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基于BIM技术的装配式钢结构体系信息化建造平台应用分析梅雪

发表时间：2021/7/28 来源：《基层建设》2021年第14期作者：梅雪

[导读] 自2019年住建部发布装配式建筑试点工作以来，采用装配式建造体系的工程项目日益增多

        安徽省建筑科学研究设计院安徽省合肥市 230031
        摘要：自2019年住建部发布装配式建筑试点工作以来，采用装配式建造体系的工程项目日益增多，形成了包括装配式混凝土、装配式钢结构，装配式木结构等体系。装配式钢结构体系因其预制构件种类多、施工节奏紧凑、分工合作协同性高、施工工艺复杂等问题，特别是在住宅建造方面迭加进度、质量、安全等控制因素，在设计施工阶段易产生多维度信息，只有加强各维度信息有效融合，才能极大程度消除传统方式建造中出现的种种问题，进而实现建造住宅的优良品质。同时，以BIM技术为管理抓手，以物联网设备为信息源，运用信息化建造平台探索裝配式钢结构住宅建造新形态的管理模式，能进一步推动智能建造与新型建筑工业化模式接轨，提高装配式钢结构住宅建造效率。
        关键词：装配式钢结构；体系；信息化管理；BIM建造

        1、装配式钢结构体系信息化技术应用概述
        近年来，随着建筑产业化的快速变革，特别是智能建造与新型建筑工业化理念的不断推广与发展，发达国家都把建筑构件工厂化预制与装配化施工作为建筑产业化的发展目标。较既有装配式混凝土建筑体系，装配式钢结构建筑体系具有工业化加工程度更高、主体结构材料可反复利用、轻质高强、抗震性能更好等诸多优点。针对目前装配式钢结构住宅建造的发展情况研究，装配式钢结构住宅建造体系因其施工过程复杂多变，信息因子干涉较多，大中型机械设备和劳务配置多样化，即便通过投入大量的人力物力，也很难做到人机料法环的全面控制。本文结合BIM技术与智慧工地应用相结合，分析基于BIM技术的装配式钢结构体系信息化建造平台应用。
        信息化技术从字面上来理解，就是将建造业务数据化，通过信息手段实现统筹管理，从本质上来理解，信息化则是属于基于BIM技术、互联网技术，衍生出来一个巨大的建造信息生态网络，在该网络中，各种信息传感器设备均与互联网相连，做到了人，物，机在不同的时间地点实现互联、互通。一般情况下，信息化由三个组成部分，即感知层、网络层与应用层，三者具有各不相同的特点与工作特性。具体而言，感知层通常由RFID、二维条码以及传感器等构成，是关系着物联网能否实现全面感知的关键，更是物联网标准化、产业化发展需要重点攻克的部分，即如何使物联网具有更加全面、精确的感知能力，同时功耗与成本较低；网络层是物联网的基础，是在移动通信网络基础之上实现的，网络层的功能是对感知层获得的原始数据进行计算分析、处理、传输等；应用层是物联网与行业需求的接口，无论是感知层的数据储存功能，还是网络层的数据分析处理功能，均需要在基于物联网技术的装配式建筑信息化监管平台分析用层实现。所以，将处理过的数据信息真实，完整的表达，传递出来是应用层的主要功能，可以作为物联网技术的最终表现。
        2.信息化建造平台应用现状
        当前应用的信息化监管，一般通过互联网的手段获取建造过程中的劳务信息、视频信息、环保信息，应用范围和深度不够，同时相关数据相互不能发生作用，较为孤立，应用度不强，加上建造现场人员少，技术力量薄弱，很难做到项目全覆盖，往往使信息化建造管理平台发挥不出应有的作用，项目实施过程中的违法违规行为也难以发现，信息化技术代表了一种生产力与生产关系发展的特征，装配式钢结构建筑技术的日益成熟，构成要素与工艺也相对丰富，能够运用信息化等手段，使组织管理各单元精确、高效、协同和持续运行，是对信息化技术适应装配式钢结构建造技术的必然要求。
        3.信息化建造平台应用阶段内容分析
        信息化建造平台在应用前，应结合项目具体特点进行项目配置、角色分配、权限管理等相关工作，平台内应能自动生成目标项目编号。若该项目参与方想要进入系统，则需要在平台上深入认证申请，在得到有权部门审批后，允许进入系统。当获得了进入系统的资质后，系统会向建设方、设计方、施工方、建立方等各项目在参与主体时，提供可以登录平台的账号与密码，基于整个信息化平台进行项目协同。
        3.1、设计阶段
        该阶段主要负责提供图纸、建筑模型等。为了后续施工、深化设计的工作人员，提供作业依据，深化设计则需要结合BIM 技术来对项目进行建模、拆模、碰撞检查、深化设计出图，施工作业需要进行施工设施深化、模拟施工等一系列工作内容，并得到深化设计与施工应用成果之后，将其上传到信息化建造平台上，为预制构件单位提供生产模型。一般情况下，最后深化设计成果与施工作业成果是以图纸 +BIM 模型的形式来呈现。
        3.2、生产阶段
        在得到深化设计成果后，相关生产单位需要在该平台上下载深化设计图、BIM 模型数据等，同时借助于信息化建造平台直接采集一系列数据信息，包括部品部件编号、使用金属键的品牌、数量与规格、部件的生产时间、完成的时间、原材料生产时间等。同时，需要将采集到的数据信息，写入二维码等可视载体。二维码包含了深化构件的唯一信息源码，这就意味着预制件拥有了独属自己的特殊“身份证”，并且一一对应 BIM 模型，在BIM模型可视化页面，可以直观获取到构件的设计状态、生产状态、出库状态、施工状态，这也极大为后续施工安装提供了便利，可以实现构件的快速定位，而且方便预制构件的质量追溯。
        3.3、施工阶段
        施工进度是项目管理中比较关注的一部分，但是目前行业的施工进度管理，都是相对单一的管理，影响施工进度因素较多，包括天气、材料供应、劳务需求等，从施工部署开始一直到项目竣工，我们的施工进度往往都存在一个理想化的理论设计当中，那些计划之外的小意外项目管理者一般可以根据平衡决策进行解决，但是这种方式效率低下，同时从管理上说不够科学，在装配式钢结构项目建造中，BIM技术可以对项目现场的资源进度、场地进度、主体计划进度实现总体协调，不仅能实现施工进度的可行性合理性，更展示了其更为科学的一面，通过直观的模拟，从施工逻辑、施工顺序的是否合理进行验证，以一种直观、精确的方式地对整个建筑的施工过程进行控制，减少资源浪费。

