芶黎明

綿陽(yáng)市金鵬置業(yè)開發(fā)有限公司 四川 綿陽(yáng) 621700

引言

我國(guó)裝配式建筑的發(fā)展十分迅速，并取得了舉世矚目的成績(jī)，疫情期間的“火神山醫(yī)院”、“43小時(shí)換橋”等實(shí)例都是裝配式建筑的有效應(yīng)用。裝配式建筑在一定程度上解決了建筑行業(yè)施工周期較長(zhǎng)、污染較大、對(duì)周邊環(huán)境影響較大的劣勢(shì)，使我國(guó)建筑行業(yè)走向工業(yè)化、現(xiàn)代化、標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展方向。但同時(shí)，裝配式建筑的細(xì)節(jié)處理作為質(zhì)量管理中最重要的環(huán)節(jié)，往往面臨數(shù)據(jù)處理、計(jì)算、檢測(cè)等多方面的問(wèn)題。BIM技術(shù)作為現(xiàn)代建筑信息化中最常見的技術(shù)，在數(shù)據(jù)處理、計(jì)算、管理中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)可視化的管理方式能夠進(jìn)一步保障裝配式建筑施工管理的有效性，因此需要對(duì)其在裝配式建筑中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究。

1 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)早期作為建筑物數(shù)字管理的方式，將建筑物的三維數(shù)據(jù)、二維數(shù)據(jù)，以及與建筑物相關(guān)的材料、成本、設(shè)備、力學(xué)性質(zhì)等數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力，將建筑工程展開的設(shè)計(jì)、施工、管理、運(yùn)行等環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的覆蓋，從而提升建筑工程的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)以及施工質(zhì)量[1]。BIM技術(shù)同時(shí)具有可視化、模擬性以及數(shù)據(jù)高度整合等優(yōu)勢(shì)，使其可以應(yīng)用在工程展開的各個(gè)環(huán)節(jié)的相關(guān)問(wèn)題的解決過(guò)程中。

2 BIM技術(shù)特點(diǎn)

首先，BIM技術(shù)通過(guò)導(dǎo)入建筑工程的圖紙、數(shù)據(jù)、參數(shù)信息，可以生成立體的三維模型。相對(duì)于傳統(tǒng)的平面圖紙，立體的三維模型具有更好的直觀性，可以用于對(duì)建筑結(jié)構(gòu)、受力、碰撞、空間等多方面的檢驗(yàn)，同時(shí)得出的結(jié)果更加直觀，便于和沒(méi)有較多專業(yè)知識(shí)的業(yè)主、施工人員進(jìn)行溝通。而在現(xiàn)代BIM技術(shù)的快速發(fā)展下，結(jié)合施工進(jìn)度、環(huán)境的變化，可以建立4D模型以動(dòng)態(tài)展示建筑工程的變化情況，并對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行可視化的指導(dǎo)。

其次，BIM技術(shù)統(tǒng)籌了建筑工程的各種數(shù)據(jù)信息，并可以通過(guò)參數(shù)化的特點(diǎn)對(duì)各項(xiàng)信息進(jìn)行調(diào)整。而在改變相關(guān)文檔、參數(shù)時(shí)，與之相關(guān)聯(lián)的模型信息也會(huì)隨之自動(dòng)更新，從而將任何數(shù)據(jù)、參數(shù)的改動(dòng)反饋到模型當(dāng)中。這種方式極大提升了模型反應(yīng)信息的精度，同時(shí)也能有效縮短設(shè)計(jì)更改的時(shí)間，并快速掌握設(shè)計(jì)更改會(huì)對(duì)工程帶來(lái)的影響[2]。比如，構(gòu)件之間的沖突、妨礙現(xiàn)象，可以在BIM模型中進(jìn)行提示，從而使設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步優(yōu)化相關(guān)的分布和方案，從而提升方案的可靠性。

3 BIM技術(shù)與裝配式建筑

3.1 裝配式建筑

裝配式建筑是提前由工廠加工設(shè)計(jì)好構(gòu)件，并將預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，按照相關(guān)的設(shè)計(jì)圖紙和安裝規(guī)范進(jìn)行裝配完成的工程項(xiàng)目。早期的裝配式建筑有板房、活動(dòng)板房，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，一些高難度的高層建筑、橋梁工程也會(huì)采用裝配式技術(shù)進(jìn)行施工。由于采用大量的預(yù)制構(gòu)件，裝配式建筑的工程展開減少了大量的澆筑、制作、養(yǎng)護(hù)等施工的影響，因此施工工期得到大幅的縮減，同時(shí)也進(jìn)一步減少了施工現(xiàn)場(chǎng)的材料消耗，并避免環(huán)境污染問(wèn)題的產(chǎn)生。

