劉冰 胡泊

【關(guān)鍵詞】裝配式建筑;綠色施工;BIM綜合應(yīng)用方法

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU741 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2021）07-0077-03

1 BIM技術(shù)簡(jiǎn)介

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，為提高建筑工程的建設(shè)效率和建設(shè)質(zhì)量，建筑施工過(guò)程中采用的技術(shù)不斷發(fā)展。相比傳統(tǒng)建筑，裝配式建筑更符合當(dāng)前節(jié)能環(huán)保的建筑要求，更符合綠色施工的建筑理念，所以被更廣泛地采用。這種新型的建筑形式與BIM技術(shù)緊密地聯(lián)系，通過(guò)BIM技術(shù)優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)、建筑施工、管理及后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)等建筑環(huán)節(jié)，提高建筑施工效率及建設(shè)工程質(zhì)量[1]。

BIM（Building Information Modeling）技術(shù)指建筑信息模型，它主要依托三維數(shù)字技術(shù)，采集建筑在整個(gè)生命周期內(nèi)的信息，進(jìn)而確定工程的三維設(shè)計(jì)模型及參數(shù)，同時(shí)采用多種工藝機(jī)電分析軟件等對(duì)工程進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)檢測(cè)、造價(jià)分析等，最終設(shè)計(jì)出符合需求的建筑設(shè)計(jì)方案。BIM技術(shù)可以將建筑設(shè)計(jì)方案三維可視化，通過(guò)貫穿建筑工程的整個(gè)生命周期的數(shù)字信息，達(dá)到各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的作用，實(shí)現(xiàn)建筑工程的數(shù)字化，提高建筑工程質(zhì)量，降低建筑過(guò)程中的人力溝通成本及物力消費(fèi)成本，縮短建筑工期，提高建筑工程效率。

在綠色理念下產(chǎn)生的裝配式建筑綠色施工，最大限度地減少對(duì)環(huán)境的污染和資源的消耗。采用預(yù)制裝配的方式，其方案設(shè)計(jì)和施工過(guò)程都有一定的難度[2]。此時(shí)，BIM技術(shù)就可以發(fā)揮重要作用，在設(shè)計(jì)階段，可以采用設(shè)計(jì)方案的可視化數(shù)據(jù)分析、工程三維設(shè)計(jì)等技術(shù)優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)和組織過(guò)程;在施工階段，可以采用三維化信息管理、施工工藝三維動(dòng)態(tài)展示及虛擬建造等技術(shù)有效管理施工過(guò)程，為綠色施工做出重要貢獻(xiàn)。

2 裝配式建筑綠色施工中BIM技術(shù)的綜合應(yīng)用

2.1 BIM技術(shù)在裝配式建筑方案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

預(yù)制構(gòu)件預(yù)埋和預(yù)留流程是裝配式建筑設(shè)計(jì)需要解決的兩大主要問(wèn)題。在建筑工程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要解決這兩大問(wèn)題，需要投入大量的人力，并且對(duì)人員之間的配合有著很高的要求。在BIM技術(shù)指引下的裝配式建筑設(shè)計(jì)，可以搭建規(guī)范化的設(shè)計(jì)平臺(tái)，幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行對(duì)接。設(shè)計(jì)人員將設(shè)計(jì)方案BIM模型信息傳輸?shù)狡脚_(tái)上，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案、參數(shù)信息的同步完善、協(xié)同設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員之間既可以通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行有效的溝通，還可以通過(guò)平臺(tái)自身的實(shí)驗(yàn)功能和糾錯(cuò)功能發(fā)現(xiàn)并消除設(shè)計(jì)方案中存在的不足，幫助設(shè)計(jì)人員及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整，優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件，彌補(bǔ)設(shè)計(jì)中的漏洞[3]。

BIM技術(shù)可以?xún)?yōu)化預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)流程。采用BIM進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)方案完成或大部分完成時(shí)，BIM模型中會(huì)存有預(yù)制構(gòu)件的具體形狀和尺寸信息。預(yù)制構(gòu)件的詳細(xì)尺寸信息可以通過(guò)BIM搭建的平臺(tái)同步傳輸給生產(chǎn)廠家和施工企業(yè)。這樣可以保證預(yù)制構(gòu)件信息的準(zhǔn)確性，減少人員溝通耗費(fèi)的時(shí)間，保證生產(chǎn)和施工的一致性，大大縮短了工期，避免人員信息傳遞失誤導(dǎo)致的損失。同時(shí)，生產(chǎn)廠家可以通過(guò)BIM技術(shù)將預(yù)制構(gòu)件的尺寸、制作材料、安裝位置等信息通過(guò)條形碼進(jìn)行儲(chǔ)存，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，極大地便利了后期的施工和維護(hù)等環(huán)節(jié)。

