探究BIM 技术在装配式建筑施工中的应用

2022-09-01 06:11张杨
佛山陶瓷 2022年8期
关键词:预制构件装配式构件

张杨

(武汉建工集团股份有限公司,武汉430058)

1 前言

装配式建筑是当前时代背景下产生的一种环保、节能、高效的建筑形式,这种建筑形式可以在很大程度上克服传统建筑存在的建设周期长、环保效益差、建筑能耗高等问题,具备较强的性能,但是目前我国装配式建筑施工方面还存在一些问题,整体管理水平有待提升。这些问题在很大程度上会抑制装配式建筑在我国的发展进程,因此建筑企业需要利用BIM技术全面提升装配式建筑施工的水平,解决现阶段存在的诸多问题,贯彻落实节能环保理念全面保证我国建筑企业实现可持续发展。

2BIM 技术和装配式建筑概述

BIM技术最早是由美国学者提出的,刚开始提出的时候只是作为一个产品模型存在,包括一些建筑的三维信息以及其他方面的部分信息等。但是随着信息技术的发展,BIM技术包含了很多内容,例如建筑项目的材料信息、施工进度、管理维护等,相关的应用也越发完善。如今BIM技术已经成为一个比较完善的体系,虽然部分人对BIM技术的认识不全面,认为其只是一个建模软件或者是碰撞检查的软件,但是从功能的角度来看,这只是该技术功能的一小部分。BIM技术包含很多功能和应用形式,基本上可以贯穿于整个建筑项目的各个环节,利用这项技术可以将建筑项目信息转换成为参数化模型,并且为参与项目建设的各个主体提供资源共享的平台,实现建筑项目全寿命周期管理,其应用流程如图1 所示。

装配式建筑和传统的建筑方式不同,是将大量现场作业的内容转移到工厂中,在工厂中制作好构件之后再转移到施工现场进行组装的建筑方式[1]。一般来说,可以使用装配式建筑方法进行组装的构件质地比较轻而且限制条件比较少,因此施工人员可以利用节点连接的方式进行组装,进而缩短施工周期。一开始装配式建筑方式经常应用于板房或者是活动板房建设工作,如今经常用于剪力墙、楼板、楼梯等建筑结构[2]。随着时代的发展,装配式建筑已经形成一个比较完整的系统,包括建筑结构系统、外围护系统、设备与管线系统以及建筑内装系统等模块。从装配式建筑的施工特点来看,其核心内容是建设标准化模块,满足构件生产工厂化的要求,并且在满足大众需求的同时实现多元化设计,结合先进的信息技术手段建立预制构件族库,并且通过工厂化生产有效提升预制构件的质量,借助预制构件全过程管理保证装配式建筑实现高效率、高质量、精细化建设。

图1 BIM技术在建筑项目全寿命周期管理中的应用

3BIM 技术在装配式建筑施工中的应用价值

从当前装配式建筑施工现状来看,其技术难点集中在资源整合方面,如何使各方面的资源得到有效整合是保证装配式建筑进一步发展的关键,而BIM技术凭借自身的特点和优势可以有效解决这一问题。具体来说,装配式建筑原有的管理手段无法实现设计、制造、施工、运维等环节的全生命周期管理,导致其发展水平受到限制,虽然厂商可以设计以及制造合格的构建,但是相关信息无法实现各个环节的传输和共享,致使后期施工人员和技术人员出现管理方面的错误,很大程度上会影响建筑整体质量,无法有效完成产业化转型升级。可见对于装配式建筑来说,资源整合是发展的前提和基础,只有将各个阶段以及各个环节的资源整合到一起,才能保证形成信息资源有机整体,利用资源传输和共享提升建筑整体质量和施工效率[3]。而BIM技术拥有较强的资源整合能力,可以搭建信息传输和共享的平台,方便各个部门实现信息交流共享,由此可见BIM技术在装配式建筑施工中具备较强的优势。

