BIM 技术在装配式建筑中的应用

发表时间:2020/9/3   来源:《建筑实践》2020年3月9期   作者:侯利通
[导读] 伴随着我国科技水平的发展,BIM技术被广泛应用在建筑施工中。
        摘要:伴随着我国科技水平的发展,BIM技术被广泛应用在建筑施工中。当前装配式建筑在建筑行业中较为普遍,借助BIM技术能够对建筑构件的设计、运输、组合、检测等过程进行监督和管理。本文通过概述BIM技术的特点和功能,围绕设计阶段、生产运输、施工过程等方面探究装配式建筑中应用BIM技术的主要内容,借助参数化模型整合项目信息,提升工程建设的实效性。
        关键词:BIM技术;装配式建筑;应用
        引言
        现阶段的装配式建筑项目在施工过程中存在诸多问题,比如说由于工程规模过大、施工人员技术水平良莠不齐、现场管理缺乏系统性,导致的施工时各道工序衔接强度低、施工工艺不符合要求、预制构件受损严重、预制构件连接部位强度不达标等问题。因此,装配式建筑施工技术仍需完善,BIM技术的引入为装配式建筑施工技术的提升带来了全新的转机,BIM技术一方面可以减少设计误差、提高设计效率,另一方面可以优化施工的各道环节,对于推进装配式建筑的发展意义重大。
        1BIM技术与装配式建筑概述
        装配式建筑,简称PC,是指将在加工厂生产好的预制构件直接运输到现场直接在工地装配而成的建筑。PC构件在加工厂进行生产制作,相比于施工现场,受气候变化的影响很小,并且采用机械化的手段,也可以减少相当数量的一线施工人员,节约劳动力提高建筑的速度和质量。装配式建筑的施工过程大致可以分为三阶段:一为PC构件的工厂生产加工阶段;二为运输机械的运输阶段;三为PC构件的现场安装阶段。PC建筑最主要通过管控PC构件的施工三阶段来控制整个项目的质量、进度、成本、安全几大目标,目前我国进行投产使用的主要有三种装配式混凝土结构体系,分别是整体式装配框架结构、整体式装配框—剪结构、整体式装配剪力墙结构。PC建筑相对于传统的钢筋混凝土现浇结构建筑,最大的优点是可以实现设计标准化、生产模式化、施工装配化、管理信息化和装修一体化。
        建筑信息模型(BIM)技术于2002年带入建筑业,到现在经过了近二十年的发展,将信息化技术用在建筑产业上,用三维信息技术把建筑项目的各阶段信息数据在信息化模型中进行一体化集成,并将建筑、结构、机电、给排水、暖通、装饰装修等各专业工作进行协调,同时BIM具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等优点。
        将BIM技术与装配式建筑项目结合,可以使建筑项目中涉及到设计、施工、构件加工、对接不足等因各种原因造成的资源浪费问题得到比较好的解决;另外通过建立BIM参数化的族构件、对设计模型进行深化施工,利用场布、BIM5D、梦龙等BIM软件进行三维施工模拟,有效提取工程信息;将产业化项目工程由现场粗放的现浇土建工程转变成细致可控的装配式结构的安装工程,在此建造中,能够充分体现出缩短工期、控制成本、提高质量、保证安全等目标,实现快速有效地可持续发展等优势。
        目前国家在大力提倡建设项目总承包EPC模式,在装配式的建筑项目中运用EPC模式,可以从建设项目的层面来达到全产业链的统筹规划,EPC模式与BIM技术在建筑项目中的信息化管理模式的思路不谋而合,EPC模式能够将项目设计采购施工等各方资源进行整合,最大限度的发挥各个环节的巨大优势,而BIM技术可以利用全生命周期的信息手段对EPC装配式建筑进行各方法人沟通协调,多方位全覆盖实现产业化和信息化的深度融合。
        2BIM技术在装配式建筑中的应用
        2.1BIM三维建模及图纸设计
        BIM技术不仅可以在装配式建筑结构的三维立体建模工作当中得以运用,同时也可以用在装配式建筑预制部件的相关设计工作当中,这样一来,能够在一定程度上提升设计的准确率和工作效率,设计人员通过BIM三维虚拟仿真系统对装配式建筑模型进行设计,首先应该亲临建筑施工现场进行考察,对相关数据信息进行采集,运用BIM技术建立完成的数据库,将所需各项数据及时上传,其中,BIM系统就会分析这些数据信息,并且由设计人员进行操控,从而可以快速并且准确的设计出装配式建筑结构中部件的大小和尺寸,让建筑物的外在造型设计能够快速的被模拟出来,除此之外,因为BIM设计系统可以精准的分析出数据之间的关联性,所以如果存在数据遗漏或者是数据准确性不高,都会产生预警系统,然后让设计人员意识到,数据存在错误并进行修改。


