李文婷

（武漢正華建筑設(shè)計(jì)有限公司，湖北 武漢 430070）

0 引言

裝配式混凝土建筑作為行業(yè)持續(xù)發(fā)展的典型代表，在建設(shè)效率與質(zhì)量方面提出了更高要求。BIM技術(shù)的應(yīng)用成為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的必要手段，即將BIM技術(shù)可視化、參數(shù)化等特點(diǎn)運(yùn)用于裝配式混凝土建筑設(shè)計(jì)和施工過程中，能夠有效打破傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)與施工限制的同時(shí)，也能將裝配式混凝土建筑的優(yōu)勢(shì)予以充分展現(xiàn)。由此可見，如何將BIM應(yīng)用于裝配式混凝土建筑設(shè)計(jì)和施工過程中是當(dāng)前迫切需要解決的問題。

1 BIM在裝配式混凝土建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是裝配式混凝土建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，畢竟只有設(shè)計(jì)出合適的建筑結(jié)構(gòu)，才能在滿足使用需求的同時(shí)，將裝配式混凝土建筑的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)展現(xiàn)出來。然而，裝配式混凝土建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土建筑不同，在質(zhì)量方面的要求有著較大提升，一旦存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理的問題，就會(huì)造成嚴(yán)重浪費(fèi)。通過運(yùn)用BIM技術(shù)，能夠讓裝配式混凝土建筑在設(shè)計(jì)過程中以行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等為核心，構(gòu)建出不同的裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)體系，便于根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)建筑的結(jié)構(gòu)、參數(shù)等。也可以在相關(guān)規(guī)定和規(guī)范的基礎(chǔ)上，運(yùn)用BIM明確裝配式混凝土建筑的預(yù)制率、裝配率，從而快速確定施工方案中的實(shí)施部位及相應(yīng)參數(shù)，保障建筑結(jié)構(gòu)的合理性。與此同時(shí)，由于裝配式混凝土建筑的施工方式不同，在密實(shí)度、抗震性等方面的性能要求也比較高，可以通過BIM的可視化特點(diǎn)，運(yùn)用3D模型將建筑結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出來的同時(shí)，調(diào)整建筑中預(yù)制構(gòu)件的參數(shù)，便能夠自動(dòng)計(jì)算出其受力能力，從而根據(jù)具體情況進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，保障裝配式混凝土建筑的質(zhì)量[1]。

1.2 拆分設(shè)計(jì)

拆分設(shè)計(jì)是BIM在裝配式混凝土建筑設(shè)計(jì)中不容忽視的內(nèi)容，也就是通過合理的拆分，實(shí)現(xiàn)從更多角度進(jìn)行解析（如圖1所示），再進(jìn)行針對(duì)性選擇設(shè)計(jì)方案，從而真正滿足功能性需求。畢竟裝配式混凝土建筑的許多預(yù)制構(gòu)件都是提前生產(chǎn)出來的，施工過程中的容錯(cuò)率較低，必須最大限度保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性，才能確保工程質(zhì)量。進(jìn)行拆分設(shè)計(jì)時(shí)，必須秉承規(guī)范與合理原則，不可盲目開展，例如，拆分設(shè)計(jì)中的預(yù)制構(gòu)件必須要結(jié)合成本、協(xié)調(diào)性等因素，便于降低造價(jià)投入，也能為生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)提供更多便利?；蛘邔?duì)于建筑的特定部分應(yīng)當(dāng)避免使用預(yù)制構(gòu)件，比如建筑的墻和柱等豎向構(gòu)件。

圖1 裝配式建筑結(jié)構(gòu)拆分

1.3 協(xié)同設(shè)計(jì)

盡管裝配式混凝土建筑施工環(huán)節(jié)與傳統(tǒng)現(xiàn)澆方式存在較多差異，但是，在實(shí)際過程中仍然存在需要共同開展的方面。在這種情況下，可以通過利用BIM來實(shí)現(xiàn)，例如，設(shè)計(jì)人員可以將裝配式混凝土建筑的工程信息全部記錄于BIM平臺(tái)中，待設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)徹底完成后，可通過Navisworks等軟件進(jìn)行信息共享，生產(chǎn)廠商可及時(shí)獲取相關(guān)內(nèi)容，并形成能夠兼容自動(dòng)生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)圖紙，待相關(guān)人員核對(duì)完畢后便可進(jìn)行投產(chǎn)。施工人員也可在BIM平臺(tái)的信息共享功能下獲取到3D立體的工程建設(shè)圖紙，并進(jìn)行全方位、多角度解讀，能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)二位圖紙的短板。另一方面，生產(chǎn)廠商也能夠在生產(chǎn)過程中，將實(shí)際制造情況與BIM技術(shù)構(gòu)建的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行對(duì)比，并利用BIM平臺(tái)將當(dāng)中存在的問題分別傳遞給設(shè)計(jì)和施工人員，便于進(jìn)一步進(jìn)行合理優(yōu)化，提升工程質(zhì)量。

