王煒平 王成成

（江蘇建科工程咨詢有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

裝配式建筑融合了設(shè)計、施工、裝配和管理等要素，施工中借助大數(shù)據(jù)等技術(shù)提升了應(yīng)用的效果[1]?？梢姡b配式建筑已經(jīng)成為建筑業(yè)轉(zhuǎn)型和發(fā)展的主要方向，設(shè)計人員根據(jù)具體的項目需求構(gòu)建不同的3D模型，在直觀形象地與業(yè)主方開展溝通，做好協(xié)調(diào)工作。BIM在建筑建模和碰撞檢測、預(yù)算計算等方面具有較大優(yōu)勢，施工中可以通過三維模擬、碰撞檢測、材料計算等加強(qiáng)全過程的管理和加強(qiáng)進(jìn)度控制、施工深化，將其應(yīng)用到裝配式建筑施工中具有現(xiàn)實意義，實現(xiàn)了預(yù)制自動化，為預(yù)制結(jié)構(gòu)建筑的可持續(xù)發(fā)展提供了強(qiáng)有力的保障[2]。

1 BIM技術(shù)在裝配式建筑工程施工中應(yīng)用的價值

1.1 BIM實現(xiàn)了與物聯(lián)網(wǎng)平臺的建設(shè)

BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的平臺的應(yīng)用主要是指使用BIM或者云數(shù)據(jù)等工具輔助施工管理的重要形式，借助BIM技術(shù)開展施工技術(shù)的模擬和質(zhì)量的管控，通過結(jié)合項目實際需求建立項目管理協(xié)同工作平臺，利用二維碼技術(shù)開展對預(yù)制構(gòu)件的加工和運輸、裝配等信息化的管控[3]。

1.1.1 施工過程中構(gòu)建BIM平臺

施工單位還可以將項目BIM模型上傳到BIM平臺中，借助BIM平臺對項目實施過程中的一些工作指導(dǎo)和設(shè)計變更等進(jìn)行指示，施工單位借助該平臺開展各項施工操作，在上傳施工進(jìn)度后，通過PC端和移動手機(jī)端等完成平臺的構(gòu)建。BIM平臺在構(gòu)建后設(shè)置數(shù)據(jù)中心、資料管理、BIM協(xié)作和質(zhì)量管理、材料管理和成本管理等模塊，以為開展施工管理等奠定堅實的基礎(chǔ)。

1.1.2 構(gòu)件資料的上傳和應(yīng)用二維碼

預(yù)制構(gòu)件在投入生產(chǎn)之前，企業(yè)可以借助相關(guān)BIM平臺完成上傳資料的任務(wù)，將使用的一些預(yù)制構(gòu)件上傳到建筑模型中，使各構(gòu)件生成相應(yīng)的二維碼。構(gòu)件在生產(chǎn)之后需要噴上不易脫落的二維碼，將其同步在BIM模型中，以便于施工單位在施工中或者安裝這些構(gòu)件時能夠安裝到正確的部位[4]。拼裝在完成之后，施工方也可以將施工進(jìn)度等上傳到BIM平臺中，以實現(xiàn)信息的同步。如二維碼展示出工程的名稱、產(chǎn)品的類型、重量、方量、產(chǎn)品編碼以及生產(chǎn)單位等，再上傳構(gòu)件資料，如構(gòu)件安裝的各個部位和節(jié)點等，從而切實保障構(gòu)件生產(chǎn)和安裝，使得施工企業(yè)在施工中能夠按照制定的設(shè)計方案進(jìn)行施工。

1.2 施工模擬

在項目施工過程中會遇到很多的問題，在這種情況下，開展施工模擬的工作能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)知和交互的功能。項目中各個參與方能夠借助BIM平臺積極應(yīng)對出現(xiàn)的問題，在進(jìn)行問題的分析、模擬和處理后，能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。同時，BIM技術(shù)在項目建造過程中可以借助數(shù)字化建造對施工現(xiàn)場的各個工序進(jìn)行模擬，通過施工后過程的模擬，使現(xiàn)場布置工作、建造過程、方案的預(yù)演和工序的預(yù)演等流程變得更加簡單，從而達(dá)到降低成本的目的。例如建筑企業(yè)可以借助BIM4D軟件進(jìn)行施工階段的動態(tài)模擬，直觀地展示出施工階段過程中的一些重要施工工藝，在對多種施工方案的可實施性進(jìn)行比較后，能夠為施工企業(yè)提供最終的方案。另外，BIM技術(shù)在應(yīng)用后還能夠?qū)κ┕げ牧线M(jìn)行動態(tài)的追蹤，加強(qiáng)對施工工期的估算等，從而幫助企業(yè)及時發(fā)現(xiàn)問題和提出解決的對策。