2.2 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工布置中的應(yīng)用

BIM技術(shù)除了在裝配式建筑方案設(shè)計(jì)中起到不可代替的重要作用，在施工過(guò)程中也能發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。在裝配式建筑的施工布置過(guò)程中，BIM技術(shù)的作用主要體現(xiàn)在建筑施工流程優(yōu)化、施工現(xiàn)場(chǎng)綜合管理及庫(kù)存管理3個(gè)方面。

（1）對(duì)建筑施工流程進(jìn)行優(yōu)化。BIM技術(shù)可以模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施布置，結(jié)合場(chǎng)地合理地安排施工通道，設(shè)置不同工種的施工區(qū)域，完善場(chǎng)地的整體布置，盡可能地解決施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。預(yù)制構(gòu)件的堆場(chǎng)設(shè)置是否合理會(huì)影響施工效率，通過(guò)BIM模型建設(shè)將預(yù)制構(gòu)建的堆場(chǎng)設(shè)置在合適的位置，避免二次搬運(yùn)帶來(lái)的影響，提高工作效率及場(chǎng)地的運(yùn)用率。模擬預(yù)制構(gòu)件的進(jìn)場(chǎng)速度及資源消耗，找出設(shè)計(jì)方案中的不足進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高工程質(zhì)量。通過(guò)BIM模型可以模擬各施工階段不同場(chǎng)地的模型，可以更直觀地選擇最優(yōu)的布置方案，合理布置施工設(shè)備及工作區(qū)域，全面準(zhǔn)確地把握工程進(jìn)展，及時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，合理地調(diào)用資金和資源并合理地分配施工人員，保證方案滿(mǎn)足施工需求，將施工質(zhì)量、施工效率及施工效益盡可能達(dá)到最大化[4]。

（2）對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行綜合管理。BIM技術(shù)可以幫助施工人員更好地掌握施工作業(yè)流程及實(shí)際操作技術(shù)要點(diǎn)，通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的路線(xiàn)進(jìn)行規(guī)劃，讓施工人員熟悉工作路線(xiàn)，提高運(yùn)輸和工作效率。對(duì)于一些重要、復(fù)雜、精細(xì)的預(yù)制構(gòu)件的安裝，可以通過(guò)BIM的模擬系統(tǒng)對(duì)施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，工人們通過(guò)BIM模擬平臺(tái)進(jìn)行反復(fù)的練習(xí)，可以提高施工人員的工作效率，保證工程質(zhì)量。

（3）對(duì)庫(kù)存進(jìn)行管理。通過(guò)BIM技術(shù)管理庫(kù)存，可以實(shí)現(xiàn)大批量、快速、自動(dòng)化驗(yàn)收，提高預(yù)制構(gòu)件的驗(yàn)收效率，避免人工驗(yàn)收的誤差。同時(shí)，通過(guò)條形碼了解預(yù)制構(gòu)件的尺寸及安裝位置，幫助施工人員進(jìn)行分類(lèi)安置和實(shí)際安裝，使整個(gè)庫(kù)存管理具有準(zhǔn)確性和條理性。