3.2 BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

預(yù)制構(gòu)件作為裝配式建筑的最大特點(diǎn)，其主要通過(guò)高精度的構(gòu)件參數(shù)控制，通過(guò)模具的模數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)控制，使預(yù)制構(gòu)件具有優(yōu)秀的質(zhì)量強(qiáng)度和精度。在使用BIM技術(shù)的過(guò)程中，通過(guò)預(yù)制構(gòu)件庫(kù)的創(chuàng)建，可以全面掌握裝配式建筑的各個(gè)工程細(xì)節(jié)[3]。同時(shí)立體模型的創(chuàng)建，以及預(yù)制構(gòu)件庫(kù)的支持，可以在設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等各個(gè)階段進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)、資源的歸集，從而統(tǒng)籌裝配式建筑的生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、集成化生產(chǎn)/裝配、信息化管理，對(duì)于提升其施工效果具有非常重要的意義。

在設(shè)計(jì)階段，通過(guò)BIM模型建立標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件庫(kù)，構(gòu)件生產(chǎn)廠家以及設(shè)計(jì)人員通過(guò)良好的信息共享，避免各模塊、構(gòu)件之間出現(xiàn)矛盾、沖突；在生產(chǎn)階段，BIM系統(tǒng)中的參數(shù)信息可以確保各構(gòu)件的尺寸、幾何結(jié)構(gòu)、材料種類等得到有效的控制，從而提升構(gòu)件的生產(chǎn)效率、質(zhì)量。而工廠采用物聯(lián)網(wǎng)、電氣自動(dòng)化生產(chǎn)的情況下，可以進(jìn)一步確保生產(chǎn)過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化；在施工階段，BIM技術(shù)的可視化優(yōu)勢(shì)，可以使現(xiàn)場(chǎng)施工人員明確施工的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，并進(jìn)行吊裝模擬和預(yù)演，確保施工現(xiàn)場(chǎng)按步驟、規(guī)范進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化裝配。而在運(yùn)營(yíng)維護(hù)的過(guò)程中，各構(gòu)件、預(yù)制信息在經(jīng)過(guò)有效的保存后，裝配式建筑出現(xiàn)的維護(hù)需求可以通過(guò)相關(guān)的信息來(lái)確保維護(hù)過(guò)程的可靠性和有效性，從而確保建筑的運(yùn)維質(zhì)量。

4 BIM技術(shù)在裝配式建筑細(xì)節(jié)處理中的應(yīng)用

4.1 BIM預(yù)制構(gòu)件庫(kù)的創(chuàng)建及優(yōu)化

BIM技術(shù)是否能夠發(fā)揮功效，與其是否能夠?qū)⒐こ痰臄?shù)據(jù)、參數(shù)進(jìn)行信息化有關(guān)，對(duì)于裝配式建筑工程，預(yù)制構(gòu)件庫(kù)的創(chuàng)建可以確保相關(guān)的信息得以及時(shí)的共享、傳遞。為了確保預(yù)制構(gòu)件庫(kù)的有效性、規(guī)范性，需要注意以下以下幾點(diǎn)：①確保各構(gòu)件個(gè)體的獨(dú)立性，互不影響，同時(shí)也不會(huì)因?yàn)槎啻问褂枚黾悠鋵傩?、參?shù)；②可重復(fù)使用，可用于建筑工程的多個(gè)項(xiàng)目模型中，使其發(fā)揮良好的效用；③可編輯性，一方面需要根據(jù)實(shí)際的需求，隨時(shí)添加新的預(yù)制構(gòu)件信息，另一方面則需要根據(jù)實(shí)際情況編輯原有的預(yù)制構(gòu)件，并生成新的構(gòu)件，以確保預(yù)制構(gòu)件得以正常使用[4]。