        2.2加强运输管理
        在运输构件时,可以在车辆上装设RFID芯片,实时跟踪采集情报信息,分析构件尺寸,设置线路运输情况。大多数建筑项目在施工阶段场地受限,能够存放的构件数量较少。同时,存放环境中面临的不良因素较多,生产厂家将材料运输到现场需要花费一定时间,因此借助BIM技术可以在信息共享平台实时监控构件的数量,设计车辆运输的车次和类型,制定最佳装载计划,提升运输效率,避免构件运输阶段出现碰撞情况,减少运输成本。
        2.3碰撞检测与协调分析
        碰撞检测的目的是检查出项目初期设计方面存在的问题。碰撞检测运用BIM技术确保检测效率与精准性,同时还增强成本控制力度。如BIM技术在工程质量检测中的运用,采取数字化模型方法,并进行抗震实验;这与普通检测方法具有明显的差异,因为普通质量检测方法首先要构建相应的模型,然后才能进行物理实验,转化参数为实验数据。检测人员要想得出最终检测数据必须借助计算分析公式,从而全面掌握整体工程建设质量。BIM技术只需将数据模型传输到检测程序里,借助信息技术完成实验场景的模拟,检测效率明显提升,同时保证检测质量。建筑构件组装也可运用BIM技术完成,模拟还原场景,得到构件设计中存在的问题。碰撞实验检测中运用BIM技术,能充分发挥技术优势,使建筑设计更加完善。
        2.4生产制造
        装配式建筑项目的关键是制作构件,该工作实际上是设计和吊装的衔接模块,生产厂家可以借助BIM信息系统,得到具体的构件材质、规格和尺寸结构。结合具体标准完成针对性生产制造,实时向BIM系统传输生产数据,进而掌握施工方构件制作的过程,加强对建筑施工过程的引导。技术人员可以利用RFID和BIM技术,延伸编码实际情况,提升建筑工程构件制造的精确性。
        构件生产阶段对于装配式建筑要求较高,需要结合标准进行作业,不过传统设计图一般属于二维平面,极易出现读图失误情况。借助BIM技术构建三维立体模型,可以帮助施工人员以多个角度观察并分析建筑结构模型,展示实际参数尺寸,从构件库中采集构件信息反馈到生产厂家,防止构件识别出错影响施工质量,缓解施工风险。
        2.5施工阶段
        装配式建筑预制件的制造和存储涉及多个部门,需要配备大量的技术人员进行预制件的管理,实际工程应用中预制件的管理是最容易出现问题的环节。在装配式建筑工程实际与BIM技术的应用相结合的过程中,技术人员可以运用BIM技术实现预制件相关数据的处理、存储等,通过比较预制件的安装位置及相关检测效果,自动生成二维码,大大提升了预制件装配过程的智能化水平,装配效率得到了提高,降低了施工人员的成本和施工危险系数。预制件在装配施工过程中的吊装工作极其复杂,对相关的吊装机械要求较高,需要针对性地提出预制件吊装环节的预防措施,做好安全保障工作。这一过程可以通过BIM技术进行实际施工和装配过程的模拟,节约吊装时间,简化吊装现场的布置流程,吊装安全性得到了大大提高。同时,BIM技术还能针对施工车辆进行车辆路线的优化设计,节约工程成本,得出最优方案用于装配施工,充分发挥机械性能,提高工作效率。
        结语
        近年来,社会对于建筑业的需求量不断上升,相应也衍生出了很多劳动力稀缺、能源损耗严重等问题,虽然采用装配式建筑方式,可有效降低管理成本提高管理效率,但也相应提高了管理难度。通过在施工前、中期采用BIM技术进行工程管理,可提高管理过程的预见性与系统性,进一步提高管理质量与工程质量。
        参考文献
        [1]周依滨.BIM技术在装配式建筑施工质量管理中的应用研究[J].工程建设与设计,2019(4):240-241.
        [2]杨剑,叶兰,杨汉宁.BIM技术在装配式建筑中的应用[J].工程建设与设计,2019(8):18-19.
        [3]任宏伟,于淼,才士武.基于BIM的装配式建筑施工成本控制[J].华北理工大学学报(自然科学版),2019,41(3):95-101.
       
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