装配式建 筑工程施工过程中BIM技术应用实践

发表时间:2020/8/13   来源:《建筑实践》2020年39卷8期   作者:韩宏刚
[导读] 装配式建筑是现阶段建筑施工最为常用的混凝土结构建筑,
        摘要:装配式建筑是现阶段建筑施工最为常用的混凝土结构建筑,装配式建筑作为现代化进程中城市建筑的一个重要的类型,具有施工成本低、施工效率快以及安全系数高等特点,与现代的城市建设的基本需求相符合。BIM 技术能够显著提升建筑施工的整体质量,相关建设单位应当灵活运用BIM 技术,从而建设质量上乘的建筑工程。
        关键词:装配式建筑;BIM技术;应用;
        在建筑行业仍处于以传统的平法二维表达为主及以三维表达为辅的设计阶段,在设计过程中设计人员以单专业满足设计要求为主,在此前提下进行简单的多专业协调,并且设计中包含的构件信息量很少,信息表达不完全。随着建筑信息模型BIM新理念的悄然出现,当前建筑信息化、参数化设计已经成为势不可挡的趋势。
        一、BIM 技术概述
        BIM 技术在国内也被称为建筑信息模型。BIM 技术主要运用于工程设计建造中,是一种将工程设计建造管理数据化的工具。BIM 技术主要是运用各类参数模型对各类工程项目的信息进行整合,其共享功能与传递功能应用于工程项目规划、工程运行以及工程后期维护的整个过程中,是工程设计人员对各类建筑工程信息进行理解与应用的基础与前提。通过BIM 技术,能够有效提升建筑工程设计的效率,显著地降低工程建设的成本,从而为缩短工程建设工期,提升成本效益提供保障。BIM 技术不只是单纯地对各类建筑工程信息进行搜集,而是能够通过对收集的信息进行高效处理,从而实现信息的高效利用。通过BIM 设计过程中的三个基本维度(资源、行为以及交付)进行深入的分析,设计出工程建设的实际标准与实践方案,能够有效地降低建筑工程中的风险,提升工程建设整体效率。
        二、装配式建筑工程施工过程中BIM技术应用
        1.设计阶段的BIM 应用。主要采用Revit系列三维建模软件平台,由不同的设计人员为该项目创建建筑、结构、给排水三维信息化模型,建模过程在 Autodesk 协同环境中完成,准确且高效。Revit 系列软件支持建筑信息数据提取与挖掘功能,可快速准确地输出各种工程量统计表,为投资控制和设计优化提供便利。在2D 环境下,每一张图纸都是一个单独的迷你项目,先从平面开始绘制,然后画立面、剖面,再按照项目进展更改所有的图纸。永无休止地修改、再修改成为建筑师繁重冗长工作的一个重要原因,占用了大量的时间和精力。而 BIM 技术改变了这种工作方式。在虚拟建筑中做设计,设计过程的核心是模型而不是图纸,所有的图纸都直接从模型中生成—图纸成为设计的副产品。每一个视图都是同一个数据库中的数据从不同角度的表现。利用虚拟建筑模型,建筑师可以根据自己的需要在任何时候生成任意视图。平面图、立面图、剖面图、3D 视图甚至大样图,以及材料统计、面积计算、造价计算等等都从建筑模型中自动生成。事实上,只是根据需要从一个单一的存储了所有信息的数据库中提取所需的资料,所有的图纸都是同样的数据信息的不同表达方式,所有的报表都是对相关信息的归类和统计。
        2.运用 BIM创建的虚拟建筑模型中包含着丰富的非图形数据信息,提取模型中的数据,导入各专业分析模拟软件中,即可进行结构性能分析、日照分析、风流体分析、能耗分析、消防疏散分析等。在深化设计阶段,BIM 完成了 PC 零件库、碰撞检查、动态施工仿真、深化设计自动化。在该阶段通过 Revit模型导入到 Tekla 里,为深化设计阶段预留、预埋打好基础,并进行钢筋深化的设计。首先,由于构件是在工厂事先生产好而后运输到施工现场安装,从而对深化设计提出了相当高的要求,利用 Revit 的模型导入到 Tekla 里,把每个节点都进行智能化的碰撞检查后,避免了设计、构件制作以及现场施工矛盾。其次,在深化设计阶段参数化钢筋成为难点。因为,在对 BIM 模型构件进行配筋的过程中,会有大量的重复工作,无数条钢筋无数次的碰撞检查,如果传统方式绘制及检查会失去 BIM 的意义。
        3.4BIM 技术在碰撞检测中的应用。

