BIM技术在装配式房屋建筑工程中的应用

发表时间:2021/8/6   来源:《建筑实践》2021年第10期   作者:吴九林
[导读] BIM技术和装配式建筑作为建筑行业两大发展技术,在质量、环保、进度等方面有着很大的优势。

        吴九林
        中国建筑第二工程局有限公司华东公司?上海??200000

        摘要:BIM技术和装配式建筑作为建筑行业两大发展技术,在质量、环保、进度等方面有着很大的优势。某房建项目为装配式建筑,同时引用了BIM技术,两者进行了深度融合与运用。BIM技术在场地布置、工程量计算、碰撞检查等常规应用方面,针对装配式建筑的特点,还进行了构件拆分设计、专项施工方案等方面的优化,提高了施工质量,达到了节约成本、缩短工期的目的。工程实践进一步验证了BIM技术的优越性,对类似工程具有借鉴作用。
        关键词:BIM技术;?装配式建筑;?设计优化;?施工优化;
        1 工程概况
        某房建项目位于某区,为14栋7~11层住宅楼,总建筑面积136 143 m2。设计为装配式结构,单体预制装配率达50%以上,预制构件包括预制剪力墙、预制围护墙、预制叠合板(含阳台板)、预制楼梯等。
        本工程为满足不同人群需求,14栋单体分为4种户型,因此PC构件种类、型号多,单体重量分布分散。首先项目作为精装修交付,标准要求高,需充分考虑PC构件上水电线管、线盒及相关洞口的预埋、预留,施工前需精准策划、定位;其次项目为小高层,楼栋相对集中、楼间距较小,14栋单体同时施工给塔吊选型布置、PC构件堆场、构件运输等带来了一系列难题。
        2 准备工作
        2.1 BIM技术应用目标和设备配置
        依据项目设计图纸创建模型,优化拆分设计,提高施工效率、降低成本;基于模型模拟施工,优化施工方案,提高方案可行性,降低安全、质量风险;利用企业级BIM平台,实现工程建设精细化管理。
        根据BIM技术的具体应用目标,项目首先成立了BIM技术研究小组,采购了1台图形工作站、2台移动图形工作站以及4台移动终端(ipadmini4)等设备。
        2.2 BIM技术实施方案、标准
        为明确BIM应用目标及实施方法,成立研究小组后,编制了《BIM技术专项实施方案》《BIM技术建模标准》等文件。创建装配式构件族库,根据PC设计图纸,创建各构件模型。如叠合板,以三维形式直观表达构件内部空间关系和客观参数,向作业班组直观展示PC构件与现浇部位钢筋搭接锚固的技术要点,指导构件生产及现场吊装。同时创建了水电等其他专业模型,并整合。
        3 BIM技术应用
        3.1 场地布置
        采用BIM场布功能,建立三维可视化现场布置。在运用常规静态场布的同时,针对装配式建筑的特点,充分运用动态模拟构件进场、运输、存放等各阶段的场地情况,以确定最优的布置方案,最大限度解决场地狭小的困难。如计划每栋楼提前存放满足一层楼施工的墙、板构件等,根据构件类别、型号及存放要求,严格按照比例模拟进场、吊装及存放。在有效场地的前提下,提高场地利用率,确保方案的实施。
        3.2 设计优化
        3.2.1 PC构件优化拆分
        PC构件初步拆分设计中,存在部分单个构件自重过大,以及叠合板单重较小、拆分过于琐碎的问题,导致塔吊型号提高、施工效率降低。
        通过建立模型,对构件拆分情况进行反复优化,并把拆分建议反馈给设计,将单重较大的构件再拆分,以降低塔吊型号;同时将单重较小、拆分过于琐碎的叠合板合并,减少构件总数量,最终选型QTZ125塔吊即可满足现场施工,同时也提高了吊装效率,降低了建造成本。如14号楼的PCGQ-1L墙板自重4.179 t,塔吊至少为QTZ160才能满足吊装要求,但此构件每层仅1块,因1块墙板提高塔吊型号,降低了机械使用率,为此根据相关规范及要求,将其优化拆分为PCGQ-1L-1和PCGQ-1L-22块墙板,自重均为1.7 t,塔吊型号降为QTZ125,仅此1项每月每台塔吊至少可节约租赁费约0.5万元,按照工期5个月计算,即可节约租赁费10万元(4栋此类型单体),同时又提高了机械利用率。


