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摘要:通过应用BIM技术,实现装配式建筑在施工过程中关于PC构件安装、一体化管理等目标,利用PC构件组装验证技术和智能安装技术优化施工工艺,进而指导施工,能够有效提高对工程质量的管控能力。本文基于BIM技术在装配式建筑智能施工中的应用展开论述。
关键词:BIM技术;装配式建筑;智能施工;
引言 BIM技术可以贯穿于研发设计、招采施工、运营维护等建筑的全生命周期。装配式建筑如雨后春笋不断发展,采用的多种结构形式,如钢混、混凝土、钢结构、木结构等,亦或者是造型复杂的建筑,通过BIM技术建立三维结构模型,直观展示建筑立体效果,同时,随着模型不断的深化,各种细节也可以被淋漓尽致的展示出来,助理设计、建造及运营人员直观理解建筑体系,掌握整个建筑的整个建造过程并将数据根据需要持续保留、维护,实现建造数据的一体化应用[1]。因此,为适应市场需求,顺应行业发展趋势,需要完善装配式建筑的信息化建设、数据应用沉淀,不断的技术提升。因此,将BIM 技术融入到装配式建筑建造中有巨大的前景。
1、BIM 技术实现施工方案全过程模拟
与传统施工技术相比,基于BIM的建造可视化技术进行施工模拟,不仅可以在工程项目施工前发现问题,还可以帮助项目相关人员分析和解决问题。将三维建筑信息模型与施工日程相关联进行施工模拟,通过对不同施工计划的分析和比较,选择最佳方案。同时,在分析施工方案中的质量偏差及进度延误等施工问题的根本原因时,更加方便PDCA及时调整,及时采用适当的解决方案。经过设计阶段模型的建立、审核,再传递到施工阶段,进行施工推演模拟、虚拟验收,形成了用于指导施工的BIM整体模型。因此,根据施工人员提供的工程实施方案,为模型的构件添加适当的时间属性,使实施方案和模型紧密结合,并通过三维展示施工流程,通过BIM平台,可以直接看到相关工程计划下的施工、安装顺序、计划的合理性、技术可行性和交叉施工的可行性,有助于调整施工计划、安排准确,减少不必要的施工浪费。最后,BIM 技术的应用能够对整个建筑施工进行有效控制,推动施工进度计划目标的落实,将施工安全成本的信息统计在一起,将进度计划与实际动态模拟和BIM模型相关联。通过BIM对施工方案推演,可视化直观展示,优化提升施工方案的可行性,通过数据的提炼应用,大大提升施工方案的技术先进性,又通过BIM可视化交底让参建人员高效理解掌握施工方案,能够更有效的贯彻执行。即从设计、施工、招采,又从管理沟通、商务成本控制、技术组织方面全方位、全流程、全专业一体化融合,从而实现施工方案全过程模拟与实际过程的数字孪生[2],并沉淀数据经验,一体化流转畅通,不断提升进步。
2、BIM技术在装配式建筑质量管理上的应用
BIM 技术在装配式建筑中,可以将产品与建筑工程相结合,能够更好地为施工过程提供施工所需要的信息。随着技术水平不断的提高,BIM 技术通过+互联网,联动数据应用的研究取得了更大的突破。在装配式建筑施工过程中,BIM 技术的应用范围也得到扩大,装配式建筑设计模型,通过构件拆分和深化设计,拆分成每个构件,在工厂生产,然后再运输到工地,拼装、吊装就位的全流程中,可以通过BIM模型生成构件二维码,全流程扫码跟踪,全生命周期直至运营使用过程中,终生可追溯[3],这样通过在建筑行业中信息化技术的运用使各环节的工作质量得到显著提高,并沉淀了数据,为今后同类工程的再建造积累经验,传承知识应用。
而且BIM技术通过不断发展能够对产品进行更为细致的模拟,发展到现在BIM 技术已经逐步完善,加强信息技术与建筑行业之间的联系,不止能够发挥建模以及各专业设计图碰撞检查的作用,还能够在建筑施工过程中融合综合发挥更全面的作用。BIM 技术主要被用于建筑施工过程中的实施工作以及沟通检查与指导工作。通过 BIM 技术可以加深施工人员对整个工程项目的了解,可以对设计方案进行细致掌握,对其中不合理的地方进行优化。而且通过BIM 技术可以建立三维可视动态图,让项目参建各方能够详细了解整个工程设计,通过3D建模的方式也可以使整个施工过程中各环节的参与团队能够加强合作,将一些不必要的交流环节所消耗的时间节省下来,提高整体工程效率,BIM 技术可以检查在整体施工过程中出现的问题以及设计上的误区,通过观察数据模型能够对其中的问题及时发现,避免出现变更返工情况。使管理人员能够更好地分析这些数据,以保证整体工程质量不断提升。
3、BIM技术在装配式建筑成本管理上的应用
BIM技术在建筑施工阶段,可以为建设企业提供完整的施工方案,在施工过程中,根据工程实际客观环境进行调整。BIM 技术可以将数据进行有效分析,与数据库中相关数据进行比对,最终形成最佳的和成本、物料、资金相联动的施工方案。通过采用BIM 技术,使得现场管理人员能够更快、更好的处理问题。对于 BIM 技术应用于装配式建筑工程施工当中,就更加有优势。BIM技术可以提炼数据,对施工时的数据和参数进行汇总,提取物料清单,对人机料法环进行数字化管控,为限额领料、库存优化、资源调配、周转提供了最直接的数字依据,还可以研发监管预警。