1.3 多層次的深化設(shè)計

對設(shè)計的圖紙進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計后，對PC構(gòu)件施工階段的復(fù)雜節(jié)點或者可能存在的問題進(jìn)行深化設(shè)計，幫助企業(yè)提前掌握設(shè)計中可能存在的不合理之處，通過提前解決的方案后，減少后期的變更。

1.3.1 PC構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計

裝配式PC構(gòu)件在拆分時需要根據(jù)拆分的標(biāo)準(zhǔn)，深化設(shè)計引用了BIM技術(shù)。憑借其可視化的演示和立體化的演示等，構(gòu)建出三維信息模型。下面對主要深化設(shè)計的控制點進(jìn)行分析，見表1。

1.3.2 構(gòu)件預(yù)留孔洞的深化設(shè)計

BIM軟件能夠?qū)C(jī)電管線的預(yù)留孔洞進(jìn)行建模，借助BIM可視化技術(shù)對管道的走向或者預(yù)留洞口的高度等進(jìn)行檢查后，能夠?qū)ε鲎颤c進(jìn)行核對，施工企業(yè)在及時將設(shè)計院設(shè)計的圖紙進(jìn)行完善和修改后，能夠避免后期出現(xiàn)施工返工或者變更等情況，從而使施工質(zhì)量得到全面的提升[5]。如圖1所示。

圖1 預(yù)留孔洞深化設(shè)計

1.3.3 對管線進(jìn)行綜合優(yōu)化設(shè)計

裝配式施工單體中管線的布局相對集中，在借助三維模型演示后，能夠幫助施工企業(yè)提前對管線開展檢查和瀏覽，從而在檢查后找出存在的問題，并及時進(jìn)行完善和修改。

1.3.4 施工現(xiàn)場的安全管理

根據(jù)BIM對裝配式現(xiàn)場模型進(jìn)行三維可視化模擬，能夠?qū)Π踩L(fēng)險因素進(jìn)行明確，在確定不同等級的安全風(fēng)險后，能夠開展指導(dǎo)性的施工工作[6]。由此可見，施工企業(yè)人員在對現(xiàn)場中存在的危險進(jìn)行識別后，對危險源進(jìn)行風(fēng)險的評估，在確定風(fēng)險等級后，確定風(fēng)險預(yù)防和控制的措施。

2 案例分析

2.1 案例的概述

該文研究的案例是位于深圳的太廣風(fēng)會項目，其主要是由本地某房地產(chǎn)公司建造。該項目由甲方提供相關(guān)的信息，并提供電子地形圖底圖文件或者相關(guān)的電子圖紙。該項目在施工前需要選用BIM三維建模技術(shù)做好撞擊檢測，通過模擬施工以降低建筑施工中存在的問題，降低不均勻的影響。該項目在使用BIM技術(shù)搭建好平臺后，在對應(yīng)的施工進(jìn)度中設(shè)置了不同的施工任務(wù)（生產(chǎn)進(jìn)度、施工進(jìn)度；質(zhì)量的管控等）通過關(guān)聯(lián)模型構(gòu)件或者相關(guān)的任務(wù)，對現(xiàn)場的真實情況進(jìn)行精準(zhǔn)定位，幫助管理人員借助BIM技術(shù)平臺進(jìn)行查詢，做好處理的方案。同時，這一平臺的構(gòu)建還能夠讓施工人員或者管理人員掌握工程動態(tài)信息，隨時核實現(xiàn)場施工的情況，有效保障施工現(xiàn)場的安全。

2.2 施工階段中BIM技術(shù)的應(yīng)用

BIM模型主要是將裝配式構(gòu)件的實施狀態(tài)和施工情況等直接反映到該平臺中，選擇不同的顏色進(jìn)行區(qū)分。這樣做的目的就是管理人員通過該平臺進(jìn)行跟蹤和定位，其主要從生產(chǎn)進(jìn)度、施工等方面進(jìn)行管理。

