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        某航空總部大廈數(shù)字化裝配式裝修施工技術(shù)

        2020-07-18 07:14:18藍(lán)建勛洪志城曾金亮
        廣東土木與建筑 2020年7期
        關(guān)鍵詞:裝配式構(gòu)件建模

        藍(lán)建勛,洪志城,曾金亮

        (廣東省建筑裝飾工程有限公司 廣州510010)

        0 引言

        在數(shù)字化變革的大趨勢(shì)下,作為數(shù)字科技與建筑產(chǎn)業(yè)有效融合的“數(shù)字建筑”,必然成為建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的核心引擎。數(shù)字建筑就是利用BIM 和云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù),結(jié)合先進(jìn)的精益建造項(xiàng)目管理理論方法,形成以數(shù)字技術(shù)驅(qū)動(dòng)的行業(yè)業(yè)務(wù)戰(zhàn)略。

        如何將數(shù)字化建造[1]技術(shù)應(yīng)用于裝配式裝修施工,滿足設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配、運(yùn)維各環(huán)節(jié)過(guò)程高精度協(xié)同配合,是當(dāng)前裝配式裝修施工需要解決的難題。

        1 工程概況

        某大廈室內(nèi)裝修工程定位為某航空總部大廈、現(xiàn)代化5A 甲級(jí)寫字樓,建筑面積194 729 m2,建筑高度150 m(首層~6 層為裙樓),屬一類高樓,抗震烈度7級(jí),耐火等級(jí)一級(jí)。

        本項(xiàng)目將數(shù)字科技與建筑產(chǎn)業(yè)有效融合,大量應(yīng)用BIM 和云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等數(shù)字化建造技術(shù),實(shí)現(xiàn)“設(shè)計(jì)-生產(chǎn)-裝配-運(yùn)維一體化”的數(shù)字化裝配式施工。

        2 數(shù)字化裝配式裝修的應(yīng)用流程

        應(yīng)用BIM 技術(shù),并結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)管理,實(shí)現(xiàn)“設(shè)計(jì)-生產(chǎn)-裝配-運(yùn)維一體化”的數(shù)字化裝配式施工[2]的數(shù)字化裝配式裝修應(yīng)用總流程(見(jiàn)圖1)。

        圖1 數(shù)字化裝配式裝修應(yīng)用總流程Fig.1 General Flow Chart of Digital Assembly Decoration Application

        3 數(shù)字化設(shè)計(jì)

        3.1 基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的模型復(fù)核

        基于3D 點(diǎn)云[3]現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集并復(fù)核BIM 模型定位數(shù)據(jù),為裝配式裝修BIM 模型深化提供精確數(shù)據(jù)依據(jù),真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)土建、機(jī)電、智能化等其他專業(yè)的施工誤差,從而確保深化成果與現(xiàn)場(chǎng)的匹配度。

        在裝修施工前,運(yùn)用三維激光掃描系統(tǒng)對(duì)已建專業(yè)進(jìn)行全面掃描(見(jiàn)圖2),以塔樓18 層為例,前端作業(yè)共投入3 人現(xiàn)場(chǎng)操控設(shè)備,共設(shè)置25 個(gè)站點(diǎn),1 d 內(nèi)完成2 500 m2面積掃描;后端軟件數(shù)據(jù)處理共投入2 人,1 d 內(nèi)整合25 個(gè)站點(diǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。在Revit 中通過(guò)導(dǎo)入點(diǎn)云數(shù)據(jù)(見(jiàn)圖3),檢查模型與點(diǎn)云的差異,以此來(lái)調(diào)整模型,保證模型與現(xiàn)場(chǎng)一致。

        圖2 3D復(fù)核技術(shù)應(yīng)用流程Fig.2 Application Process of 3D Review Technology

        圖3 樓層3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)庫(kù)Fig.3 3D Point Cloud Data

        3.2 基于BIM的碰撞檢查

        BIM 模型包含構(gòu)件的幾何信息、定位信息和參數(shù)信息等,能夠進(jìn)行三維碰撞檢查(見(jiàn)圖4),及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝修與其他專業(yè)的碰撞[4]。如吊桿與風(fēng)管發(fā)生穿插碰撞,空調(diào)、噴淋管與走廊燈盒碰撞,土建墻體與裝飾面重疊等。

        圖4 吊桿與風(fēng)管發(fā)生穿插碰撞Fig.4 Intersect Collision between the Boom and the Air Duct

        3.3 BIM和VR技術(shù)助力可視化校驗(yàn)裝配式裝修設(shè)計(jì)

        項(xiàng)目利用BIM+VR 技術(shù),進(jìn)行工程建模及樣板間深化設(shè)計(jì)、房間布局修改調(diào)整,其后將裝配式裝修設(shè)計(jì)、模型通過(guò)Fuzor 軟件進(jìn)行輸出生成交互式程序,形成基于計(jì)算機(jī)的具有一定功能的仿真場(chǎng)景模擬。

