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        BIM在裝配式建筑項目生產(chǎn)中的應用

        2020-10-28 03:12:46陳明勇梁先軍劉文珊
        廣東土木與建筑 2020年10期
        關鍵詞:預制構件視圖圖紙

        陳明勇,鄭 璐,梁先軍,李 武,劉文珊

        (1、中國建筑第四工程局有限公司 廣州510665;2、湖南交通工程學院 湖南衡陽421000)

        0 引言

        在信息化時代的當下,BIM 技術的使用給建筑行業(yè)帶來機遇,是能夠迎接挑戰(zhàn)的關鍵所在。目前BIM管理技術越來越多的被應用于建筑項目施工管理中,從最初的BIM 應用探索[1]到普通項目的BIM 應用推廣[2],從普通項目管理到裝配式項目管理[3-5],從施工管理的平面布置[6]到設計深化,再到設計-施工一體化管理,從項目現(xiàn)場全過程管理到造價全過程項目管理[7]。因此,如何能夠?qū)IM 技術的作用發(fā)揮到極致,就成為帶動整個行業(yè)變革的主要模式。

        1 BIM的基本內(nèi)容

        建筑信息模型(Building Information Model,簡稱BIM),由于其可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性等眾多優(yōu)點,目前已成為行業(yè)重點推廣技術之一。

        在現(xiàn)代社會之中,BIM 技術實際上屬于一種管理理念,其本質(zhì)是利用CAD圖紙及項目相關信息資料建立的一種信息模型,最終形成數(shù)字化技術。這一技術在建筑行業(yè)之中的應用,就可以確保其由二維空間朝著三維空間轉(zhuǎn)變,即從建筑信息模型(BIM)逐步實現(xiàn)到城市信息模型(CIM)的跨越。BIM 技術通過實現(xiàn)工程基礎數(shù)據(jù)的儲存,通過對工程項目的建模,最初在招投標中對現(xiàn)場施工總平面布置進行投標演示,到現(xiàn)場施工規(guī)劃,再到現(xiàn)場機電碰撞檢查應用、逐步到建立節(jié)點模型分析,指導現(xiàn)場施工,再到深化設計、成本控制、投資預算等方面發(fā)揮作用,并且通過這一部分數(shù)據(jù)還能夠?qū)崿F(xiàn)建筑工程真實的模擬,最終把控好預算,提升建筑工程的施工質(zhì)量。最后通過BIM 技術和VR 技術相結(jié)合,項目的運行與維護階段可進行便捷可視化管理,具有廣闊的應用前景。

        2 工程BIM在項目生產(chǎn)中的基礎應用分析

        在項目的實際生產(chǎn)之中,工程BIM 的利用,主要是涉及到重難點深化設計、施工方案模擬、預制構件生產(chǎn)制造、碰撞檢測、工程量匯總與圖紙自動生成、多視口聯(lián)動、運營階段等基礎方面的應用,針對這一部分做好具體的分析,對于后續(xù)的BIM 技術研究也有重要的現(xiàn)實意義。某項目從開工總平面布置到項目竣工驗收全過程,結(jié)合BIM 相關技術順利完成項目建造情況,如圖1所示。

        圖1 項目BIM應用Fig.1 Project BIM Application

        2.1 施工方案模擬及BIM 4D

        傳統(tǒng)二維圖紙無法表達建筑工程內(nèi)部結(jié)構的細節(jié),但是BIM 技術可以實現(xiàn)三維模型建立,利用BIM軟件針對復雜節(jié)點進行模擬,通過可視化,將節(jié)點構造清晰化地展現(xiàn)出來。工程項目通過三維模型制定對應的施工方案,從而實現(xiàn)對其的優(yōu)化與調(diào)整。另外BIM4D 施工模擬在施工方案與進度計劃的支持下,利用BIM 相關軟件就可以實現(xiàn)施工工序展示和項目進度可視化,進而避免施工出現(xiàn)問題,導致施工進度和質(zhì)量受到影響。BIM 技術可以滿足多種基礎建筑工程的模擬,并且也可以利用模擬,實現(xiàn)基礎之間位置關系相對應的調(diào)整[8]。圖2 為某項目利用BIM 技術進行基坑支撐梁切割拆除工作交底。

        圖2 基坑支撐梁切割拆除Fig.2 Cutting and Demolition of Foundation Pit Supporting Beam

        2.2 預制構件生產(chǎn)制造

        針對裝配式項目在項目深化設計階段及生產(chǎn)階段使用BIM 技術[9],除了可以做到預制構件深化設計外其主要表現(xiàn)在2 個方面:①建立對應的預制構件編碼體系;②做好預制構件生產(chǎn)運輸?shù)囊?guī)劃;通過BIM技術,再配合上RFID 技術就可以實現(xiàn)預制構件編碼體系的建立,通過BIM 信息管理平臺建立相應的預制構件庫,就可以做好其對應的生產(chǎn)、存儲、施工、運輸一系列的監(jiān)控和跟蹤處理,最終滿足“零缺陷、零庫存、高效安裝”的目標。圖3所示為對某裝配式項目進行構件的運輸及吊裝模擬,通過模擬,評估項目工程部署的合理性。

