馬維尼

(河南經(jīng)貿(mào)職業(yè)學(xué)院,河南 鄭州 450000)

裝配式建筑的需求,是現(xiàn)代工業(yè)化發(fā)展的產(chǎn)物,給建筑行業(yè)帶來(lái)了新的變革和發(fā)展。不僅建筑施工速度被大幅度提高,也實(shí)現(xiàn)了建筑行業(yè)構(gòu)配件一體化、規(guī)模化生產(chǎn)。但隨之而來(lái)的是新問(wèn)題的產(chǎn)生。例如,從技術(shù)和管理層面來(lái)看,設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造和現(xiàn)場(chǎng)安裝三個(gè)階段是分開(kāi)的,一旦出現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果不合理,或者生產(chǎn)部件不精確的情況,那么在安裝過(guò)程中就會(huì)發(fā)現(xiàn)不能使用構(gòu)配件,這樣勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生工程變更和人力與物力的浪費(fèi),加大經(jīng)濟(jì)投入,甚至對(duì)質(zhì)量安全造成影響;另外工廠統(tǒng)一批量生產(chǎn)、客戶難以兼顧個(gè)性化需求和成本等[1]。

然而,BIM技術(shù)的出現(xiàn),賦予了將建筑進(jìn)行信息化的功能,使建筑構(gòu)配件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)電管線設(shè)計(jì)、工廠加工、現(xiàn)場(chǎng)安裝等環(huán)節(jié),通過(guò)預(yù)先建立和管理建筑模型(主要是預(yù)制構(gòu)配件),生成圖表,設(shè)計(jì)精確度和效率大大提高。“BIM+裝配式”建筑的結(jié)合,為裝配式建筑的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。

經(jīng)調(diào)研,截止目前,高校雖已開(kāi)設(shè)了許多與BIM技術(shù)相關(guān)的課程,但BIM技術(shù)在裝配式建筑實(shí)訓(xùn)課程方面的研究還相對(duì)匱乏。本文以真實(shí)案例為基礎(chǔ),就如何將BIM技術(shù)用于裝配式建筑建造過(guò)程,更新實(shí)訓(xùn)內(nèi)容,增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的實(shí)訓(xùn)效果,促進(jìn)裝配式建筑的發(fā)展,以某裝配式建筑施工項(xiàng)目為例進(jìn)行探討。

1 裝配式項(xiàng)目簡(jiǎn)介

該項(xiàng)目位于某綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi),建設(shè)內(nèi)容包含住宅8棟,建筑面積13.7萬(wàn)m2,地下建筑面積7.2萬(wàn)m2;主體部分1層—4層承重墻為現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻,5層—31層外墻為裝配式混凝土墻,內(nèi)承重墻為現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻,預(yù)制構(gòu)件類型包含預(yù)制外墻板、疊合樓板、樓梯、空調(diào)板、陽(yáng)臺(tái)板、疊合梁;預(yù)制率為40%,裝配率50%以上。由于本項(xiàng)目采用EPC項(xiàng)目管理模式,同時(shí)工期要求緊、任務(wù)重、環(huán)境管制較多,周圍已有建筑較多,人工、材料投入需合理安排,對(duì)項(xiàng)目質(zhì)量安全管理要求高,管理任務(wù)復(fù)雜。

2 “BIM+裝配式”建筑綜合實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

在學(xué)生實(shí)訓(xùn)過(guò)程中,以某裝配式建筑施工案例為基礎(chǔ),依據(jù)已有CAD圖紙,先進(jìn)行構(gòu)件拆分,再完成土建、裝配式和機(jī)電模型的創(chuàng)建,依次進(jìn)行碰撞分析、施工場(chǎng)布模擬、管綜深化,到裝配式構(gòu)件的制作、施工、堆場(chǎng)模擬等各個(gè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用,對(duì)BIM在裝配式建筑中的應(yīng)用技巧進(jìn)行了詳細(xì)的講解。

2.1 建立團(tuán)隊(duì)、協(xié)同作業(yè)

根據(jù)項(xiàng)目需求,實(shí)現(xiàn)BIM項(xiàng)目工程信息協(xié)同化、管理精細(xì)化、建設(shè)高效化、運(yùn)維科學(xué)化的目標(biāo)。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目以小組為單位,每組6名學(xué)生,組建BIM項(xiàng)目小組,確定各角色人員職責(zé)與權(quán)限,開(kāi)展階段性考核與評(píng)價(jià),團(tuán)隊(duì)組織及分工如表1所示。