        图1 基于BIM技术的信息化平台进度可视管理

        图2 基于BIM技术的装配式钢结构物料跟踪与管理框架
        施工安装阶段，负责记录预制构件从出厂到施工各个环节的相关信息。该模块最大的作用即确保预制构件从运输、进程、堆放以及最后安装施工的整个流程中，可以实现可查、可追溯。施工安装管理模块可以记录预制构件的整个运输过程，并在预制构件进场时进行验收，以及预制构件定位、节点装配记录等。在施工安装的过程中，平台可采集的数据信息包括：预制构件进场验收单、预制构件吊装定位信息等。之后，将施工模拟 BIM 模型上传到该平台上，建设方可以随时登录平台系统查看施工项目的进度，用来有效的把控施工进度。
        4、小结
        BIM技术作为数字孪生的有力工具，是高度契合总承包企业精细化管理的，应该在装配式钢结构住宅施工前开始应用，从设计、拆分、深化以及生产会产生海量的数据，而且中间的数据并不协调，数据利用效率较低，以BIM技术为基础建立装配式钢结构体系信息化建造平台，这不仅仅能够加强监管的力度，而且还可提供一定的数据信息来为相关部门与企业的管理、运营提供一定的基础，进而促进建筑企业发展，提高装配式建筑的工程质量。同时，信息不对称、信息孤岛等装配式建筑行业面前所面临的问题都是可以通过物联网技术搭建建筑信息化的监管平台来解决，甚至政府监管难度大等问题，进而长远健康的推动装配式建筑的发展，以此来推动建筑领域的进步。
        参考文献：
        [1] 刘东卫，张宏，伍止超.国际建筑工业化前沿理论动态与技术发展研究.城市住宅2018年第10期
        [2] 段梦恩，韩进宇.基于BIM的装配式施工精细化管理.建筑工程技术与设计2015年20期
        [3] 张力.基于物联网技术的装配式建筑信息化监管平台分析电子技术与软件工程2021年05期