        通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐證實(shí),BIM結(jié)合VR技術(shù)[5]能夠提高用戶的真實(shí)感和體驗(yàn)感(見(jiàn)圖5),能夠直接進(jìn)行裝飾方案的觀察與對(duì)比,從而選擇最合適的方案,既節(jié)省時(shí)間,提前驗(yàn)證裝配式裝修的可行性,避免制作多個(gè)樣板的資源浪費(fèi),同時(shí)大大提高樣板方案的靈活多變性。

        圖5 利用VR檢視家具定位Fig.5 Using VR to Inspect Furniture Positioning

        3.4 基于Revit二次開(kāi)發(fā)快速建模排版技術(shù)

        裝修模型包含吊頂、地面、墻面、家具、插座、開(kāi)關(guān)、安全出口指示、機(jī)電未端等,構(gòu)件多且建模困難,尤其是天花、龍骨、墻面磚和地面磚等。對(duì)此,項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中利用Revit 二次開(kāi)發(fā)技術(shù),研發(fā)“裝配式裝修”插件(見(jiàn)圖6),將有規(guī)律的構(gòu)件,如地面磚、墻面磚、天花、龍骨等研發(fā)對(duì)應(yīng)的建模插件,實(shí)現(xiàn)快速建模(見(jiàn)圖7),避免手動(dòng)建模,提高工作效率。

        圖6 裝配式裝修插件實(shí)現(xiàn)流程Fig.6 Implementation Process of Assembly Type Decoration Plug-in

        圖7 辦公區(qū)裝飾面板自動(dòng)排版Fig.7 Automatic Layout of Decoration Panel in Office Area

        3.5 三維模擬驗(yàn)證與優(yōu)化設(shè)計(jì)

        基于BIM技術(shù),對(duì)裝配式架空地面系統(tǒng)、裝配式輕質(zhì)內(nèi)隔墻系統(tǒng)、裝配式集成吊頂系統(tǒng)、裝配式墻面裝飾板系統(tǒng)(包括玻璃、金屬板、人造板、木飾面板、復(fù)合石材板)進(jìn)行詳細(xì)的三維模擬驗(yàn)證與優(yōu)化設(shè)計(jì)(見(jiàn)圖8、圖9),直觀地表達(dá)設(shè)計(jì)方案,溝通效率顯著提高[6]。

        4 數(shù)字化生產(chǎn)

        4.1 基于BIM的材料清單管理

        圖8 BIM集成吊頂三維節(jié)點(diǎn)Fig.8 Three-dimensional Node of BIM Integrated Ceiling

        圖9 BIM裝配式墻面玻璃裝飾板三維節(jié)點(diǎn)Fig.9 Three-dimensional Node of BIM Assembled Wall Glass Decorative Board

        首先,建立各專業(yè)模型,在模型屬性中為每個(gè)管理對(duì)象設(shè)置唯一編碼,利用信息化工具,提取BIM 模型中每個(gè)構(gòu)件材料設(shè)備屬性(包含唯一編碼、材料名稱、規(guī)格、數(shù)量等信息參數(shù)),形成包含唯一編碼的材料清單,包含了對(duì)材料設(shè)備的設(shè)計(jì)要求,清單與模型中構(gòu)件建立對(duì)應(yīng)關(guān)系,是進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收和現(xiàn)場(chǎng)使用的依據(jù),便于追溯。一起分發(fā)給各專業(yè)的材料與設(shè)備供應(yīng)商(見(jiàn)圖10)。

        圖10 構(gòu)件生產(chǎn)加工BIM流程Fig.10 BIM Flow Chart of Component Production and Processing

        4.2 基于BIM的異形構(gòu)件生產(chǎn)管理

        先對(duì)異型構(gòu)件采用BIM 進(jìn)行數(shù)字化建模(見(jiàn)圖11),然后將BIM 模型與數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接,將異型構(gòu)件的參數(shù)傳遞到數(shù)控機(jī)床中,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn),提高了構(gòu)件的生產(chǎn)效率[3]。

        4.3 基于BIM的物料運(yùn)輸管理

        將導(dǎo)出的二維碼粘貼在相對(duì)應(yīng)的材料設(shè)備上,與BIM 模型關(guān)聯(lián),通過(guò)網(wǎng)頁(yè)端系統(tǒng)全過(guò)程周期內(nèi)將生產(chǎn)、運(yùn)輸、進(jìn)場(chǎng)、倉(cāng)管、安裝進(jìn)度、質(zhì)量控制等內(nèi)容進(jìn)行構(gòu)件的實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。

        圖11 飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)造型吊頂3D模型及加工Fig.11 3D Model and Processing of Aircraft Engine Modeling Ceiling

        5 數(shù)字化施工

        5.1 場(chǎng)地布置

        基于施工BIM 模型對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行布置,合理安排庫(kù)房、加工區(qū)域、臨水臨電、加工區(qū)域、材料堆場(chǎng)安全文明施工設(shè)施等進(jìn)行規(guī)劃布置和分析優(yōu)化[7],能有效地縮短材料設(shè)備的運(yùn)輸距離,避免額外的設(shè)備與材料的二次搬運(yùn)以及臨時(shí)設(shè)施的多次搭拆,提高生產(chǎn)效率,以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地布置的科學(xué)合理(見(jiàn)圖12、圖13)。

