BIM技術(shù)在裝配式建筑中的運(yùn)用
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【摘要】以bim技術(shù)和裝配式建筑的概念為出發(fā)點(diǎn)，從國(guó)內(nèi)和國(guó)外角度分析了BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；裝配式建筑；應(yīng)用
1引言
為使全國(guó)建筑業(yè)可以綠色健康持續(xù)發(fā)展，國(guó)家相關(guān)部門(mén)出臺(tái)了各種關(guān)于大力推廣裝配式建筑的政策，并加大政策的宣傳力度，這些政策從國(guó)家層面為裝配式建筑的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。建筑信息技術(shù)是發(fā)展裝配式建筑必要的技術(shù)支承。BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用，通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)裝配式建筑進(jìn)行全專業(yè)一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)、智能化建造、裝配化施工、一體化裝修以及信息化運(yùn)營(yíng)等。在保證建筑質(zhì)量的同時(shí)，提高建設(shè)效率，有效降低建設(shè)成本，有效節(jié)約建設(shè)資源，有效控制環(huán)境污染，從而促使整個(gè)建筑業(yè)的綠色、健康發(fā)展。
2相關(guān)概念
2.1BIM技術(shù)
BIM即BuildingInformationMode-ling，是技術(shù)的一個(gè)集成平臺(tái)。通過(guò)該技術(shù)集成平臺(tái)，組建一種多維的信息模型，使建設(shè)項(xiàng)目的所有參與方參與規(guī)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、裝修、管理和運(yùn)營(yíng)等階段，從根本上改變了從業(yè)人員依靠符號(hào)文字和形式圖紙進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理的工作方式。在工程的各個(gè)階段做到可視化模擬以及數(shù)據(jù)化、信息化描述，同時(shí)各個(gè)專業(yè)之間協(xié)同工作。預(yù)先模擬復(fù)雜節(jié)點(diǎn)連接，檢測(cè)碰撞等全新運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)了在建項(xiàng)目全生命周期內(nèi)提高工作效率和質(zhì)量、減少錯(cuò)誤和降低風(fēng)險(xiǎn)的目標(biāo)。整個(gè)建筑產(chǎn)業(yè)鏈的完善，為實(shí)現(xiàn)裝配式建筑提供了一定的技術(shù)支撐。
2.2裝配式建筑
裝配式建筑是指建筑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備與管線系統(tǒng)以及內(nèi)裝系統(tǒng)的全部構(gòu)件或部分構(gòu)件采用預(yù)制形式，然后把各個(gè)預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)可靠連接各類預(yù)制構(gòu)件而建成的建筑。裝配式建筑是具有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)工業(yè)化、施工裝配化、裝修一體化和管理信息化“五化一體”的建筑。裝配式建筑減少了施工現(xiàn)場(chǎng)的澆筑作業(yè)量，有效節(jié)約了勞動(dòng)力資源，施工現(xiàn)場(chǎng)干凈整潔，符合綠色建筑的要求[1]。裝配式建筑是一次產(chǎn)業(yè)變革，從傳統(tǒng)的分割式模式轉(zhuǎn)型升級(jí)為全產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)模式。
3BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用舉例
3.1國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況
在大數(shù)據(jù)時(shí)展趨勢(shì)下，建筑信息化與裝配式建筑互融發(fā)展，依托信息技術(shù)集成平臺(tái)，區(qū)別于傳統(tǒng)建筑業(yè)的操作模式，實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)鏈共享信息平臺(tái)，推動(dòng)裝配式建筑的健康發(fā)展。例如，紹興某政府項(xiàng)目為鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑，建設(shè)方在項(xiàng)目中采用BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目的各個(gè)階段進(jìn)行信息化管理。通過(guò)BIM平臺(tái)進(jìn)行可視化模型建設(shè)，復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行模擬預(yù)拼裝，再把模型數(shù)據(jù)輸入生產(chǎn)車(chē)間設(shè)備，模型數(shù)據(jù)化直接導(dǎo)入生產(chǎn)設(shè)備，避免了人為輸入易出錯(cuò)的情況發(fā)生，而且生產(chǎn)出來(lái)的構(gòu)件都有二維碼標(biāo)識(shí)。當(dāng)構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，施工人員可以通過(guò)云端平臺(tái)掃描構(gòu)件上的二維碼，獲取構(gòu)件設(shè)計(jì)、加工和運(yùn)輸信息，控制構(gòu)件質(zhì)量，提高施工進(jìn)度。又如趙巷鎮(zhèn)地塊商品住宅項(xiàng)目，通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行施工流程的方案模擬并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，PC構(gòu)件內(nèi)的鋼筋提前做碰撞檢測(cè)，以減少鋼筋的浪費(fèi)。PC構(gòu)件之間預(yù)先進(jìn)行可視化模擬拼裝，實(shí)現(xiàn)各PC構(gòu)件之間的無(wú)差錯(cuò)安裝。通過(guò)協(xié)同平臺(tái)，機(jī)電模型與結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行碰撞檢查，修改后實(shí)現(xiàn)優(yōu)化出圖[2]。
3.2國(guó)外應(yīng)用情況
美國(guó)的住宅建設(shè)以極其發(fā)達(dá)的工業(yè)化水平為背景，具有各產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展和勞動(dòng)生產(chǎn)率高的特點(diǎn)。美國(guó)住宅使用的構(gòu)件和部品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、專業(yè)化、商品化和社會(huì)化程度很高，幾乎達(dá)到100%。美國(guó)住宅的主要結(jié)構(gòu)形式有木結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式推動(dòng)了工業(yè)化的迅速發(fā)展。2012年，美國(guó)建筑企業(yè)采用三維協(xié)同設(shè)計(jì)比例值達(dá)到71%。美國(guó)政府通過(guò)頒布一系列BIM指導(dǎo)與實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)BIM技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)化建筑中[3]。日本的工業(yè)化住宅主要通過(guò)政府強(qiáng)力推進(jìn)實(shí)現(xiàn)，大力推動(dòng)住宅標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，建立優(yōu)良住宅部品認(rèn)定制度等。日本住宅主體結(jié)構(gòu)以預(yù)制裝配式混凝土PC結(jié)構(gòu)為主，在多層住宅中大量采用鋼結(jié)構(gòu)集成住宅、模塊化建筑和木結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了住宅的高度裝配化和集成化。2008年以來(lái)，BIM技術(shù)被應(yīng)用于建筑業(yè)的可視化和三維協(xié)同設(shè)計(jì)中[4]。
