fā)生信息丟失的情況[5]。

3.6.2 故障檢修。BIM技術(shù)能把高層裝配式建筑的平面設(shè)計圖轉(zhuǎn)化成為立體的信息模型，同時充分發(fā)揮其可視化作用，以更加直觀﹑清晰的形態(tài)實行施工細(xì)節(jié)的模擬與演示，方便工作人員詳細(xì)掌握現(xiàn)場施工狀況，特別是加強(qiáng)了對隱蔽工程的管理控制作用，如此一來，當(dāng)發(fā)生問題以后，系統(tǒng)便可迅速發(fā)出預(yù)警提示，精準(zhǔn)鎖定故障點位，同時分析給出故障的形成原因，增快檢修人員的工作進(jìn)度，把故障的發(fā)生控制在一定范圍內(nèi)，減輕損失與傷亡影響。

3.6.3 應(yīng)急方案完善。制定與優(yōu)化應(yīng)急方案的工作可憑借BIM技術(shù)中的模擬化功能開展。在實行BIM模型的創(chuàng)建之前，不僅要將基本屬性參數(shù)予以輸入，同時還需把工程所處區(qū)域的環(huán)境信息（例如氣溫等）輸入，在此基礎(chǔ)上模擬真實的場景，后續(xù)再進(jìn)行安裝工作，判斷可能發(fā)生的隱患事故，制定可靠的應(yīng)急處理方案，保障工程施工現(xiàn)場的安全性，提升施工活動的效率，對疏散計劃加以改進(jìn)，最大程度上減少火災(zāi)造成的影響。基于此計劃，能提高人員的現(xiàn)場反應(yīng)速度，在面臨危機(jī)時迅速采取正確的應(yīng)急措施，把損失控制到最低。

4 結(jié)束語

BIM技術(shù)運用于高層裝配式建筑中，簡化了施工流程，降低了施工技術(shù)的掌握難度，有效避免了各種施工問題的形成，既能輔助施工現(xiàn)場故障檢修工作的高效開展，為信息管理提供技術(shù)支持，同時還能優(yōu)化應(yīng)急方案，避免工程事故的發(fā)生，從而為現(xiàn)代化城市建設(shè)工作的推進(jìn)發(fā)揮助力。