        圖12 BIM場(chǎng)地布置模擬Fig.12 Simulation of Site Layout of BIM

        圖13 無(wú)人機(jī)拍攝場(chǎng)地布置實(shí)景Fig.13 Unmanned Aerial Vehicle Shooting

        5.2 BIM 4D、5D全面管控

        項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,將Revit 創(chuàng)建的裝配式裝修模型導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)BIM 5D管理平臺(tái)[8],針對(duì)裝修施工過(guò)程中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),把建筑構(gòu)件與進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行對(duì)接,隨著進(jìn)度計(jì)劃的不斷變化,模型的構(gòu)件按照施工流程不斷變化,就形成了施工模擬動(dòng)畫。即時(shí)模擬展現(xiàn)真實(shí)的施工情況,也可以使全體參建人員快速理解進(jìn)度計(jì)劃的重要節(jié)點(diǎn),加強(qiáng)進(jìn)度控制。

        在BIM 數(shù)據(jù)完整導(dǎo)入的前提下,將施工進(jìn)度計(jì)劃與現(xiàn)場(chǎng)施工采集進(jìn)度數(shù)據(jù)匯總,進(jìn)行施工進(jìn)度模擬(見(jiàn)圖14~圖16),通過(guò)計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度的對(duì)比,直觀得出進(jìn)度提前或滯后的工作內(nèi)容,在便于向各方匯報(bào)進(jìn)度的同時(shí),有利于找出進(jìn)度延后點(diǎn),從而快速做出針對(duì)性的調(diào)整措施。

        圖14 4D施工進(jìn)度模擬Fig.14 Construction Schedule Simulation of 4D

        圖15 5D施工進(jìn)度模擬Fig.15 Construction Schedule Simulation of 5D

        圖16 幕墻BIM模擬[9]及現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比Fig.16 Curtain Wall BIM Simulation and Field Contrast

        6 數(shù)字化運(yùn)維

        以施工BIM 模型為幾何載體,將包含裝修材料信息、裝修材料廠家信息、裝修材料保養(yǎng)方式等竣工驗(yàn)收信息錄入至精裝修模型中,并按照施工現(xiàn)場(chǎng)竣工實(shí)況進(jìn)行修正,進(jìn)而形成竣工BIM 模型(見(jiàn)圖17),作為運(yùn)維維修保養(yǎng)的重要參考依據(jù)。

        7 互聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)應(yīng)用

        7.1 信息化協(xié)同

        通過(guò)BIM 的三維展示,加強(qiáng)了裝配式裝修各專業(yè)間工程信息協(xié)同水平[10],同時(shí)保證了設(shè)計(jì)質(zhì)量,使設(shè)計(jì)意圖更有效地傳遞給各個(gè)實(shí)施方,最終實(shí)現(xiàn)成本更透明可控。在施工過(guò)程中,針對(duì)難點(diǎn)重點(diǎn)問(wèn)題,在監(jiān)理例會(huì)上利用BIM 可視化及PC 端實(shí)施模型分析解決問(wèn)題(見(jiàn)圖18、圖19)。

        圖17 竣工BIM模型Fig.17 Completed BIM Model

        圖18 BIM多專業(yè)協(xié)同軟件界面Fig.18 BIM Multi-disciplinary Collaboration Software Interface

        圖19 BIM可視化施工管控協(xié)調(diào)Fig.19 Control and Coordination of Visual Construction in BIM

        7.2 安全、質(zhì)量協(xié)同管理

        基于施工BIM 模型,開(kāi)展工程安全和質(zhì)量管理,利用BIM 應(yīng)用軟件充分仿真模擬,通過(guò)問(wèn)題大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判(見(jiàn)圖20、圖21)。提前規(guī)避管理漏洞和質(zhì)量問(wèn)題,利用移動(dòng)設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工程安全、質(zhì)量進(jìn)行檢查與驗(yàn)收,實(shí)現(xiàn)安全、質(zhì)量管理的動(dòng)態(tài)監(jiān)控與記錄。

        8 結(jié)語(yǔ)

        在該項(xiàng)目裝修工程施工中,利用BIM 和物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù),結(jié)合先進(jìn)的建造項(xiàng)目管理方法和裝配式裝修技術(shù),形成以數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化生產(chǎn)、數(shù)字化裝配、數(shù)字化管理的數(shù)字化裝配式裝修施工新方法,實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化建造方式的轉(zhuǎn)型,提高了裝配式裝修施工的協(xié)同性、精準(zhǔn)性和高效性,減少了現(xiàn)場(chǎng)建筑垃圾排放,達(dá)到了降本增效的效果。

        圖20 質(zhì)量、安全問(wèn)題分析和危險(xiǎn)源識(shí)別Fig.20 Analysis of Quality and Safety Problems and Identification of Hazard Sources

        圖21 危險(xiǎn)源三維標(biāo)識(shí)Fig.21 Danger Source 3D Logo

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