BIM在装配式停车场中的应用

向杰，袁斌斌，向金泽

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

本文提出某停车场采用装配式建筑方法，其结构设计较为复杂、施工难度相对较大。该装配式工程项目通过采用BIM技术，使建筑工程的设计与施工安装全过程可视化，不仅可以更加精准地把握建筑结构的设计，还可以对现场施工方案进行校验和优化设计，进一步提高装配式工程建设的科学性和合理性，并且实现了项目管理的信息化、智能化。有利于项目工程的成本分析和施工进度的管理[1]。

2 工程概况

某停车场项目设计为一类综合楼，采用装配式建筑方法进行现场施工，消防、耐火等级均为一级。该项目的占地面积为1.1万㎡，分为地上和地下两部分，其中地下一层主要为辅助用房，地上七层，其建筑物高度为24m，建筑总面积7.9万㎡。建筑物地上部分结构体系为预制装配式钢筋混凝土，其主要功能是停车场。停车场采用装配式建设模式，在建筑行业较少见，且本项目共有3800块预制构件，数量大，施工难度高。基于BIM技术对该项目结构进行三维模型搭建，如图1所示，并对整个项目结构及现场施工过程进行动态模拟预演、冲突和碰撞检测，及时改进优化，并建立该项目的信息化管理平台。

图1 BIM技术三维模型

3 BIM的3D技术在项目中的应用

3.1 构件碰撞检测

在传统的建筑工程中，建筑的施工图纸通常由制图软件凭借线段和数据表达建筑各个构件的相关信息参数，采用二维的平面方式表达该项目各个构件的具体位置，无法直观具体的将建筑图形结构表达清楚，为施工带了极大阻碍。本停车场项目的结构设计十分复杂，构件的安装施工较为繁琐，仅依靠人工想象和施工经验极易发生差错，其安全可靠性不高。基于BIM技术搭建的工程参数模型，以三维可视化的形式将建筑复杂的设计展现出直观可视的效果图，相较于传统的二维设计图纸，具有更好地视觉效果和思维表达效果，并且还可以将建筑结构设计中的碰撞问题直接暴露出来。先进的BIM技术应用较侧重于其现场施工过程的模拟演示、检测机电安装过程中的管线碰撞和施工工序冲突。本停车场工程项目不仅对机电安装工程施工进行系统检测和改进，同时还对土建施工中的大量模板支护排布搭建进行碰撞检测，如图2所示。对模板支护搭建施工进行检测，做到事前发现和优化，并将问题列出明细表，直观掌握工程施工过程中碰撞的数量和位置，进而对其管线施工方案进行具体优化设计，最大程度降低施工过程中出错的概率。同时，通过利用BIM技术对施工支撑排布图和相对应的其他图纸进行施工模拟和技术交底，提高了各参建方之间的沟通交流，也提高了现场的施工效率，使本停车场工程施工质量得到了保障，起到提质增效的作用。

图2 BIM技术的碰撞检测

3.2 现场施工过程模拟

基于BIM技术搭建的工程参数模型，在装配式建筑构件的吊装施工基础上，对停车场的车辆及吊装施工过程进行模拟预案演示，BIM技术装配式模拟预演如图3所示。由于该停车场工程项目占地面积巨大，其部分预制构件重量较大，单个构件的最大重量可达20t，因而对吊装安装的全过程进行模拟演示，同时，传统的塔吊方式无法满足构件安装的起重要求，但若采用特种塔吊则进一步增加了工程的施工成本，且由于现场施工距离及操作空间无法满足履带吊装的施工条件[2]。因此，通过对现场吊装施工过程的多次模拟及设计方案的优化，最终决定放弃传统的逐层吊装方式，采用倒退阶梯式吊装方式，其更加符合本工程的实际情况，使本项目的吊装施工方案更具可行性和合理性，也有效控制了构件吊装的施工成本，提高了建筑的施工效率。

