林沙珊

(閩南理工學(xué)院土木工程學(xué)院 福建省 363700)

BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用

林沙珊

(閩南理工學(xué)院土木工程學(xué)院 福建省 363700)

發(fā)展裝配式建筑推進建筑產(chǎn)業(yè)化是發(fā)展綠色建筑最快捷的方式，而建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的主要特征之一則是信息化，BIM（建筑信息化模型）技術(shù)廣泛的應(yīng)用必將極大的促進建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。本文以南通政務(wù)中心北側(cè)停車綜合樓為案例闡述了BIM技術(shù)在裝配式建筑中的運用價值，為BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用提供借鑒。

綠色建筑； BIM技術(shù)； 裝配式建筑；建筑信息模型

引言

建筑信息模型 BIM(Building Information Modeling)是以建筑工程項目各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)進行建筑模型的建立,為設(shè)計和施工提供相協(xié)調(diào)的、內(nèi)部保持一致的、并可進行運算分析的信息。建筑信息模型是BI M的載體。BIM不是軟件,是一個概念(或理念)、是一個可以提升工程建設(shè)行業(yè)從策劃、設(shè)計、施工、運營全產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)質(zhì)量和效率的系統(tǒng)工程[1]。BIM通過利用數(shù)字建模軟件，把真實的建筑信息參數(shù)化、數(shù)字化以后形成一個模型。以此為平臺，從設(shè)計師、工程師直到施工單位和物業(yè)管理方，都可以在整個建筑項目的全生命周期進行信息的共享和改進。

裝配式建筑可以改善結(jié)構(gòu)精度、滲透、開裂等質(zhì)量通病，提高隔聲、保溫、防火等性能便于系統(tǒng)維護、更新，有著巨大的節(jié)能減排作用，還能大大提高了施工效率和縮短了施工工期[2]， 《加強城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》提出，我國要力爭用10年左右時間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%[3]。按照推進供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的要求，大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)、混凝土等裝配式建筑，具有發(fā)展節(jié)能環(huán)保新產(chǎn)業(yè)、提高建筑安全水平、推動化解過剩產(chǎn)能等一舉多得之效。而BIM在實現(xiàn)綠色設(shè)計、可持續(xù)設(shè)計方面具有優(yōu)勢，可以提高生產(chǎn)效率，降低建設(shè)行業(yè)的碳排放量。如何更好的運用BIM技術(shù)為裝配式建筑服務(wù)，推動建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，為建筑設(shè)計的“綠色探索”注入高科技力量是當(dāng)前的研究熱點之一。本文以南通政務(wù)中心北側(cè)停車綜合樓工程中BIM技術(shù)運用為例，闡述BIM技術(shù)在裝配式建筑中的運用價值，為BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用提供借鑒。

1 工程運用實例

1.1 工程概況

南通市政務(wù)中心北側(cè)停車綜合樓項目位于南通市政務(wù)中心北側(cè)地塊，洪江路以南，工農(nóng)路以西交匯處，總建筑面積4.9萬平方米。該建筑是一棟總高度為60.3米的停車綜合樓：地下兩層汽車庫，地上一層為大廳、廚房、餐廳，二至七層為汽車庫，八層西側(cè)為會議中心，東側(cè)為汽車庫，九至十六層為業(yè)務(wù)用房。

本項目采用預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)形式，在充分理解傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)上，并考慮PC構(gòu)件模具經(jīng)濟性、合理性的基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)圖紙進行PC構(gòu)件拆分。結(jié)合本工程的實際情況，在{（6～12）×（A～G）}軸線區(qū)間內(nèi),設(shè)計 2層結(jié)構(gòu)平面以上，15層結(jié)構(gòu)平面以下進行PC構(gòu)件的拆分與設(shè)計；在{（1～5）×（A～G）}軸線區(qū)間范圍里，設(shè)計2層結(jié)構(gòu)平面以上，8層結(jié)構(gòu)平面以下進行PC構(gòu)件的拆分與設(shè)計。