表1 BIM項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)及分工

2.2 確定工作流程、有據(jù)可依

到目前為止,BIM技術(shù)與裝配式建筑中的結(jié)合,不僅僅是簡(jiǎn)單的構(gòu)件碰撞分析,而是對(duì)整個(gè)項(xiàng)目在全生命周期的應(yīng)用[2]。在BIM模型中包含了大量工程信息模型,如設(shè)計(jì)信息、施工任務(wù)信息、資產(chǎn)管理信息等,這些數(shù)據(jù)才是BIM應(yīng)用的核心價(jià)值所在。在具體案例實(shí)施中,要針對(duì)Revit模型產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過(guò)BIM平臺(tái)實(shí)現(xiàn)與施工方之間的BIM數(shù)據(jù)傳遞與共享。

為此,根據(jù)實(shí)訓(xùn)目的和項(xiàng)目?jī)?nèi)容,將實(shí)訓(xùn)過(guò)程劃分為前期策劃、模型創(chuàng)建、綜合優(yōu)化和施工模擬四個(gè)階段,制定BIM技術(shù)在各階段的實(shí)施細(xì)則,運(yùn)用BIM技術(shù)充分溝通、解決、記錄,展開(kāi)各專業(yè)的深化設(shè)計(jì);另外,利用工程算量軟件,依據(jù)BIM模型完成各階段相應(yīng)的工作量計(jì)算,圖1為項(xiàng)目實(shí)施的總體流程。

2.3 方案實(shí)施、提升技能

1)依據(jù)建模標(biāo)準(zhǔn)完成模型搭建。通過(guò)BIM標(biāo)準(zhǔn)的制定將BIM模型從創(chuàng)建到應(yīng)用過(guò)程中的流程標(biāo)準(zhǔn)化,做到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、一套規(guī)范,從而提高項(xiàng)目BIM應(yīng)用的可復(fù)制性。同時(shí)實(shí)現(xiàn)多用戶在同一項(xiàng)目上同時(shí)工作,節(jié)省時(shí)間,提高大型項(xiàng)目的操作效率,不同專業(yè)之間的協(xié)作,便于培養(yǎng)和造就一支結(jié)構(gòu)合理、充滿創(chuàng)新活力的BIM技術(shù)團(tuán)隊(duì),使學(xué)生能夠快速適應(yīng)真實(shí)工作模式。

2)依據(jù)圖紙完成裝配式構(gòu)件信息集成。根據(jù)真實(shí)案例,1層—4層主體完成后,進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)層準(zhǔn)備化施工環(huán)節(jié),根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,采用預(yù)制構(gòu)件專業(yè)設(shè)計(jì)BIM軟件進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的拆分和優(yōu)化設(shè)計(jì),預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)如圖2所示,從而實(shí)現(xiàn)鋼筋、混凝土、管線等主要材料的統(tǒng)計(jì),完成連接件、吊點(diǎn)、預(yù)留預(yù)埋件的布置。后期可以將所有構(gòu)件信息直接傳遞到工廠生產(chǎn)環(huán)節(jié),指導(dǎo)自動(dòng)劃線、擺模、布筋、布料等工序。

3)依據(jù)設(shè)計(jì)完成工廠化生產(chǎn)模擬。本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目采用EPC五化一體(即設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)工廠化、施工裝配化、結(jié)構(gòu)機(jī)電裝飾一體化、管理信息化)的工程總承包管理模式,以綠色發(fā)展理念進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化建設(shè)。

以標(biāo)準(zhǔn)化模數(shù)模塊為設(shè)計(jì)理念,學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的模具進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì),使作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化程度得到提高;將工廠操作搬到實(shí)訓(xùn)室,采用裝配式建筑虛擬仿真實(shí)訓(xùn),結(jié)合實(shí)操建筑模型,按照構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)的崗位需求,進(jìn)一步劃分模塊,實(shí)現(xiàn)完整的操作流程。裝配式構(gòu)件實(shí)訓(xùn)內(nèi)容包括:原材料預(yù)算、建筑材料試驗(yàn)、模具準(zhǔn)備、鋼筋操作、混凝土制作、構(gòu)件澆筑、拉毛收光、構(gòu)件蒸養(yǎng)、起板入庫(kù)等9個(gè)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。

