楊先平
(中國建筑第二工程局有限公司)
現(xiàn)階段,隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展,建筑工程施工規(guī)模逐漸擴大,施工難度也隨之提升。傳統(tǒng)采用紙質平面設計圖紙的方式已經(jīng)被時代所淘汰。而BIM技術的出現(xiàn)能夠將以往抽象、難以想象的二維圖紙、符號等轉變?yōu)榫哂锌梢暬慕ㄖD形,還能模擬建筑建成后的效果[1]。將其應用于預制裝配式建筑施工中,能有效提升施工效果,促使分散式施工向集成式施工轉變。
隨著科學技術的不斷發(fā)展,工業(yè)技術水平明顯提升,房屋建造也可以像產(chǎn)品生產(chǎn)一樣進行批量制作,將提前預制好的各類構件運輸?shù)焦さ亟M裝起來即可。在以往的建筑設計過程中,需要在施工現(xiàn)場進行各部分構件的生產(chǎn)和制作,在施工現(xiàn)場結合圖紙要求進行施工,無法從根本上保證施工質量。而預制裝配式建筑是現(xiàn)階段具有完整性和先進性的一種建筑形式,在工廠中提前對建筑工程所需要的各部分構件進行預制加工,在施工現(xiàn)場通過組合安裝即可完成施工建設,包括樓梯、陽臺、樓板等。這種建筑形式能夠有效實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、綠色等目標,而且施工場地相對較小,有助于完成施工標準化,節(jié)約各類資源[2]。現(xiàn)階段,很多城市建筑工程開始使用這種預制裝配式建筑,能夠從施工全過程保證施工質量,促進城市建設。
本文以某市住宅小區(qū)為例,該工程中包括了6幢17層小高層,12幢6層洋房構成,小高層的建筑總高度50m,層高2.8m,低層層高3m;建筑結構位框架-剪力墻結構。主樓選擇用鉆孔灌注樁基礎,地下室車庫位預應力管樁基礎。本文以13號樓為對象,此樓為預制裝配式住宅,耐火等級為二級、防水等級為一級,場地類別為三類,抗震設防烈度為6度,基礎形式為筏板,使用年限為50年。此次項目的施工難點為裝配式建筑需要把施工圖紙和實際生產(chǎn)的構件進行拆分處理,并把圖紙拆分成可以用來進行實際生產(chǎn)的預制構件,之后再運往現(xiàn)場進行安裝施工。如果安裝不及時將會出現(xiàn)建筑材料和建筑垃圾堆積的問題。另外,如果出現(xiàn)設計圖紙錯誤,將會導致構件生產(chǎn)和實際相矛盾,出現(xiàn)資源浪費問題。為了避免這些問題,在施工前要進行詳細地核對排查,并通過BIM技術在設計初期進行統(tǒng)一的碰撞模擬檢查。
在此工程項目中,BIM建模軟件采用的是Revit,對施工進程進行模擬控制的軟件是Navisworks,兩個軟件相結合,對整個項目的設計和施工進行了指導控制。同時,在此項目中還利用vasari軟件對該項目實際使用時的室內(nèi)外溫差情況進行模擬。
在進行建模時,先利用Revit軟件進行預制裝配式建筑BIM模型的建立,并對建立好的模型進行全面深化,為后期不同專業(yè)和施工內(nèi)容的碰撞檢查提供便利。在檢查完畢之后,對出現(xiàn)錯誤的地方,進行修改和調整,建立完善的模型。之后,利用vasari軟件對建筑的性能進行分析,并對其耗能情況進行模擬對比,為設計施工選擇最合適、最節(jié)能的設計施工方案。
首先,BIM模型中會涉及項目所有信息,可以對單個的構件信息進行查詢,讓預制構件的生產(chǎn)更加精細化。比如,PC構件廠家通過BIM模型中的圖紙信息進行進一步深化處理,相關設計人員將BIM模型的設計結果進行核對矯正,之后可以對模型的造價進行估算處理。此外,BIM模型還可以把圖紙轉化為二維圖紙或者是CAD圖紙。比如,在預制裝配式樓梯設計時,通過Revit的三維模型中導出二維的樓梯剖面圖,如圖1,利用二維圖紙,預制構件廠可以直接進行生產(chǎn)加工。
圖1 該樓PC樓梯二維圖
其次,在對工程總量進行匯總和圖紙自動生成中的應用。利用BIM模型可以生成鋼筋、混凝土等工程量清單,為施工單位和業(yè)主單位進行造價預算,核對工程量。比如,利用模型中的Tekla Structures導出該樓項目中的各種預制構件明細表,如預制構件的類別、名稱、規(guī)格、用途、數(shù)量等等,從表中可以對該樓的各種預制構件信息進行直觀了解,預制構件廠也可以按照該表進行生產(chǎn)加工。
在本項目中,預制率超過了80%,PC構件的數(shù)量是最多的。利用BIM自動出圖的特點,可以直接導出PC構件的施工深化圖紙。
BIM模型中的碰撞檢查工程可以實現(xiàn)三維可視化,比如,在該項目中,如圖2,為該樓梁柱結合位置的一個節(jié)點三維視圖,從圖中可以發(fā)現(xiàn)梁柱結合位置的鋼筋布置情況,以及詳細的標注等等,這樣施工管理人員可以直接發(fā)現(xiàn)節(jié)點位置的鋼筋布置情況和鋼筋設置不合理的情況。另外,還可以檢查構件和構件之間有沒有嚴格按照施工設計圖紙進行連接。
圖2 該樓碰撞檢查分析
總之,隨著社會經(jīng)濟、科學技術的不斷發(fā)展,BIM技術將會更好地應用在預制裝配式建筑中。在滿足社會發(fā)展需求的同時,還能在工程規(guī)劃、設計、施工、運營維護等各施工建設階段發(fā)揮作用,利用數(shù)據(jù)模型和算法結構優(yōu)化整體功能,確保預制裝配式建筑的施工質量和效率。