2.3 BIM技術(shù)在裝配式建筑線(xiàn)路碰撞檢查中的應(yīng)用

建筑工程設(shè)計(jì)涉及給排水系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、燃?xì)庀到y(tǒng)、電力系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)等各種管線(xiàn)，管線(xiàn)多，線(xiàn)路存在交叉現(xiàn)象，如果在施工過(guò)程中沒(méi)有合理布置線(xiàn)路，可能導(dǎo)致施工過(guò)程中管線(xiàn)交叉，需要重新返工，增加建筑工程成本。建筑工程實(shí)體相交，實(shí)體間距小于設(shè)定公差，影響施工或者影響建筑特定要求情況稱(chēng)之為碰撞。在碰撞檢查過(guò)程中，需要查看建筑結(jié)構(gòu)梁、空調(diào)管道、給排水管道是否存在碰撞，或者為了施工安全和施工便利，需要在不同專(zhuān)業(yè)施工預(yù)留一定的施工空間，避免相互影響。碰撞檢查是消除裝配式建筑設(shè)計(jì)變更的一項(xiàng)主要工作，工作流程如下：第一階段，需要提交土建工程、安裝工程等各個(gè)專(zhuān)業(yè)模板;第二階段，將提交的模板進(jìn)行審核和修改;第三階段，系統(tǒng)自動(dòng)將各個(gè)專(zhuān)業(yè)模板進(jìn)行碰撞檢查，并輸出碰撞檢查報(bào)告;第四階段，技術(shù)人員根據(jù)系統(tǒng)出示的碰撞報(bào)告優(yōu)化各個(gè)模型。將BIM技術(shù)應(yīng)用在裝配式建筑線(xiàn)路碰撞檢查中，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)構(gòu)件制作和施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，從而及時(shí)返回到BIM模型進(jìn)行優(yōu)化，最終確保整個(gè)方案沒(méi)有碰撞。BIM軟件可以導(dǎo)入供暖管道、燃?xì)夤艿?、給排水管道等工程的數(shù)據(jù)信息，并綜合各個(gè)子工程的數(shù)據(jù)信息，再將其導(dǎo)入Navisworks軟件，軟件組建各類(lèi)模型，并創(chuàng)建圖員集合，對(duì)不同的集合進(jìn)行碰撞集合[5]。裝配式建筑可以按照構(gòu)件類(lèi)別進(jìn)行分類(lèi)，將同類(lèi)構(gòu)件統(tǒng)一到一個(gè)集體進(jìn)行碰撞檢查。如果碰撞點(diǎn)比較少，可以直接對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化分組，如果碰撞點(diǎn)多，則需要按照樓層進(jìn)行細(xì)化分類(lèi)再進(jìn)行碰撞檢查。在碰撞檢查過(guò)程中，還可以設(shè)定預(yù)制構(gòu)件吊裝的軌跡，分析吊裝過(guò)程中可能存在的碰撞，從而優(yōu)化吊裝線(xiàn)。機(jī)電安裝是裝配式建筑施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，如果土建施工預(yù)留的機(jī)電設(shè)備孔洞不符合施工要求，就可能影響機(jī)電設(shè)備的安裝。利用BIM技術(shù)的可視化，在土建施工階段直接將需要預(yù)留的孔洞位置和大小顯示出來(lái)，并將其標(biāo)注在相應(yīng)坐標(biāo)位置，確保整個(gè)建筑施工的順利進(jìn)行。

2.4 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工管理中的應(yīng)用

與傳統(tǒng)建筑施工作業(yè)不同，裝配式建筑的管理方式也存在一定的差異。裝配式建筑的構(gòu)件大多是預(yù)制的，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后需要直接吊裝安裝。因此，裝配式建筑施工管理主要集中在預(yù)制構(gòu)件制作、運(yùn)輸、入場(chǎng)、存儲(chǔ)和吊裝，確保整個(gè)工程項(xiàng)目如期完工[6]。裝配式建筑施工管理的關(guān)鍵在于施工單位是否可以第一時(shí)間了解整個(gè)裝配式建筑施工過(guò)程中的構(gòu)件制造、運(yùn)輸、入場(chǎng)信息，以免影響整個(gè)建筑施工進(jìn)度。傳統(tǒng)的建筑工程物料管理方式存在一定的滯后性，無(wú)法滿(mǎn)足裝配式建筑施工要求。因此，將BIM技術(shù)與預(yù)制構(gòu)件RFID技術(shù)結(jié)合，建立現(xiàn)代化施工信息管理平臺(tái)，便于施工管理人員及運(yùn)行操作人員都能及時(shí)掌握預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)行狀態(tài)及具體數(shù)據(jù)。在構(gòu)件生產(chǎn)制造階段，裝配式建筑預(yù)制場(chǎng)工作人員將構(gòu)件的尺寸、型號(hào)、材質(zhì)等信息寫(xiě)入RFID芯片中，并按照業(yè)主單位的要求或者合同清單的編碼規(guī)則對(duì)構(gòu)件進(jìn)行編碼，生產(chǎn)人員將含有構(gòu)件信息的芯片植入構(gòu)件中，有助于后期采購(gòu)、施工人員讀取和查詢(xún)預(yù)制構(gòu)件的信息。將RFID芯片采集的構(gòu)件信息導(dǎo)入BIM模型數(shù)據(jù)庫(kù)，并按照定義的位置和進(jìn)度信息與模型進(jìn)行配對(duì)。預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)完成后，廠家將生產(chǎn)的構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)RFID芯片可以第一時(shí)間了解構(gòu)件運(yùn)輸位置，并根據(jù)車(chē)輛的實(shí)際情況，合理規(guī)劃線(xiàn)路。構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，施工現(xiàn)場(chǎng)的門(mén)禁系統(tǒng)讀卡機(jī)讀取運(yùn)輸車(chē)輛的信息后，第一時(shí)間通知采購(gòu)人員和物控人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后將材料堆放在指定位置，然后將構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)信息錄入RFID芯片，并傳輸?shù)紹IM模型數(shù)據(jù)庫(kù)，將構(gòu)件的位置和進(jìn)度與BIM模型進(jìn)行匹配，避免信息錯(cuò)誤。根據(jù)構(gòu)件的RFID芯片數(shù)據(jù)信息，BIM模型可以顯示構(gòu)件在倉(cāng)庫(kù)的位置，從而實(shí)現(xiàn)構(gòu)件點(diǎn)對(duì)點(diǎn)堆放和使用。在構(gòu)件吊裝階段，施工人員通過(guò)閱讀器和顯示器，可以及時(shí)了解構(gòu)件的信息，操作人員根據(jù)讀取器讀取的信息，按照構(gòu)件吊裝軌跡土進(jìn)行吊裝，提高吊裝的準(zhǔn)確性，提高整個(gè)裝配式建筑的施工效率，縮短建筑工程的施工周期。如果現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生重大災(zāi)難及設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，管理人員可以準(zhǔn)確定位故障位置，根據(jù)BIM模型中顯示的預(yù)制構(gòu)件的尺寸及材料確定補(bǔ)救或維修措施，及時(shí)聯(lián)系廠家生產(chǎn)或調(diào)用庫(kù)存，可以最大限度地避免損失。同時(shí)，預(yù)制構(gòu)件存在質(zhì)量問(wèn)題也可以通過(guò)BIM技術(shù)快速掌握構(gòu)件信息，找到生產(chǎn)廠家精準(zhǔn)追責(zé)。