學(xué)生實(shí)訓(xùn)中以標(biāo)準(zhǔn)化的模數(shù)模塊設(shè)計(jì)為前提,相應(yīng)設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化模具,提高標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程度;利用裝配式建筑虛擬仿真實(shí)訓(xùn)把工廠操作搬到實(shí)訓(xùn)室,結(jié)合實(shí)操建筑模型來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的操作過(guò)程,根據(jù)混凝土構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)崗位需求對(duì)模塊進(jìn)行進(jìn)一步劃分,混凝土構(gòu)件生產(chǎn)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)軟件包括:原料預(yù)算、建筑材料試驗(yàn)、模具準(zhǔn)備、鋼筋操作、混凝土制作、構(gòu)件澆筑、拉毛收光、構(gòu)件蒸養(yǎng)、起板入庫(kù)9個(gè)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。讓學(xué)生模擬一線操作人員,獲得將自己設(shè)計(jì)的構(gòu)件進(jìn)行生產(chǎn)組裝的親身體驗(yàn),使其走出校門(mén)就能適應(yīng)多個(gè)崗位的工作,既能制作組裝又能進(jìn)行施工安裝裝配式建筑,迅速成為行業(yè)精尖人才。

4)依據(jù)施工方案與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況完成施工模擬。一項(xiàng)工程從進(jìn)場(chǎng)施工開(kāi)始,首先面臨的就是整個(gè)工程的建設(shè)場(chǎng)地如何合理安排的問(wèn)題。合理的場(chǎng)地布置可以使大型機(jī)械和臨時(shí)設(shè)施盡量合理安排,降低施工現(xiàn)場(chǎng)材料和機(jī)械反復(fù)調(diào)整的幾率,使大型機(jī)械設(shè)施的性能發(fā)揮到最大限度。在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中,BIM項(xiàng)目組建立施工現(xiàn)場(chǎng)布置模型,將現(xiàn)場(chǎng)施工方案交底可視化,根據(jù)施工方案和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制作施工模擬視頻,改善施工工人對(duì)方案的理解;以便發(fā)現(xiàn)模擬中的問(wèn)題,能夠及時(shí)交流,避免類似問(wèn)題在建設(shè)中發(fā)生,造成工期和經(jīng)濟(jì)損失。利用BIM技術(shù)對(duì)將建筑模型的建設(shè)全過(guò)程映射為虛擬環(huán)境,通過(guò)操作這個(gè)虛擬環(huán)境,最終實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證、優(yōu)化、調(diào)整、優(yōu)選建筑方案的目的,從而達(dá)到觀察、跟蹤、控制和指導(dǎo)整個(gè)建筑過(guò)程的目的。

5)依據(jù)BIM5D平臺(tái)完成數(shù)據(jù)管理。在施工過(guò)程中,項(xiàng)目經(jīng)理如果按照傳統(tǒng)的方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力,信息難以記錄、查詢和統(tǒng)計(jì)的問(wèn)題,需要一套有效的工具來(lái)幫助輕松完成這些工作,需要了解工程進(jìn)度,關(guān)鍵部位的制作流程的質(zhì)量控制,現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的維護(hù)和管理。該實(shí)訓(xùn)案例基于BIM5D平臺(tái)對(duì)項(xiàng)目成本、進(jìn)度、安全、質(zhì)量、環(huán)境保護(hù)和文明施工等方面進(jìn)行了有效化管理。通過(guò)BIM模型整合和共享建設(shè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)信息,獲得實(shí)時(shí)可視化的建設(shè)進(jìn)度信息,并將已完成工作的工程量進(jìn)行輸出,從而提供精確的實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù),用于對(duì)進(jìn)度的監(jiān)控;實(shí)現(xiàn)有效控制工程建設(shè)進(jìn)度[3]。

比如項(xiàng)目各方能夠隨時(shí)查看計(jì)劃進(jìn)度以及實(shí)際完成情況,及時(shí)作出對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度的調(diào)整,縮短項(xiàng)目施工工期。實(shí)訓(xùn)學(xué)生主要通過(guò)以下幾個(gè)步驟來(lái)完成進(jìn)度計(jì)劃的管理:一是將BIM模型和資料上傳到BIM平臺(tái)上,以便參與項(xiàng)目的各方都能及時(shí)掌握項(xiàng)目信息;再結(jié)合時(shí)間進(jìn)度,借助BIM相關(guān)軟件編制工程進(jìn)度表;此外,在后期項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,采取實(shí)時(shí)跟蹤檢查;最終,根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)識(shí)別偏差,進(jìn)行實(shí)施過(guò)程診斷。