在創(chuàng)建預(yù)制構(gòu)件庫(kù)后，首先需要根據(jù)BIM模型，對(duì)預(yù)制構(gòu)件的特征、屬性進(jìn)行分類，將其整理后進(jìn)行分類編碼，并確保每一個(gè)構(gòu)件都有唯一的標(biāo)識(shí)，以便于設(shè)計(jì)人員、計(jì)算機(jī)快速處理相關(guān)信息。其次，根據(jù)BIM模型對(duì)預(yù)制構(gòu)件的精準(zhǔn)度進(jìn)行有效的優(yōu)化，通過(guò)設(shè)計(jì)的需求將預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行可視化、參數(shù)化的處理。并對(duì)預(yù)制構(gòu)件中的尺寸、材料、鋼筋等級(jí)等信息進(jìn)行統(tǒng)一的管理。使用計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)的同時(shí)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有效的監(jiān)督和控制。在使用自動(dòng)化生產(chǎn)加工的過(guò)程中，可以將設(shè)計(jì)信息與構(gòu)建生產(chǎn)信息進(jìn)行有效的監(jiān)督和管理，從而提升成品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。此外，對(duì)于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、生產(chǎn)難度較大的構(gòu)件，則需要采用模具進(jìn)行組裝，一方面需要使用BIM軟件中對(duì)模型和構(gòu)件的組裝情況進(jìn)行檢查，以確保構(gòu)建模型滿足裝配的實(shí)際需求。另一方面，可以利用BIM的三維圖像顯示，對(duì)模具的安裝加工過(guò)程進(jìn)行模擬，確保復(fù)雜構(gòu)件生產(chǎn)的合理性。

4.2 關(guān)鍵部位、節(jié)點(diǎn)的工序模擬及優(yōu)化

首先，使用BIM技術(shù)的過(guò)程中需要對(duì)場(chǎng)地的布置和施工過(guò)程進(jìn)行有效的模擬。利用三維施工現(xiàn)場(chǎng)的布置圖，劃分相應(yīng)區(qū)域的功能，對(duì)構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)、道路生活區(qū)域進(jìn)行有效的控制。并對(duì)工程項(xiàng)目的全過(guò)程使用BIM 軟件的3D場(chǎng)景進(jìn)行預(yù)演。根據(jù)模擬情況，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行有效的調(diào)整，對(duì)其中存在的時(shí)間、空間、人員等方面的問(wèn)題進(jìn)行有效的優(yōu)化。合理利用工程資源，在預(yù)演、優(yōu)化的過(guò)程中有效減少施工過(guò)程中可能存在的安全隱患。并將成功的三維施工模擬數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，使其能夠按照模擬過(guò)程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化施工。

其次，對(duì)于裝配過(guò)程中較為復(fù)雜的關(guān)鍵部位，需要對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)管理。在使用BIM技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬的同時(shí)，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行碰撞檢查、施工預(yù)演。分析當(dāng)前施工工序是否能夠滿足復(fù)雜關(guān)鍵部位的有效施工，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化裝備方案，通過(guò)模擬施工以確保施工方案的可行性[5]。而在裝配安裝的過(guò)程中，一方面需要定義各個(gè)部件安裝的先后順序，同時(shí)使用BIM三維動(dòng)畫的形式，展示部件的安裝順序，使工作人員了解施工方案的同時(shí)，對(duì)裝配過(guò)程中的人員、構(gòu)件、機(jī)械等信息有全面的把握。另一方面在施工技術(shù)交底的同時(shí)，可以與現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行有效的交流，以確保裝配施工技術(shù)能夠保證施工過(guò)程的有效展開，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工人員的施工經(jīng)驗(yàn)對(duì)裝配施工過(guò)程進(jìn)行合理的調(diào)整，以確保施工過(guò)程的有效展開。

4.3 基于BIM技術(shù)的一體化裝修

一體化裝修也是建立在標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，將裝修所需要的機(jī)電設(shè)備、架空地面、墻面墻飾、廚房、衛(wèi)生間等內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，并按照標(biāo)準(zhǔn)化的程序設(shè)計(jì)進(jìn)行組合安裝。相較于傳統(tǒng)的裝修施工，一體化裝修可以減少70%的裝修時(shí)間，20%的裝修材料，即使后期需要對(duì)裝修進(jìn)行改造，可以直接更換相應(yīng)的墻面、頂面，從而降低對(duì)應(yīng)的成本支出。同時(shí)，BIM對(duì)設(shè)計(jì)、加工、裝配的有效控制，可以在提升材料安全性、生態(tài)型的基礎(chǔ)上，提升裝修的質(zhì)量。