2.5 BIM技術(shù)在裝配式建筑后期運(yùn)營(yíng)管理中的應(yīng)用

BIM技術(shù)構(gòu)建裝配式建筑模型，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、建設(shè)、竣工驗(yàn)收及后期運(yùn)營(yíng)管理等各個(gè)階段的信息共享，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑全生命周期信息化管理。在裝配式建筑運(yùn)營(yíng)管理階段，管理人員通過(guò)預(yù)制構(gòu)件RFID芯片，了解構(gòu)件的生產(chǎn)時(shí)間、生產(chǎn)廠家、運(yùn)輸人員和安裝人員等大量信息，一旦預(yù)制構(gòu)件出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，運(yùn)營(yíng)管理人員可以第一時(shí)間找到責(zé)任人，避免人員相互推諉。如果建筑突發(fā)火災(zāi)，消防人員可以根據(jù)BIM信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，精準(zhǔn)定位火災(zāi)發(fā)生位置，了解起火位置使用材料的特點(diǎn)，并采用針對(duì)性的滅火的措施，提高消防救援的效力。如果裝配式建筑和設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，維修人員通過(guò)BIM信息模型，找到預(yù)制構(gòu)件或者設(shè)備的生產(chǎn)廠家、型號(hào)和參數(shù)等信息，提高維修效率。在建筑拆除的過(guò)程，可以根據(jù)BIM中的預(yù)制構(gòu)件信息選取合適的拆除手段，方便拆除后進(jìn)行資源分類(lèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文從綠色理念出發(fā)，探尋裝配式建筑綠色施工中BIM技術(shù)的綜合應(yīng)用方法。通過(guò)BIM技術(shù)搭建規(guī)范化的設(shè)計(jì)平臺(tái)幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行對(duì)接實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案、參數(shù)信息的同步完善、協(xié)同設(shè)計(jì)，優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)流程，保證預(yù)制構(gòu)件信息的準(zhǔn)確性，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑施工流程的優(yōu)化、施工現(xiàn)場(chǎng)綜合管理及高效的庫(kù)存管理。通過(guò)BIM技術(shù)與預(yù)制構(gòu)件RFID技術(shù)的結(jié)合，及時(shí)掌握預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)行狀態(tài)及具體數(shù)據(jù)，方便設(shè)備運(yùn)行維護(hù)及管理。從BIM技術(shù)所具有的三維可視化展現(xiàn)、數(shù)字化表達(dá)、可多方協(xié)同作業(yè)、可數(shù)據(jù)信息共享及儲(chǔ)存等特點(diǎn)出發(fā)，逐步挖掘出其在裝配式建筑方案設(shè)計(jì)、施工布置、施工管理及后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)等多個(gè)階段都能發(fā)揮重要作用，對(duì)降低成本、提高建筑工程質(zhì)量、推動(dòng)建筑行業(yè)發(fā)展具有積極意義。

參 考 文 獻(xiàn)

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