2.2.1 生產(chǎn)進(jìn)度的管理

裝配式構(gòu)件生產(chǎn)的工藝流程主要包括混凝土配置、模具安裝、預(yù)留預(yù)埋件放置和混凝土的澆筑、脫模和蒸汽室養(yǎng)護(hù)等幾個方面，各個參建人員通過對裝配式的構(gòu)件生產(chǎn)流程等關(guān)鍵節(jié)點等進(jìn)行跟蹤和分析，通過對這些生產(chǎn)流程等進(jìn)行跟蹤和檢測能夠獲取生產(chǎn)過程中實際應(yīng)用的進(jìn)度。

生產(chǎn)管理人員借助手持終端對RFID標(biāo)簽進(jìn)行掃描，通過將構(gòu)件當(dāng)前的狀態(tài)上傳到管理平臺中，施工人員就能夠在該平臺中查詢到構(gòu)件的信息。在施工前，施工方在開展下一步吊裝計劃時主要借助BIM共享的平臺將一些信息傳遞給專門的技術(shù)人員，從而有效避免現(xiàn)場中出現(xiàn)構(gòu)件堆積現(xiàn)象，在構(gòu)件生產(chǎn)之前，主要借助BIM技術(shù)對構(gòu)件進(jìn)行生產(chǎn)模擬。

表1 構(gòu)件的深化設(shè)計

BIM模型在深入每個環(huán)節(jié)后，能夠借助信息的共享等對進(jìn)度進(jìn)行有效的管理。這些信息在反饋后主要包包括構(gòu)件的生產(chǎn)節(jié)拍、構(gòu)件的尺寸大小和預(yù)埋件安裝中所需要提供的時間、洞口的預(yù)留等，再借助現(xiàn)場生產(chǎn)反饋相關(guān)的信息開展生產(chǎn)模擬工作。另外，該公司借助BIM模型對深圳的太廣風(fēng)會的5號樓剪力墻構(gòu)件進(jìn)行分析，尤其是對該構(gòu)件的3個生產(chǎn)排版方案進(jìn)行分析，其已知的標(biāo)準(zhǔn)層剪力墻構(gòu)件長度見表2。

2.2.2 施工進(jìn)度

管理人員在裝配過程中通過對構(gòu)件的出庫時間裝配的時間、完成時間和驗收時間等對構(gòu)件從入場到裝配合格的狀態(tài)信息進(jìn)行查找，并制定責(zé)任人，確定信息追蹤機(jī)制。借助BIM軟件進(jìn)行4D仿真，其主要得出的結(jié)論如下：衛(wèi)生間能夠進(jìn)行試水、照明和插座引出線等工序；每個房間都能夠照明、插座引出線；客廳可以安裝吊頂龍骨。在傳統(tǒng)的施工過程中，技術(shù)人員不能對現(xiàn)場中出現(xiàn)的施工情況進(jìn)行模擬，也無法實現(xiàn)現(xiàn)場的可視化施工和管理。深圳的太廣風(fēng)會5號樓在施工過程中采用NavisworkS軟件中所具有的漫游功能和量測的功能等，對凈空高度進(jìn)行有效地測量，以此對地下室能否進(jìn)行機(jī)電管線的安裝與地面的施工等進(jìn)行判斷。同時，這一應(yīng)用還能夠?qū)ぷ髦写嬖诘慕徊婀ぷ髅孢M(jìn)行查找，進(jìn)而直接找出隱藏安全問題，如圖2所示。

表2 剪力墻構(gòu)件尺寸參數(shù)值

2.2.3 質(zhì)量的管理

該文主要采用BIM技術(shù)對復(fù)雜的構(gòu)件生產(chǎn)過程或者裝配的方法等運用模型或者視頻等直觀地展示出來，施工人員通過采用這一技術(shù)全面把握施工中存在的問題，在把握難點后，對其中潛在的質(zhì)量問題等進(jìn)行有效的處理。因此，這種可視化的展示模式，不僅便于施工人員的理解，還能夠直觀地體現(xiàn)技術(shù)人員所展示的流程等。在運輸完成后，質(zhì)量運輸人員通過采用專門的設(shè)備進(jìn)行采集和監(jiān)測裝配式構(gòu)件，技術(shù)人員再將產(chǎn)生的信息、圖片和數(shù)字化信息等傳遞到BIM平臺中，以全面加強(qiáng)對這些信息的管控，并建立追求質(zhì)量責(zé)任機(jī)制。