工作人员将BIM 技术应用于装配式建筑不仅可以完成整个工程设计、生产、施工、运维方面的产业化升级,也可以从工程与工程以及专业与专业之间关系入手整体完成产业化转型工作。BIM技术凭借其强大的资源整合能力实现不同工程之间的信息交流工作,利用资源共享更新装配式建筑的技术并且完成信息化升级工作,为装配式建筑发展指明方向。而且BIM技术也可以改变传统装配式建筑设计的展现形式,由传统的二维平面转变为三维立体模型,最大限度避免了一些交流问题。工作人员利用BIM 技术以及相关的软件可以在交流信息的同时做到对模型数据的精准把控,通过收集资源完成模型优化工作,并且综合各方面信息开展碰撞试验,寻找构件中存在的问题,有效提升建筑设计和施工的准确性和科学性。

从现实情况来看,装配式建筑施工存在施工难度大、返工率较高等问题,之所以会出现这些问题,最大的原因是技术人员使用二维图纸时会出现误差,在一定程度上影响了施工的效果[4]。如今工作人员利用BIM技术可以凭借其可视化的特点对施工环节进行模拟,并且结合VR 技术提前演示装配式建筑的施工过程,利用这些先进的手段保证施工人员得到最佳体验,及时发现模拟施工环节存在的问题,进而在实际施工时能够有效避免。在此基础上工作人员也可以利用“云大物移智+BIM”等技术,全面管控人、机、料、法、环等各个生产要素,最大限度保证施工的质量。

4BIM 技术在装配式建筑施工中的应用分析

4.1BIM技术在构件制造中的应用

装配式建筑的核心环节就是预制构件,预制构件的质量直接决定装配式建筑设计和施工的效果,因此预制构件是装配式建筑全生命周期管理的重要环节。为了充分保证预制构件的准确性,工作人员需要利用BIM技术完成构建生产厂家与设计人员的对接,进而提升构建数据交换的准确性,避免在预制构件过程中出现失误[5]。在构建运输环节,工作人员可以利用BIM技术的信息控制系统与构件管理系统相结合,通过数据传输和共享全面掌控构件管理流程,并且利用RFID 技术将现场施工进度反馈到构件管理系统中,保证管理人员可以充分了解构件的库存情况。在此基础上,工作人员利用BIM技术的模拟功能对预制构件装载运输进行预演,避免在实际装载过程中出现突发情况。由此可见,工作人员将BIM技术运用于构件制造和运输可以实现人机协作,通过信息化管理全面监控预制构件的各个环节,最大限度提升生产效率。

4.2BIM技术在施工管理中的应用

首先,工作人员利用BIM技术和RFID 技术可以有效解决预制构件的存储管理问题,尤其是在预计构建生产阶段,将其植入RFID 芯片可以方便工作人员利用信息化手段管理整个物流配送和仓储管理环节。工作人员通过读取芯片即可完成验收,避免了传统模式下构件存储管理方面出现的失误,也可以有效降低成本。其次,工作人员在预制构件的拼装环节也可以利用RFID 芯片读取相关信息,根据掌握的信息对预制构件进行拼接和吊装,充分保证预制构件管理的科学性和准确性。

在施工场地布置方面,工作人员也可以利用BIM技术模拟施工现场,综合各方面数据进行施工平面布置,合理选择预制构件存储保管的位置以及塔吊的位置,并且根据布置方案合理规划运输车辆的进出场路线。这样不仅可以优化预制构件存放管理方案,也可以保证预制构件运输道路规划的合理性,避免产生二次倒运或者是延长施工进度等问题。