装配式建筑工程施工中,管理人员也可以通过 BIM 技术更加科学高效的实施工程管理。正因为 BIM 技术在建筑施工使用中的优势,已经在建筑企业中得到广泛的使用,也正是因为 BIM 技术有较强的优势,所以,在建筑企业施工中能带来更多的利润。BIM 技术是推动建筑业持续高效发展的不竭动力。
4、BIM技术在安装场地布置管理及进度管理中的应用
施工现场首先要策划好场地布置并做好构件堆放的管理。一般PC构件是从工厂预制,因此,需要提前安排PC构件进场,在具备条件时立即组织安装,从而保证现场施工进度。由于PC构件的规格在不同项目、不同部位相差较大,如预制柱、叠合梁、叠合板、预制楼梯、三明治板、双T板、女儿墙、挑板、阳台等,因此要提前布置好对施工场地中构件运输路线工作。当预制构件在运输到施工场地之后,还涉及到现场PC构件的存储与管理,因此,还需要根据现场条件合理规划预制构件的堆放场地。其次,综合考虑PC构件的放置位置、重量,以及场地是否具备条件等因素,选用单一或者组合吊装方式,如塔吊吊装或塔吊+汽车吊吊装等垂直运输方式,做出机械使用成本对比,最终确定采用的吊装方式。与此同时,由于一个项目场地上往往存在着多个施工队伍,各个队伍之间的人员管理和信息交流很难做到完全的协调与统一,在实际的施工现场各种材料和设备堆放与管理的比较杂乱。采用BIM技术进行场地优化布置,能够在一定程度上解决场地管理问题。在场地布置管理中,首先需对整个建筑施工场地进行基本模型的构建,然后根据施工场地的尺寸,在结合施工方案的基础上,对施工现场各种交通线路、临建仓库、材料加工区域、大型机械布置地点等位置进行模拟布置[4]。最后,通过运用 NAVISWORKS或FUZOR等软件,将整个静态模型转换为漫游动画形式,从而更直观的反馈并核实现场施工道路、临建仓库的位置、材料加工区域是否能够符合相关的施工要求,以提前进行施工各阶段模拟的手段,最大程度上规避由于场地布置不合理而带来的多种材料二次转运、场地大量调整的风险,科学合理的布置场地,实现节能、绿色施工。
装配式建筑的特点就是构件即是分部分项工程,又是工厂产品,可以直接吊装或在现场成组、模块化拼装后再吊装,所以通过BIM技术可以规划好吊装顺序、吊装部位,甚至规划到工厂出厂不入库,工地进场不卸装,在进度精准计划的精细化管理模式下,减少进库出库,进场堆放环节,对进度加速有着非常大的意义。BIM技术对进度管理的精细化和精益化管理还有很大的发展空间和潜力,未来价值更大。
5、对装配式建筑实施全过程动态管理
BIM技术具备可模拟、自动优化、模型可视化、协调性等诸多优势。运用BIM技术,可以实现将传统二维施工图纸转变为“3D-BIM”模型,实现可视化、立体式管理。随着BIM技术的不断发展,“3D-BIM”向“4D-BIM”的进步,实现了对施工进度的全过程监控;“4D-BIM”向“5D-BIM”的进步,实现了对工程成本的实时、全过程的监控。在BIM技术不断发展的今天,还可以构建“动态规划”模型[5],对施工过程中的全过程、全方位进行动态管理,并实现对于PC构件的质量追溯,实现从设计、施工、运营的全生命周期内的质量动态管理。
结束语
装配式建筑中采用大量集中预制的PC 构件,施工现场的作业量少、建造速度快、施工机械化水平高,符合绿色施工的要求,对于国内建筑业的转型升级意义重大。目前,很多学者开展了对于装配式建筑的研究,其中BIM技术在装配式建筑中的应用这一课题颇受关注。BIM(建筑信息模型)以项目中的各类信息数据作为模型的基础,具备可视性、模拟性、优化性、协调性和可追溯性五大优势。BIM 模式可以将建筑中的几何信息及非几何形信息完全涵盖,涉及到建筑的材料、尺寸、重量、造价等方方面面,可以为设计方、施工方、业主方、监理方等参建各方提供各类工程数据,方便相关人员开展“模拟和分析”。并对数据进一步应用,跟踪,还可以逆向建模,数字孪生。其应用价值潜力巨大。
参考文献:
[1].吴大江.BIM技术在装配式建筑中的一体化集成应用[J].建筑结构,2019,49(24):98-101+97.
[2].彭聪,李杏,乔亚昆.基于BIM技术的装配式建筑建设全过程管理研究[J].住宅与房地产,2019(36):100.
[3].周书尧.BIM技术在装配式建筑中的应用价值分析[J].住宅与房地产,2019(34):223.
[4].张玉林,董知恩,张婷婷,薛伟.BIM技术在装配式建筑施工质量管理中的应用研究[J].住宅与房地产,2019(33):98.
[5].传云强,高健鹰,胡栋.基于BIM技术的装配式建筑施工组织设计研究[J].建筑施工,2019,41(11):2094-2096.