施工单位运用技术软件对建筑项目施工过程进行三维施工数据建模,有效减少可能存在的结构图纸与建筑图纸冲突问题,通常在建筑施工时会存在水暖电等各种管线交叉交错的情况,而BIM 技术可以模拟各专业在不同施工条件下的大件吊装管线布设场景,进而有效规避安全事故隐患并节约资金成本的损耗。此外,BIM 技术也广泛应用于建筑工程的控制设计变更阶段,它可以把设计变更关联到模型中,仅仅对模型做适当的调整就能自动反映出建筑工程量的变化,这一技术不仅省时省力,减少了建筑施工人员对各种数据变量的重复计算,极大的提高了工作效率,节省了人力、物力。其中,在对各类施工建设材料管理的过程中,BIM 技术中的平面布置功能可将各类施工建设材料的现象进行整合,从而引导建设单位快速地找到符合建筑工程设计标准的材料。除了帮助建设单位寻找材料外,BIM 技术还能够将施工现场的各类建设材料与设计过程中所规定的材料进行对比,从而确保建筑施工中的材料质量。而在施工人员的施工技术管理中,BIM 技术能够对各类施工进行模拟演练,制度出严格的施工技术标准,从而提升施工人员进行施工的科学性与规范性。
        4.构件生产阶段的BIM 应用。BIM 能够支持建筑从设计到制造的信息传递,将设计阶段产生的 BIM 模型供生产阶段提取和更新。BIM 在构件生产阶段的显著优势在于信息传递的准确性与时效性强。这使得构件生产的精益生产技术有可能得以真正实现。以精益建造的理论体系作指导,借助 BIM 的信息化平台,充分发挥 BIM 强大的技术功能支持与数据信息集中化存储的优势,保证项目全生命周期准确、及时、有效的信息流,实现精益生产的目标。在构件生产中,BIM 完成了模具设计自动化、生产计划管理、构件质量控制,对改进传统构件生产模式有很好的补充作用。通过 RFID 芯片将虚拟的 BIM 模型与现实中的构件联系起来,实现了构件生产的集约型管理,同时也使构件有了属于自己的身份证,为把控构件的全寿命周期提供了重要条件。构件施工吊装阶段的 BIM 应用在设计 3D-BIM 模型数据库的基础,通过将施工进度数据与模型对象相关联,产生具有时间属性的4D模型。借助 Navisworks 的 API, 实现基于WEB 的3D环境工程进度管理。采用 BIM 先进质量技术方法和管理经验,可以降低信息传递过程中的衰减,提高施工质量,加强施工过程中的安全管理。利用手持平板电脑及 RFID 芯片,开发施工管理系统,可指导施工人员吊装定位,实现构件参数属性查询,施工质量指标提示等,将竣工信息上传到数据库,做到施工质量记录可追溯。
        三、创新点
        1.组织结构创新。本工程有一个明显特点,即项目全生命周期均在城建集团内部单位实施,基于集团全产业链的平台,便于应用 BIM 技术优化项目实施过程。
        2.技术创新。BIM 技术应用于该项目从设计到施工的各个阶段,除应用 BIM 软件进行建筑信息管理之外,还应用了虚拟现实技术、数据分析与数据挖掘技术、物联网、三维激光扫描、云计算、移动设备、三维打印等。整合大量新技术,将 BIM 技术带到施工现场,是本项目的一项重要实践与创新。
        3.BIM信息化技术与云技术相结合,可以有效地将信息在云端进行无缝传递,打通各部门之间的横向联系,通过借助移动设备设置客户端,可以实时查看项目所需要的信息,真正实现项目合作的可移动办公,提高项目的完成精度。
        BIM 技术在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥着不可替代的作用,建筑施工中地基基础的结构繁琐、施工质量要求严格、工程施工工期比较紧等问题推动BIM 技术的广泛应用,BIM 技术在建筑施工中的应用具有重要的现实性意义,有利于促进我国社会经济的协调稳定可持续发展进步。
        参考文献:
        [1]刘文军,曹杨,巩俊松.基于BIM 技术的装配式构件系统设计与优化[J].技术推广安装,2018(01):55~57.
        [2]张小琴. 浅析BIM 技术在建筑施工中的应用[J]. 工程技术(引文版),2018(05):127~129.
        [3]张奎庚.BIM 技术在建筑施工中的应用研究[J]. 城市建设理论研究,2017(26):283~285
       
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