2 BIM在裝配式混凝土建筑施工過程中的應(yīng)用

2.1 保障施工安全，增強(qiáng)管理水平

眾所周知，設(shè)計(jì)與施工環(huán)節(jié)存在較大差異，當(dāng)中會(huì)隱含許多未知風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致實(shí)際施工效果與設(shè)計(jì)圖紙出現(xiàn)明顯不同的情況，即便是預(yù)制構(gòu)件能夠提前生產(chǎn)的裝配式混凝土建筑而言，同樣面臨著此類問題。因此，在裝配式混凝土建筑施工過程中，可以運(yùn)用BIM來予以有效防范，例如，BIM技術(shù)能夠通過可視化的3D模型多角度模擬施工現(xiàn)場(chǎng)，設(shè)計(jì)人員可以以此為基礎(chǔ)對(duì)預(yù)制構(gòu)件在場(chǎng)地中存放位置的科學(xué)性進(jìn)行深入研究，從而明確所有預(yù)制構(gòu)件經(jīng)運(yùn)順環(huán)節(jié)于現(xiàn)場(chǎng)的存放地點(diǎn)，為現(xiàn)場(chǎng)的吊裝環(huán)節(jié)提供便利，最大限度避免產(chǎn)生多次移動(dòng)的情況，降低構(gòu)件的運(yùn)輸成本。或者通過利用BIM平臺(tái)制作3D模型來模擬裝配式混凝土建筑預(yù)制構(gòu)件的吊裝過程，有利于檢驗(yàn)吊裝方式的合理性，也能從中發(fā)現(xiàn)進(jìn)行吊裝作業(yè)時(shí)潛在的風(fēng)險(xiǎn)與隱患，提前進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，確保吊裝效率的同時(shí)，不會(huì)對(duì)預(yù)制構(gòu)件造成損壞[2]。

2.2 檢驗(yàn)交叉環(huán)節(jié)，減少成本投入

雖然裝配式混凝土建筑能夠大幅提升施工效率，但是，這種方式存在許多傳統(tǒng)現(xiàn)澆式混凝土建筑的短板，即在處理交叉環(huán)節(jié)的處理能力上有明顯不足的特征。因?yàn)閭鹘y(tǒng)現(xiàn)澆式能夠提前對(duì)施工中存在的交叉環(huán)節(jié)予以明確，并依照具體情況做出相應(yīng)調(diào)整和防護(hù)。然而，裝配式混凝土建筑許多構(gòu)件和構(gòu)造都是按照特定的模臺(tái)進(jìn)行生產(chǎn)，無法在安裝過程中進(jìn)行再次調(diào)整，所以，裝配式混凝土建筑對(duì)安裝技術(shù)有著較高要求。對(duì)于此問題，也可通過BIM來實(shí)現(xiàn)對(duì)交叉環(huán)節(jié)的有效檢驗(yàn)，也就是BIM平臺(tái)能夠利用3D模型從多角度對(duì)裝配式混凝土建筑施工過程中運(yùn)用到的管線、機(jī)電設(shè)備的位置和使用情況進(jìn)行多角度模擬（如圖2所示），便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)際施工時(shí)極易被忽視的問題，比如，管線布局是否合理、應(yīng)當(dāng)使用的機(jī)電設(shè)備類型等，防止因設(shè)計(jì)缺乏合理性或人為失誤等造成工程變更、構(gòu)件更換等引發(fā)資源損失的情況。

圖2 BIM模擬交叉環(huán)節(jié)

2.3 強(qiáng)化技術(shù)交底，提高施工效率

技術(shù)交底是保證施工效率與質(zhì)量的關(guān)鍵，通常情況下，開展技術(shù)交底能夠讓參與施工的所有工作人員都能掌握許多工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容。然而，傳統(tǒng)的現(xiàn)澆式混凝土建筑施工前的技術(shù)交底都是以二維設(shè)計(jì)圖紙為基礎(chǔ)，很多缺乏對(duì)二維設(shè)計(jì)圖紙認(rèn)知和了解的一線人員便很難做到充分理解和運(yùn)用相關(guān)施工技術(shù)。針對(duì)此類問題，可利用BIM平臺(tái)將每個(gè)施工環(huán)節(jié)制作成3D模型，再以同樣的方式將施工技術(shù)展現(xiàn)出來，并結(jié)合AR、VR等先進(jìn)技術(shù)，如此便能夠以更加生動(dòng)的方式展現(xiàn)出來，讓技術(shù)交底的過程變得更直觀，為更多施工人員熟知設(shè)計(jì)理念和施工要求打下扎實(shí)基礎(chǔ)，便于從根本上降低人為因素造成的影響[3]。

2.4 控制施工進(jìn)度，促進(jìn)合理優(yōu)化

裝配式混凝土建筑施工過程中會(huì)遭遇許多未知因素影響，導(dǎo)致不得不采取增加工作量的方式予以彌補(bǔ)。這種情況下會(huì)大幅改變工程施工進(jìn)度，甚至增加造價(jià)成本。通過將BIM應(yīng)用于裝配式混凝土建筑施工中可有效解決此類問題，例如，由于BIM平臺(tái)中生成的3D模型可以進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，做到隨著施工環(huán)節(jié)的開展進(jìn)行修改，設(shè)計(jì)人員可以時(shí)刻關(guān)注施工過程的變化情況，開展詳細(xì)的校驗(yàn)，確保能夠達(dá)到預(yù)期的施工質(zhì)量。同時(shí)，BIM平臺(tái)也具備集成和存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)模型的功能，而且擁有極強(qiáng)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性和自動(dòng)計(jì)算能力，一旦施工時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在不合理問題，設(shè)計(jì)人員只需調(diào)整3D模型中的預(yù)制構(gòu)件參數(shù)，軟件系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)修改整體參數(shù)，促使能夠以更加精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)為施工環(huán)節(jié)提供保障。

3 結(jié)論

綜上所述，由于裝配式混凝土建筑在設(shè)計(jì)與施工方面有更高要求，隨著BIM技術(shù)得到廣泛運(yùn)用，必須要重視將BIM應(yīng)用于裝配式混凝土建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、拆分設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)中的同時(shí)，也要積極正視保障施工安全、檢驗(yàn)交叉環(huán)節(jié)、強(qiáng)化技術(shù)交底、控制施工進(jìn)度等內(nèi)容，便于更好地推動(dòng)BIM在裝配式混凝土建筑施工過程中的應(yīng)用，提高施工效率與質(zhì)量，助力行業(yè)獲得更多生機(jī)。