4.3BIM技术在施工质量管理中的应用

首先,工作人员在预制构件质量管理方面使用BIM技术可以有效降低人力成本,同时避免人工操作带来的失误。工作人员利用数字化制造和管理进一步保障构件的质量,同时利用BIM技术和RFID 技术全面管理预制构件生产、运输、存储、吊装等过程,一旦发现预制构件无法正常使用,也可以第一时间反馈给生产商,要求其根据构件RFID 芯片的信息重新生产,避免因为构件质量问题导致工程延期的情况发生。

其次,工作人员在施工现场质量管理方面使用BIM技术可以通过3D 模型和关联时间构建4D 施工模型,充分展示各个施工环节建筑的外观。工作人员利用BIM可视化功能模拟整个施工过程,对施工质量进行动态化追踪,保证施工人员全面了解构件类型和尺寸等信息,避免后期在拼装过程中出现失误,通过这样的方式保证装配式建筑施工的质量和效率。此外,工作人员也可以利用移动设备以及RFID、云端技术等实时指导施工状况,确保现场的施工人员可以顺利完成构件拼装工作。

4.4BIM技术在施工进度管理中的应用

工作人员在施工进度管理中使用BIM 技术可以充分发挥其优势,通过参数化模型获得准确的工作量和工程量,提升施工人员对工程进度的把控能力。同时,工作人员通过BIM技术的4D 模拟功能也可以进一步协调施工计划,根据施工情况简化工作流程,确保整个装配式建筑工程合理有序开展。考虑到装配式建筑和传统建筑最大的区别就在于预制构件,因此施工人员需要充分考虑各个关键施工节点,同时兼顾预制构件吊装的顺序,鉴于这些工作要求极高的准确度,因此工作人员利用BIM技术可以弥补人工误差,保证整个构件吊装过程高效快速完成,因此施工人员需要先制定好施工进度,然后将进度信息汇总到Microsoft Project 中,再将文件导入到Navisworks 与建筑BIM 模型相结合确保施工人员可以准确掌握工程所需时间以及工程量,从而制定科学准确的施工方案。同时,各个部门在施工过程中也可以利用BIM模型进行沟通和讨论,根据建筑信息模型不断优化施工标准,进而合理分配时间和空间,避免发生延误工期的现象。

工作人员通过BIM模型合理调整施工进度,同时有效应对一些不可预见的突发情况,避免施工进度被打乱导致工程延期。此外,工作人员可以将BIM技术的4D 模式和模拟施工相结合,全面获取装配式建筑工程的全部信息,方便工作人员对施工进度作出合理判断,并且根据模拟数据和实际施工的不同情况制定合理的应变措施,避免在后期施工环节出现失误,也可以通过这种方式有效降低损失。

4.5BIM技术在施工安全管理中的应用

工作人员在施工安全管理中运用BIM 技术可以将组织决策依据和施工方案作为安全管理工作的参考数据,综合各方面因素对整体施工情况进行全面监管,有效预防安全隐患。而且工作人员可以通过BIM技术的模拟功能识别出部分安全隐患,便于工作人员及时制定应对措施。由于传统安全管理模式是通过安全员在施工现场进行安全巡查的方式排除安全隐患,但是这种方式管理效率比较低,而且很容易会产生疏忽,因此建筑企业利用BIM技术进行自动化管理可以充分降低人工失误。例如,工作人员利用BIM技术可以在三维模型中准确获取现场人员的位置,并且通过监控系统进行识别和追踪,借助这种方式排除安全隐患,确保工作人员在掌握施工进度的情况下对后期施工工作进行模拟,预测施工效果。

5 结论

综上所述,在当今时代背景下,建筑行业发展很快,面临的竞争也十分激烈,为了实现建筑行业的可持续发展需要抓住时代发展趋势,不断优化升级建筑施工技术,借助先进的信息技术手段提升建筑效率和质量。对此,施工人员可以将BIM 技术运用于装配式建筑施工中,借助BIM技术优势保证装配式建筑施工高效完成,确保建筑企业可以实现绿色环保、可持续发展的目标,同时有效节约资源、满足未来我国住宅建设的发展需要。

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