4BIM技術(shù)在裝配式建筑全生命周期中的應(yīng)用及方法
4.1BIM技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)
通過(guò)BIM技術(shù)建立裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件庫(kù)的BIM模型，以數(shù)字和圖形形式表示這些構(gòu)件的信息，用BIM平臺(tái)進(jìn)行智能化控制：根據(jù)裝配式建筑部品部件的用途和使用位置進(jìn)行分類，統(tǒng)計(jì)數(shù)量和規(guī)格，逐步形成標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)制構(gòu)件庫(kù)[5]，為標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)積累素材。BIM技術(shù)還可通過(guò)可視化設(shè)計(jì)和信息化管理對(duì)裝配式建筑中的預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行精細(xì)化拆分設(shè)計(jì)，對(duì)預(yù)制構(gòu)件的類型和數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)協(xié)同設(shè)計(jì)使各專業(yè)在同一平臺(tái)上預(yù)先進(jìn)行可視化模擬建造，使建筑中各類管線鋪設(shè)、結(jié)構(gòu)高度和室內(nèi)環(huán)境等相互協(xié)調(diào)，避免碰撞，提前打通裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈。
4.2BIM技術(shù)與工業(yè)化生產(chǎn)
BIM信息化技術(shù)把裝配式建筑的預(yù)制部品部件以圖形和數(shù)據(jù)化信息導(dǎo)入工廠自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備中。設(shè)備可以自動(dòng)生成構(gòu)件材料清單和下料單等，并通過(guò)可視化表達(dá)幫助工人更好地理解設(shè)計(jì)意圖。通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以縮短構(gòu)件生產(chǎn)循環(huán)時(shí)間，使“拉動(dòng)式生產(chǎn)系統(tǒng)”成為可能。通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，還可以降低工廠優(yōu)化和深化設(shè)計(jì)費(fèi)用，增加自動(dòng)化設(shè)計(jì)和分析軟件的使用，加強(qiáng)生產(chǎn)質(zhì)量控制和設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)，減少返工。
4.3BIM技術(shù)與裝配化施工
通過(guò)BIM平臺(tái)提前對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)，以立體模擬形式，對(duì)施工過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行施工順序和施工進(jìn)度的模擬，解決施工過(guò)程中的“硬沖突”“軟沖突”“邏輯沖突”，減少設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)錯(cuò)誤。例如，在兩塊墻板之間進(jìn)行現(xiàn)澆作業(yè)時(shí)，由于鋼筋間距過(guò)小，要通過(guò)BIM技術(shù)模型預(yù)先進(jìn)行模擬施工，進(jìn)而解決混凝土內(nèi)預(yù)埋管線空間的問(wèn)題。
5結(jié)語(yǔ)
將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑中，使其全方位參與項(xiàng)目建設(shè)前期、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工以及后期維護(hù)。1）建設(shè)前期使建設(shè)方較準(zhǔn)確地把握項(xiàng)目的可行性，利用前期模型確定項(xiàng)目的建筑性能和提高項(xiàng)目質(zhì)量。2）設(shè)計(jì)階段通過(guò)BIM技術(shù)更早和更精確地進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，避免低級(jí)錯(cuò)誤的發(fā)生，隨時(shí)生成與模型一致的二維施工圖。各專業(yè)之間相互協(xié)作，降低圖紙錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。3）生產(chǎn)階段利用設(shè)計(jì)模型進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)，快速修改設(shè)計(jì)變更內(nèi)容，在施工前及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和遺漏。4）施工階段通過(guò)BIM技術(shù)完成的建筑模型是建筑的真實(shí)反映，可以對(duì)建筑施工進(jìn)行總體計(jì)劃，提高工作效率，保證工程進(jìn)度，使高水平的施工技術(shù)運(yùn)用到復(fù)雜的項(xiàng)目中，同時(shí)增強(qiáng)設(shè)計(jì)與施工之間的聯(lián)系。5）項(xiàng)目建設(shè)后期BIM技術(shù)可以改善設(shè)備信息移交方式，為其提供良好的設(shè)施運(yùn)營(yíng)和管理平臺(tái)。BIM技術(shù)在裝配式建筑中雖然已經(jīng)有了一些發(fā)展，但仍存在一定的缺陷，主要表現(xiàn)在以下方面：①頂層制度設(shè)計(jì)相對(duì)滯后，裝配式建筑與BIM設(shè)計(jì)結(jié)合的發(fā)展目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)和政策措施仍需完善；②相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有待健全；③技術(shù)體系有待完善，目前迫切需要總結(jié)和梳理成熟的可靠技術(shù)體系，總結(jié)國(guó)內(nèi)典型工程的經(jīng)驗(yàn)；④人才緊缺，由于這種建設(shè)模式相對(duì)來(lái)講發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，目前，無(wú)論從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工等各環(huán)節(jié)都存在人才不足的問(wèn)題，嚴(yán)重制約了新技術(shù)的發(fā)展。
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作者：陳麗 徐斌 單位：紹興職業(yè)技術(shù)學(xué)院