1.2 項目難點

（1）施工工期緊張，因此對各工序的合理搭接要求高。施工工期短階段時間內(nèi)資源投入大，對總承包商的管理、協(xié)調(diào)、組織能力要求較高。

（2）場地狹小，現(xiàn)場平面布置困難大。因工期較緊，作業(yè)量比較大，特別是配套工程，對現(xiàn)場的布置要求比較高，應(yīng)充分考慮施工機械設(shè)備、辦公、道路、現(xiàn)場出入口、臨時堆放場地等的優(yōu)化合理布置。

（3）預(yù)制裝配特點，對施工工序要求高。本項目PC構(gòu)件預(yù)制的特點決定了項目必須加強對構(gòu)件預(yù)留預(yù)埋及施工工序的控制，這個過程將耗費大量的人力資源來控制構(gòu)件的生產(chǎn)與安裝

2 BIM技術(shù)在工程中的運用

2.1 碰撞校核，優(yōu)化模型，控制成本

在建立土建專業(yè)模型、鋼筋專業(yè)模型、安裝專業(yè)模型時工程設(shè)置、構(gòu)件命名、構(gòu)件繪制、顏色設(shè)置以及坐標(biāo)體系等幾個方面對建模過程進行約定，保證數(shù)據(jù)的協(xié)同性。將各個專業(yè)模型進行碰撞，達到PC構(gòu)件整體性的檢查以及管線綜合排布的優(yōu)化可以有效解決由于各專業(yè)獨立設(shè)計，信息不對稱造成的無法按圖施工或返工。針對預(yù)制混凝土裝配式建筑，在優(yōu)化模型的過程中，BIM技術(shù)可以打破傳統(tǒng)二維PC構(gòu)件拆分的單一性，充分考慮構(gòu)件之間的整體性，并在碰撞的過程中校核預(yù)留洞及預(yù)埋件位置并即使發(fā)現(xiàn) PC構(gòu)件之間存在的土建與鋼筋搭接問題。如圖一、二所示

模型的優(yōu)化程度直接決定了工程量計算的精準(zhǔn)性。建立在BIM技術(shù)上的工程量計算大大提高了其準(zhǔn)確性和靈活性，通過BIM模型可進行專業(yè)分段分區(qū)提取所需工程量，并與實際工程量進行資源對比分析，為施工備料、勞動力分配等提供有效支撐，提高管理效率，控制成本。

圖一 地下一層碰撞檢查及優(yōu)化排布

圖二 PC構(gòu)件預(yù)留預(yù)埋校核

圖三 PC柱吊裝方案模擬

圖四 施工場地布置

2.2 吊裝施工模擬，調(diào)整進度與計劃

通過對PC預(yù)制構(gòu)件的拆分提取相關(guān)信息為PC構(gòu)件生產(chǎn)提供準(zhǔn)確的信息。在BIM模型中可將構(gòu)件從生產(chǎn)、運輸?shù)降跹b等過程與相對應(yīng)的時間尺度相關(guān)聯(lián)，對PC構(gòu)件吊裝方案進行三維動態(tài)模擬。再將BIM模型與項目Project進度計劃相關(guān)聯(lián)，可實現(xiàn)項目5D層面的應(yīng)用。也可將計劃與實際進度進行對比分析，實現(xiàn)對項目進度的控制與優(yōu)化。

BIM技術(shù)可以解決預(yù)制裝配式建筑對構(gòu)件吊裝的高要求(圖三)，模擬施工現(xiàn)場環(huán)境提前規(guī)劃起重機位置及路徑，有助于提高工人的生產(chǎn)準(zhǔn)確度，并能直接影響施工安裝的精確度，最終達到驗證、優(yōu)化、調(diào)整、優(yōu)選施工方案的目的。

2.3 質(zhì)量、安全可視化，信息及時共享

安全管控一直是現(xiàn)場重要的管理內(nèi)容之一，但是傳統(tǒng)管理方式存在執(zhí)行力不夠、信息傳遞效率等問題，造成了管理效率低的問題。本項目制定了基于BIM技術(shù)的安全管理流程，用以控制項目的安全問題。 南通市政務(wù)中心北側(cè)停車綜合樓項目場地狹小，為防止可能出現(xiàn)的安全問題，對臨邊防護措施進行可視化模擬，充分考慮施工機械設(shè)備、辦公、道路、現(xiàn)場出入口、臨時堆放場地等因素對施工現(xiàn)場進行了優(yōu)化合理布置。