        2.3 碰撞檢測

        圖3 PC構件運輸及吊裝模擬Fig.3 Simulation of PC Component Transportation and Hoisting

        在創(chuàng)建土建模型之后,利用對應的軟件系統(tǒng),針對建筑、結(jié)構模型及機電模型進行碰撞檢查[10],最終達到“零碰撞”,基于BIM 三維直觀等特點,確保建筑結(jié)構深化設計的精準性。如,在工程的建筑區(qū)域節(jié)點之中利用現(xiàn)澆的模式,其內(nèi)部構件不會出現(xiàn)碰撞。但是因為預制梁和預制柱選擇預制構件,再加上鋼筋配置相對密集,就成為出現(xiàn)鋼筋碰撞的主要因素。如果出現(xiàn)問題,就會直接影響工程,甚至還可能引發(fā)工期延誤的問題。因此,構建鋼筋模型與結(jié)構模型,就需要配合上軟件,優(yōu)化鋼筋配置,最終完成碰撞檢測,用戶通過BIM 建模分析,可提前進行查漏補缺,通過提前修正,避免施工后返工或無法施工等情況。圖4 所示為某項目主體結(jié)構的碰撞檢查,圖5 所示為某項目地下室機電管線布設模擬機電管線布置,并進行碰撞檢查。

        圖4 結(jié)構碰撞檢查Fig.4 Structural Collision Check

        圖5 機電碰撞檢查Fig.5 Electromechanical Collision Inspection

        2.4 BIM出圖與工程量匯總

        BIM 出圖即通過CAD 等相關信息轉(zhuǎn)化的BIM 三維模型,通過專業(yè)BIM 工程師根據(jù)規(guī)范要求進行深化設計,再導出成為單專業(yè)平面圖,上報業(yè)主、監(jiān)理、設計等單位審核蓋章完成的圖紙,該圖紙具有竣工結(jié)算及指導現(xiàn)場施工的作用,如圖6所示。

        圖6 BIM出圖Fig.6 BIM Plotting

        利用BIM 模型還可以實現(xiàn)工程量的統(tǒng)計,從而自動生成鋼筋、混凝土的用量清單,根據(jù)項目實際需求,還可以利用多種形式的表格將其呈現(xiàn)。在清單之中主要包含了編號、構建尺寸、材料用量、材質(zhì)等,導出的清單可以結(jié)合商務部門套價做出項目成本分析。

        2.5 多視口聯(lián)動

        在二維制圖中,設計人員需要多角度地做好視圖設計,這樣才可以達到構件視圖化的要求,并且修改一個視圖參數(shù),也需要針對其余的視圖參數(shù)做好對應的修改,導致其工作繁瑣,一旦出現(xiàn)參數(shù)錯誤,就可能會存在極高的錯誤率,進而對整個工作進展帶來影響。通過BIM 技術,就可以完成圖紙的繪制工作,將傳統(tǒng)的剖面圖設計改變,并且利用三維立體模型,也可以將視圖準確無誤地繪制出來。針對視圖的修改,可以基于三維立體模型來進行,這樣就可以規(guī)避視圖修改的錯誤。盡可能減少工作人員的設計工作量,讓其擁有更多的實踐去進行視圖的設計,這樣也可以確保視圖的質(zhì)量,同時項目生產(chǎn)過程中,通過基于三維立體模型還可以對勞務班組進行三維交底,利用BIM直觀、立體等特點,讓項目生產(chǎn)一線人員了解到該項重難點如何施工。圖7為多視口聯(lián)動在某項目的具體應用情況。

        圖7 多視口聯(lián)動Fig.7 Multi View Linkage

        2.6 運營階段

        在運營階段,主要是做好物業(yè)管理,對于建筑物和機電設備做好對應的維護、整治等處理,但是考慮到現(xiàn)階段的物業(yè)偏向于后期的運營與維護,容易忽視前期與設計、建設以及施工單位之間的相互交流。所以,針對項目本身缺乏一個系統(tǒng)的熟悉過程,最終導致運營階段出現(xiàn)各種問題。但是BIM 技術的使用,就可以很好地解決這一部分難題,實施精細化的運營管理,所以通過BIM 模型的建立,即可查詢其構件的基本屬性,能夠提供必要的信息,服務后續(xù)的改造與設備維護,最終提高運行維護階段設備的管理水平等[11]。圖8為以珠海某大廈項目為依托,建立的5D管理平臺體系。

        圖8 某大廈5D平臺Fig.8 5D Platform of a Building

        3 結(jié)語

        總而言之,在當前的項目生產(chǎn)中,BIM 技術的應用應該結(jié)合項目施工所需開展BIM 的基礎應用,因為只有把基礎打牢了才能讓BIM 的作用得到最大限度的發(fā)揮,而這也是今后需要進一步研究的地方。

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