2.4 過(guò)程化考核、綜合訓(xùn)練

針對(duì)綜合實(shí)訓(xùn)考核評(píng)價(jià)方面,堅(jiān)持“過(guò)程化、項(xiàng)目化、雙師化、合理化”原則,實(shí)現(xiàn)以裝配式建筑真實(shí)案例為載體,依據(jù)項(xiàng)目?jī)?nèi)容及進(jìn)度進(jìn)行合理分工,避免團(tuán)隊(duì)成員“空窗期”;企業(yè)導(dǎo)師與校內(nèi)導(dǎo)師相互配合,利用BIM平臺(tái)適時(shí)查看學(xué)生實(shí)訓(xùn)開(kāi)展情況,完成過(guò)程化考核評(píng)價(jià)。學(xué)生最終實(shí)訓(xùn)成果主要由過(guò)程考核(涵蓋前期策劃10%、模型創(chuàng)建10%、綜合優(yōu)化15%、施工仿真15%四個(gè)階段)、作品展示(涵蓋三維模型、圖紙深化設(shè)計(jì)、問(wèn)題記錄報(bào)告、工程量清單、構(gòu)件堆場(chǎng)仿真、制作仿真、施工仿真視頻等)、項(xiàng)目匯報(bào)與總結(jié)三部分組成,分別占比50%,30%和20%。

3 實(shí)訓(xùn)成效分析

3.1 多課程交叉融合,學(xué)生綜合素養(yǎng)顯著改善

裝配式建筑綜合實(shí)訓(xùn)以BIM技術(shù)為基礎(chǔ),涉及多門(mén)課程的交叉融合,如建筑識(shí)圖與構(gòu)造、施工、造價(jià)、工程管理等,不僅對(duì)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力進(jìn)行考查,同時(shí)強(qiáng)化學(xué)生多門(mén)課程的融合。經(jīng)過(guò)實(shí)訓(xùn)練習(xí),使學(xué)生的專業(yè)知識(shí)、技能、應(yīng)變、創(chuàng)新、交流與協(xié)作等綜合素養(yǎng)顯著改善,有助于學(xué)生快速適應(yīng)工作崗位需求。

3.2 雙導(dǎo)師協(xié)作深入,教師團(tuán)隊(duì)能力明顯提高

企業(yè)導(dǎo)師與校內(nèi)導(dǎo)師相互配合,利用BIM平臺(tái)適時(shí)查看學(xué)生實(shí)訓(xùn)開(kāi)展情況,增加了校企雙導(dǎo)師交流機(jī)會(huì),使實(shí)訓(xùn)過(guò)程最大程度符合工作過(guò)程,同時(shí)將行業(yè)新技術(shù)引入到教學(xué)中,整體提升了教師教學(xué)能力。

3.3 校企協(xié)作增加,項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)機(jī)會(huì)增強(qiáng)

堅(jiān)實(shí)的專業(yè)能力吸引了大量的校企合作單位。如裝配式構(gòu)件生產(chǎn)公司、BIM研究中心、咨詢公司、施工企業(yè)的BIM中心等[4],將部分工作量交由學(xué)生完成,既加強(qiáng)了學(xué)生工作能力,又提升了企業(yè)工作效率,為學(xué)生就業(yè)奠定了良好基礎(chǔ)。

4 “BIM+裝配式”建筑綜合實(shí)訓(xùn)推廣

“BIM+裝配式”建筑綜合實(shí)訓(xùn)對(duì)裝配式建筑的實(shí)現(xiàn)起到重要的支撐作用,特別是在預(yù)制構(gòu)件布設(shè)、管線綜合布設(shè)、專業(yè)協(xié)同等都能起到一定的指導(dǎo)作用。本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目通過(guò)BIM技術(shù)深化預(yù)制構(gòu)件,模擬預(yù)制構(gòu)件安裝過(guò)程,提前發(fā)現(xiàn)并解決多處圖紙問(wèn)題及構(gòu)件碰撞問(wèn)題,減少了二次返工。在模型中虛擬施工,既為企業(yè)開(kāi)拓市場(chǎng)增加亮點(diǎn),提高施工技術(shù)管理,節(jié)約管理成本;又能充分體現(xiàn)高職教育特色,使學(xué)生在知識(shí)、技能、素質(zhì)等方面得到全面發(fā)展,幫助學(xué)生快速適應(yīng)崗位需求,有效提升企業(yè)滿意度,提高專業(yè)對(duì)口就業(yè)率。