        3.2.2 精装修点位优化
        PC构件种类多,为保证精装水电点位精度,在PC构件生产前,首先进行了构件自身的碰撞检查,如PC构件上预埋盒与桁架筋的位置是否有冲突,同时再通过深化精装户型样板,对其水电点位精准复核:PC墙板的预埋盒、线管的定位是否与现浇部分的管线吻合、预留洞口的位置是否影响点位,以避免后期开孔开槽,增加成本。
        3.3 施工方案优化
        3.3.1 群塔设备优化
        14栋单体同时施工,需14台塔吊同时投入运行,因住宅楼高度集中且楼间距较小,所以在塔吊布置、高度及大臂长度的确定上要精确策划,通过动态模拟群塔作业,合理策划群塔方案,确定各塔吊型号(均为QTZ125)及各项参数,满足了现场施工,确保了生产安全。
        3.3.2 悬挑脚手架优化
        工程采用传统型钢悬挑脚手架施工,因此需提前在外墙板预留洞口。传统的现浇结构较为简单,直接预埋木箱即可,但预制外墙需在制作时预留,同时要避让灌浆套筒及主筋,因此需精确定位,否则一旦影响灌浆施工,将给结构留下质量、安全隐患。项目利用BIM技术,对悬挑脚手架进行三维深化设计,通过透视安装模拟,对预留洞口位置进行优化,提前避让灌浆套筒及主筋,实现了施工方案的合理性、可行性、经济性,后期第三方检测单位对灌浆质量进行了检查,合格率100%。
        3.3.3 模板支撑体系优化
        工程PC构件种类、型号较多,现浇部分需全部配置模板,叠合板处仅需部分配置,因此模板下料比常规现浇施工较为繁琐,需精确计算,否则易造成人工、材料浪费。利用BIM技术对模板支撑体系进行三维推演,通过模型支模体系预拼装深化设计,红色部分为配置的模板,可自动生成模板下料数据,节省了二次配模的时间,提高了施工效率,降低了建造成本。
        3.4 BIM信息平台应用
        为进一步提高制作、安装的精准性,避免工厂预制与现场安装进度不匹配,对构件进行了全程跟踪管理,将构件逐个进行系统性归类编码,联合生产厂家应用二维码技术从构件生产、出厂、进场、安装以及灌浆等全过程跟踪监视,改善了构件库存及现场吊装的管理,实现了信息共享与高效交流。
        构件使用状态全过程扫码登记入库,并与BIM平台同步更新,结合BIM模型及进度计划,为构件的生产备料和供货计划提供实时依据,保证了所有构件使用状态的全过程管理,生产、安装不出差错。同时企业BIM平台和模型实现构件关联对接,通过上传每日进度数据的同步更新,关联构件产值自动统计归类,结合平台模型每个部位量化的特点,能更加精确地统计实际进度与产值情况,并辅以三维形式展示形象进度,更有利于制定纠偏措施,加强进度精准管理。
        4 结语
        BIM技术应用于装配式建筑项目,带来的效益十分明显。如场地布置,进一步提高了场地利用率;碰撞检查,减少了材料浪费和返工;设计及施工方案优化,提高了施工效率、降低了建造成本。但也存在一些问题:一是缺少复合型专业人才,小组成员不仅要熟练掌握对应的软件,还需具备一定的工程技术理论及现场实践经验;二是缺乏建模标准,项目在创建构件族库时耗费了大量的精力,若有统一的标准及模板族库,则能节约大量时间;三是项目在使用过程中发现有些细节设置不能与实际情况完全匹配,如PC墙板设计高度低于现浇高度20 mm,以调整施工中现浇板面及构件安装误差,因此在建模阶段就不能完全模拟后续的实际施工,导致精装修点位不能与模型完全匹配。总之,无论实际施工技术或BIM技术理论均需进一步提高、完善。
        虽然BIM技术及装配式建筑还存在一些问题,但这些问题阻挡不了其成为未来行业主流方向的发展趋势。
        参考文献
        [1]唐芬,赵彬,谭新明,等.预制装配式施工要点集[M].北京:中国建筑工业出版社,2017.
        [2]郭学明.装配式混凝土结构建筑的设计、制作与施工[M].北京:机械工业出版社,2017.
        [3]韩迅.浅谈BIM在中国的应用现状及发展研究[J].工程技术,2019,15(1):24-25.
       
投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: