BIM 技术在装配式结构中的应用

吴典龙

（宿州职业技术学院机电工程系 安徽·宿州 234000）

近十几年来，我国建筑工程领域在施工及其后期运营维护过程中造成事故而引起人员的伤亡情况一直居高不下。 引一组数字为例，2012 年和2013年全国建设工程领域引发的事故数分别为451 起和524 起， 造成的死亡人数分别达到了585 人和670 人， 事故数和死亡人数分别比前一年度增加了16.19%和14.53%，毫无疑问形势不容乐观[1]。 根据近年的数据可以得知，2018 年全国建设工程领域产生的事故数为698 起，同比增加了55 起，造成800人死亡[2]。 就总体的情况而言，全国范围内建筑工程安全生产的形势仍旧不容乐观，建筑行业所导致的遇难人数仅次于煤矿工程和交通运输工程这两个高危行业。 因此，建筑工程的安全管理工作和对危险的预防工作刻不容缓。

一、BIM 应用于装配式结构的理论基础

Revit 是BIM 技术建模过程中不可缺少的重要一环，起着承上启下的作用，而BIM 技术堪称是建筑业的第二次工业革命， 将过去CAD 展示的二维平面模型转化成了三维立体模型，建筑业从此进入了更加生动形象的时代，并可以展示建筑物和构筑物的全寿命周期。 装配式混凝土结构工程，顾名思义，是将一栋建筑物的各个构件预先在工厂内浇筑振捣并养护成型， 然后再运输到施工现场进行拼装，组装成一栋完整的建筑物或者是构筑物，有点类似于搭积木，这就从根本上颠覆了传统的现场浇筑混凝土技术，并且其具有一些不同于现浇技术的优点，主要是加快了施工的速度，整个工程减少了养护的时间，天气的影响相对小了不少，节省了劳动力，这对于越来越无法承受高强度劳动的现代人来说无疑是一个好消息，整个工程的质量也得到了提高， 由于没有了现浇技术所以也减少了粉尘污染。安全管理（safety management）是指在建筑工程活动的过程当中保证人员安全和财产不受侵害的一系列活动，通过开展策划、决策、实施等一系列活动达到某种目标，随着信息化时代的到来，要借助一些信息化手段对施工过程当中可能出现的危险源进行预测， 并对已经出现的事故进行及时处理，同时要把成本或者投资因素融入到安全管理当中去。

二、BIM 对装备式结构的技术支持及有关研究

建筑业属于典型的劳动密集型产业，生产过程复杂，包含多工种协同作业，这些作业具有一定的危险性。 其生产的过程不是单一的，而是极其复杂的，通常都要进行很多危险的操作作业，是高危行业中较为典型的代表。 针对以上情况，装配式结构技术应运而生。 装配式混凝土结构构件的生产过程比现场浇筑技术的污染要小很多，并且可以缩短工期和时间。 但是这种技术在具体的操作过程中会牵扯到多工种协同工作， 甚至涉及远距离的运输、生产，这样的话不确定性因素就会增多，因此这种技术虽然避免了现浇技术的弊端，但也产生了一些新的问题。

装配式建筑完全不同于传统意义上在施工现场浇筑成型的混凝土结构，它是先在预制工厂浇筑成型养护好之后再通过运输工具运送到施工现场组装起来，形成一个完整的建筑物或构筑物，就像搭积木一样，因此这种技术的施工速度要比现浇混凝土技术快，同时质量也易于保证，由于不在现场浇筑而只是在现场组装， 因此减少了许多的污染。这种装配式的建筑技术正在逐步成为全国乃至全世界范围内建筑产业转型和升级的一个大方向，正逐步在全世界范围内进行大面积的推广和应用。 这种技术完全颠覆了传统的现场浇筑混凝土技术，增加了现浇技术当中没有的结构吊装工作，去除了现浇技术中的支模板、钢筋绑扎以及脚手架等需要大量人工的工作。

BIM 作为建筑业重要并且越来越广泛使用的信息技术手段，可以为装配式建筑这一越来越广泛应用的技术提供立体化、全寿命周期监控和展示全面而有力的支持，进一步形成了安全而有效的管理信息模式。 陕西建工第九建设集团有限公司的高级工程师贺国健对施工过程中可能发生的安全事故以及隐藏的危险源进行了一一概括，同时也对安全管理之于施工单位成本的影响进行了较深入的发掘，并进一步引入了具体的工程实例展示了BIM 技术在建设工程安全管理中的研究成果，最终给出了BIM 技术在建设工程中提供的可以实施的具体的安全管理措施[3]。 翟越等[4]将其他的施工技术与新开发的BIM 进行了有机融合，这样的话不致使BIM 技术在整个施工过程的安全管理工作中处于孤立的位置，以便对时时处于动态变化的施工过程及时跟进并进行有效地调整，最终得出这样一种系统性的安全管理模块，完全可以保障施工安全并把施工安全管理提升到一个新的水平。

三、基于BIM 技术的安全管理方案

随着信息化时代的到来，安全管理同样需要融入信息化。 BIM 技术是建筑业领域最新出现的一项技术，而装配式建筑同样是建筑业领域新出现的一项实体技术，这就为安全管理带来了一个新的需要去实现的目标。 BIM 技术作为建筑业领域新出现的一种信息化的工具， 在各种工程领域内的设计、施工以及后期的运营维护等等都有了越来越广泛的用途。 一个建设工程项目总是有几个不同的参建方，而这些参建方之间并不是彼此独立的，而是彼此之间有着密切的联系，各自工作也有着承上启下的关系， 因此各方之间需要达到信息共享的目的。这就需要将整个建设工程项目的数据库和信息库进行有机地结合，将大量信息在项目的策划、决策、实施和运营等不同阶段在项目参建各方之间进行有效地传递和共享。 这样的话才能让参建各方及时地了解项目的进展情况并及时地和其他有关各方进行沟通和协商。 这样一体化的信息共享机制就可以成为参建各方密切配合共同完成项目平台的基础。

四、案例分析

本次研究的案例选取广西壮族自治区某地的装配式混凝土结构的工程项目。 该建筑物的总的建筑面积为9019.36m2，整个项目包括了多栋建筑物，其中最主要的建筑物是两座工人生产倒班用的两栋生产车间， 两栋生产车间的建筑面积完全一样，都是4449m2，并且带有地下室，地上一共6 层，地下1 层，两栋生产车间的内部结构也几乎一模一样，层高都是3.55m， 两栋倒班楼的装配式预制框架结构也是采用一样的设计计算和施工，整个楼的设计高度和建筑高度均为23.55m。该项目在设计之初和后续施工完成时其装配式结构占到整个项目的比率大约为73.4%。 依据国家给出的相关装配率的评价等级标准，可以将此建筑物的装配率的等级正式评定为A 级。 本栋建筑物截至目前是广西壮族自治区唯一的一座装配率超60%的建筑物，应该说装配率已经算相当高了。 这个工程主要采用了装配式技术的构建部位，主要有钢筋混凝土柱、钢筋混凝土梁、外墙的装饰用板材、预先制作好的沉箱、钢筋混凝土楼板、钢筋混凝土楼梯、房间与房间之间的不承重隔墙等。 本研究选取本项目工程中的一号办公楼并对其进项BIM 技术的建模，然后针对此进行施工过程当中的安全管理的计算机信息技术的模拟。

当前，BIM 技术已经越来越多地在建筑物的前期策划、 中期的施工以及后期运营中得到了应用，作用也越来越关键，尤其是在自动化技术越来越发达以及越来越重视安全的今天。 本工程采用了当前国家鼓励的EPC 总承包模式。 所谓的EPC 总承包模式就是指E—设计，P—采购，C—施工一体化，也就是说一个项目的设计、采购、施工全部由一家公司来完成。 这样的话避免了后续施工中设计和施工的种种问题的对接，也为项目融入BIM 技术奠定了坚实的基础。 鉴于此项目属于生产性项目，因此也同时模拟出了后续投入生产、运输等的情况。 这样的话就基本上实现了一个项目的全寿命周期的BIM 技术的管理，主要的描述如下：

在前期的策划和设计阶段对各种设计方案使用BIM 技术进行论证，选出最优的设计方案。 由于员工宿舍有单人间和8 人间两种类型，其内部的户型也不同，那么就需要借助BIM 技术对同一间房间模拟出两种不同的居住人数需求的户型，通过装饰装修的相关技术和设计将同一个房间做成可以容纳不同人数的两种房间， 这种房间的开间为3.5m、进深为11.4m， 这样的话就符合了建筑模数的标准化。 建筑物南部的外立面和北部的外立面均采用BIM 技术进行三维立体化的渲染，为了达到建筑物的外立面多样化的效果，不至于千篇一律，本工程特意使用了两块标准的外挂板材交错镶贴，从而达到了建筑业要求的建筑物模数的标准化。 本工程几栋楼的结构仍然选择了公共建筑结构最常用的框架结构。

结 语

BIM 技术越来越被广泛应用于装配式建筑结构技术中，其安全生产管理将会是不可避免的，既然涉及到安全， 那么首当其冲的就是要识别出哪些是影响到安全的危险源，并按程度划分其等级，然后列出一个危险源的清单， 并且更进一步地引入广泛使用的BIM 技术， 以便在危险来临之前就对其进行预判并采取有效的预防措施。 同时需要对来临的危险源进行分析和评价并计入数据库， 并且比较深入地探讨BIM 技术应用于装配式结构技术的理论基础，从而为后续的实践打下基础。 基于以上的种种分析，修订完善以BIM 技术为基础的装配式结构在具体施工操作过程当中的安全管理方案和应急预案， 同时引入了实际工程实例论证了本文的论点。