根據(jù)現(xiàn)場情況制定基于BIM技術(shù)的質(zhì)量控制流程，通過BIM系統(tǒng)的協(xié)同共享機制將現(xiàn)場質(zhì)量情況進行反饋，通過iBan客戶端上傳到魯班BIM系統(tǒng)，并生成質(zhì)量問題分析報告。實現(xiàn)了管理人員與現(xiàn)場人員高效率的信息流通，及時對質(zhì)量進行控制。

2.4 無紙化運維

項目利用BIM平臺將運維階段所需要的信息與模型進行了銜接，顛覆了利用圖紙保存信息的低效方式，信息進行有效的標(biāo)注與分類，例如將質(zhì)量標(biāo)簽分為質(zhì)量通病、樣板工程和技術(shù)復(fù)核三類便于檢索，利用Luban BE平臺內(nèi)置功能設(shè)置設(shè)備指定更換、維修時間自動提醒，確保數(shù)據(jù)信息在今后幾十年通用有效。

3 BIM技術(shù)的運用總結(jié)

在南通政務(wù)中心北側(cè)停車綜合樓這個項目通過BIM技術(shù)在方案決策、協(xié)同管理、提高工作效率、成本控制、以及進度、質(zhì)量、安全等方面的有顯著成效。BIM技術(shù)功能強大有極大的運用價值，從設(shè)計、招標(biāo)、施工到后期的運維每個階段的各項目參與方均有其更高的使用價值。比如（1）設(shè)計階段，BIM可進行地圖定位將擬建建筑物置于實際環(huán)境，對擬建建筑物的熱環(huán)境、采光、遮陽、雨水設(shè)計流量、運營能耗和碳排放等進行分析更好的做到居住舒適、節(jié)能減排。（2）建模階段，PC構(gòu)件拆分的同時應(yīng)該注重材料構(gòu)件信息的導(dǎo)入包含構(gòu)件的材料性質(zhì)、強度、尺寸、顏色等），為工廠預(yù)制、施工吊裝、項目后期運維做好基礎(chǔ)工作。（3）施工階段，在PC構(gòu)件制作的過程當(dāng)中可將模型中的構(gòu)件信息通過RFID芯片植入每個構(gòu)件，編碼唯一，構(gòu)件的生產(chǎn)進度情況以及每個構(gòu)件的具體信息(重量、安裝位置等)，將返回記錄在中心數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)遠(yuǎn)程動態(tài)監(jiān)控。[4]（4）運維階段。由于施工單位與運維單位一般不同，在交付使用過稱中應(yīng)做好BIM竣工模型交付。構(gòu)建綜合BIM運營維護管理平臺，實現(xiàn)建筑物業(yè)、設(shè)備運行和排放的實時監(jiān)測、分析和控制支持設(shè)備設(shè)施運行的動態(tài)信息查詢和異常情況快速定位實現(xiàn)精細(xì)化和可視化管理，并為工程健康監(jiān)測提供信息支持。

綜上所述，BIM技術(shù)在裝配式建筑中的運用價值有著傳統(tǒng)二維建筑無可比擬的優(yōu)勢，信息化還有巨大的發(fā)展空間，加強對裝配式建筑的力學(xué)性能研究，制定適應(yīng)裝配式建筑的BIM是大勢所需，本文僅為同類工程項目應(yīng)用BIM技術(shù)提供參考借鑒。

[1]宮文軍,曹楊,鞏俊松.基于BIM技術(shù)的裝配式構(gòu)件系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化[J].技術(shù)推廣安裝,2014(01):55-57

[2]仇保興.發(fā)展裝配式住宅普及綠色建筑[J].城市住宅,2014(05):6-8

[3]辛眉.國務(wù)院決定大力發(fā)展裝配式建筑[N].中國建設(shè)報

[4]張家昌,馬從權(quán),劉文山.BIM和RFID技術(shù)在裝配式建筑全壽命周期管理中的應(yīng)用探討[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版).2015,17(4)

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1007-6344（2016）10-0091-02