首先，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)師可以與業(yè)主一同參與裝修模型的建立，利用BIM技術(shù)的可視化優(yōu)勢(shì)，可以向業(yè)主介紹較為專業(yè)的空間渲染、使用效果。例如室內(nèi)光照效果的設(shè)計(jì)，可以使用裝修模型的光照模擬，向業(yè)主解釋開窗、光照度等信息，以更快達(dá)成雙方的共識(shí)。其次，裝修階段的BIM技術(shù)，可以對(duì)隔墻體系、水電管線的埋設(shè)、架空地面、地暖的處理進(jìn)行有效的控制。并在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開放接口以確保未來(lái)使用過(guò)程中的裝修需求。比如水電管線的安裝、預(yù)埋設(shè)，可以使用BIM對(duì)其交叉、沖突進(jìn)行把控，從而做好相關(guān)的防水、安裝質(zhì)量的控制。

4.4 設(shè)備、空間、應(yīng)急的信息化管理

為了綜合發(fā)揮設(shè)備在裝配工程中的使用價(jià)值，可以對(duì)設(shè)備的型號(hào)、購(gòu)買時(shí)間、維修記錄信息進(jìn)行全面的收集，在錄入BIM模型的過(guò)程中，使用RFID技術(shù)準(zhǔn)確識(shí)別設(shè)備的實(shí)際情況，在使用BIM模型對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的過(guò)程中，制定合理的維護(hù)、使用計(jì)劃，從而避免設(shè)備可能發(fā)生故障的現(xiàn)象。并在設(shè)備發(fā)生故障之前，對(duì)其進(jìn)行有效的維護(hù)，同時(shí)可以根據(jù)設(shè)備的部件庫(kù)，及時(shí)查詢并更換相應(yīng)的故障部件，以避免因?yàn)樵O(shè)備故障對(duì)裝配施工所帶來(lái)的不良影響。

在空間信息化管理的過(guò)程中，首先BIM技術(shù)可以對(duì)空間的使用情況進(jìn)行有效的檢查，對(duì)于設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中存在的沖突、交叉進(jìn)行信息采集，并在原有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃、優(yōu)化，以確?？臻g使用的合理性，并降低相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)成本[6]。同時(shí)，空間信息化管理的過(guò)程中，還可以采用BIM技術(shù)對(duì)各個(gè)空間的能耗信息進(jìn)行收集，使用BIM模型對(duì)其進(jìn)行分析，從而建立良好的能耗管理手段，并在裝配式建筑施工的過(guò)程中進(jìn)行有效的優(yōu)化，從而進(jìn)一步減少建筑的能源浪費(fèi)，提升裝備式建筑的使用價(jià)值。

在使用BIM技術(shù)展開應(yīng)急管理的過(guò)程中，一方面可以根據(jù)實(shí)際發(fā)生的情況，及時(shí)提供處理方法和處理手段，并在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)應(yīng)的緊急預(yù)案及時(shí)進(jìn)行救援。另一方面，在出現(xiàn)需要緊急撤離的情況時(shí)，BIM技術(shù)可以幫助管理人員制定緊急的逃生路線，并對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的各種安全設(shè)備進(jìn)行有效的提示，以確保在發(fā)生緊急事故時(shí)，相關(guān)工作人員能夠得到及時(shí)的幫助，并快速脫離危險(xiǎn)區(qū)域，避免事故造成的影響進(jìn)一步擴(kuò)大。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，BIM技術(shù)在裝備式建筑中具有良好的應(yīng)用環(huán)境，一方面，裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化加工、安裝、運(yùn)維的過(guò)程中都有BIM技術(shù)充分發(fā)揮的環(huán)境。另一方面，BIM的信息化管理模式，可以進(jìn)一步提升裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)化水平。應(yīng)用構(gòu)件庫(kù)中的構(gòu)件，可以有效解決關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、異形構(gòu)件在生產(chǎn)安裝過(guò)程中存在的問(wèn)題。利用裝配模擬，可以有效確保裝配過(guò)程的規(guī)范有序展開，同時(shí)也便于分享相關(guān)的工程信息，以確保裝配式建筑工程的順利展開。