在傳統(tǒng)的建筑模式中，在施工現(xiàn)場中如果發(fā)現(xiàn)這些問題，不能及時解決出現(xiàn)的問題，其在解決這些問題時都需要經(jīng)過更長的時間，只有將存在的問題進(jìn)行一一的剖析后向上級提出相關(guān)的反饋，這樣才能有效解決存在的問題。但是該項目的施工單位借助BIM模型進(jìn)行施工管理時，能夠幫助技術(shù)人員和管理人員隨時掌握構(gòu)件質(zhì)量和一些安全信息，進(jìn)而對現(xiàn)場中存在的一些不安全因素和質(zhì)量影響因素等進(jìn)行明確，從而有效控制裝配式現(xiàn)場施工。例如采用BIM技術(shù)所建立的模型對比設(shè)備的模型數(shù)據(jù)和所使用構(gòu)件的模型數(shù)據(jù)，在深度審核后對預(yù)制構(gòu)件和相關(guān)的設(shè)備等加強(qiáng)檢測和控制。BIM建模技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崟r監(jiān)控質(zhì)量，把控施工的動態(tài)，這樣才能有效避免出現(xiàn)質(zhì)量事故問題。

2.2.4 成本動態(tài)的管理

某棟樓通過構(gòu)建1個動態(tài)成本管理方案，在使用過程中借助施工模型能夠輸入一些企業(yè)施工中關(guān)于成本方面的信息，如物資消耗和物資支出、物資費用等方面的信息，將成本信息都輸入每個構(gòu)件中，然后借助已有建立的模型對預(yù)算成本進(jìn)行有效的運算，如下所述。

預(yù)算成本=計劃完成工作量×預(yù)算價格

已完成的工作預(yù)算成本=實際完成工作量×預(yù)算價格

實際完成工作的實際成本=實際完成工作量×實際的價格

在對這3種成本開展比較時，主要借助BIM5D預(yù)算模型和BIM5D模型、BIM5D實際模型進(jìn)行成本動態(tài)的分析和管理。

2.3 運營階段中應(yīng)用BIM技術(shù)

某棟樓在完成交付之后，借助BIM技術(shù)在內(nèi)部構(gòu)建空間信息化管理系統(tǒng)和設(shè)備等，在保證這些運維管理人員能夠隨時掌握這些設(shè)備的運行情況后，能夠幫助企業(yè)及時開展維護(hù)和保修，相關(guān)的設(shè)備在對整個施工設(shè)備進(jìn)行掃描后，能夠指定位置的二維碼，幫助維修人員在現(xiàn)場進(jìn)行檢查和管理，通過使用BIM技術(shù)進(jìn)行信息化管理，及時對設(shè)備的運行能耗進(jìn)行把控。以該樓的空調(diào)設(shè)備為案例進(jìn)行分析，BIM系統(tǒng)能夠?qū)κ覂?nèi)和室外溫度傳感器進(jìn)行的維護(hù)和保修，維修人員在根據(jù)設(shè)備制定的二維碼等進(jìn)行指定后，對現(xiàn)場中存在的問題進(jìn)行維修，即開展自動化的識別和智能化的調(diào)節(jié)、控制室內(nèi)的溫度，從而能夠達(dá)到更加舒適的要求，滿足智能化和綠色化的要求。同時，BIM技術(shù)的信息共享功能較強(qiáng)，能夠給予施工人員或者技術(shù)人員等更多的便利。例如方便這些人員找到更多的建筑施工信息和工作的信息等，進(jìn)而在施工中加強(qiáng)對各個環(huán)節(jié)的有效管理。管理人員借助三維模型等及時對管線碰撞的問題進(jìn)行處理，能夠有效節(jié)省檢查的時間，增強(qiáng)碰撞檢查的效率。另外，裝配式建筑建筑工程在安全施工時也需要借助BIM技術(shù)實時定位施工現(xiàn)場，在獲取更多明確的信息后，對這些信息進(jìn)行分析和整理，進(jìn)而幫助管理人員及時做好相關(guān)的準(zhǔn)備，使得建筑物的運行工作更有保障。

3 結(jié)語

將BIM技術(shù)融入項目中，能夠達(dá)到建筑綠色化需求，BIM技術(shù)在構(gòu)建出三維模型后，借助數(shù)字化的手段為裝配式建筑施工全過程提供了重要依據(jù)和保障，由此可見，將BIM技術(shù)應(yīng)用到裝配式建筑中已經(jīng)成為未來建筑領(lǐng)域中的1種主要發(fā)展趨勢。