图3 BIM技术中装配式模拟预演

4 BIM的5D技术在项目中的应用

BIM技术目前已经广泛应用于现代建筑工程实际中，同时，随着互联网+、物联网技术及人工智能技术的不断深入研发，BIM技术的应用功能不仅仅局限于参数的三维建筑模型，加入时间和进度管理模式还可以搭建四维模型，加入成本控制可以搭建五维模型。该工程基于BIM技术，将成本资金预算、工程施工进度结合起来，有效缩短了工程的施工周期、节约了项目的施工成本。

4.1 项目成本管理

在现代装配式工程施工前，应用BIM技术对混凝土的模板支撑排布、构件吊装工程的施工顺序及吊装方案都进行了模拟方案演示，因此，选用的施工方案可行性、经济性、适用性更强，避免了建筑资源的浪费以及施工方案不合理带来的工期赔偿和返工成本的支出。BIM技术所建立的信息平台经过对传统的二维施工图纸进行模拟与优化，导出的图纸包含了经过施工碰撞检测及优化的管线排布图、预埋套管图以及相应的工程量清单表，进一步提高了施工的管理效率，有效降低了建筑的施工成本[3]。基于BIM技术信息平台强大的数据处理和分析功能，不仅可以精确计算出项目的工程量清单、物料清单等明细表，还可以实现将本工程的信息按照构件类型、时空维度等进行相关数据汇总、分析，实现对信息数据在各参建方部门的共享和协同作业，为项目的管理者在资金成本计划、施工物资计划等方面的决策提供数据支撑，进一步降低建筑的施工成本[4]。

4.2 施工设计方案管理

在本停车场装配式建筑施工设计中，通过利用BIM技术对建筑施工进行管理，建立了建筑模型、结构模型、现场施工模型等可视化模型，并对相同专业、不同专业现场构件吊装施工进行了碰撞检测。之后，通过现场施工碰撞检测报告，利用BIM技术信息平台对数据进行处理分析，优化改进现场的施工方案，为装配式建筑施工的有序进行提供保障。同时，在本装配式建筑的深化设计阶段，通过利用BIM技术对构件的生产、运输、吊装等工序相互关联，最大程度提高了装配式建筑的施工管理效率。例如，在本停车场项目中，对于构件的生产和吊装过程中，利用BIM技术建立模型，之后基于BIM技术搭建钢筋工程、孔洞预留工程的模型，并对其各个构件信息数据进行采集，利用BIM技术信息平台的可视化特点完成智慧化管理，进而防止预制构件与现浇连接点出现碰撞问题，最大程度降低施工成本和缩短施工工期，保证相关建筑企业的利益最大化。

4.3 施工进度计划

在传统的建筑工程项目管理中，主要依靠人工参照相关工程量及单位人员施工效率编制的施工进度计划，但是，人工编制的效率低下并且考虑的参照量不全面，容易忽视施工场地、施工机械以及施工工序穿插等问题造成的施工工期延误，且通常是在现场施工过程中发现问题后及时通过增加人工量或者延长作业时间来赶工期，容易导致施工工期延误而造成额外成本的支出[5]。对此，通过采用BIM技术对构件吊装施工过程进行模拟预演，将构件吊装施工的全过程直观、完整的进行演示，在施工前及时发现可能会影响现场施工的相关因素，进而及时采取相关措施解决该问题，并完善现场施工方案，提高施工进度计划的合理性和可执行性，避免出现不必要的返工及施工工期延误问题，进一步提高现场施工进度的管理精益化水平[6]。

5 结语

综上所述，本文论述了BIM技术在装配式停车场建筑项目管理方面的应用，主要通过利用BIM技术对建筑工程参数建立模型，进行工程构件的碰撞检测，并对建筑结构设计进行优化改进，实现构件吊装施工的可行性，最大程度减少因建筑结构碰撞而产生的施工成本支出和施工工期延误。因此，通过对建筑构件吊装安装的全过程进行模拟预演，对吊装方案及现场施工组织进行优化改进，使项目的现场施工方案更具经济性和可行性，进一步提高了构件吊装的施工效率，缩短了施工周期。此外，基于BIM技术模型强大数据处理和分析优势，进一步提高了各个项目管理部门之间数据共享和沟通交流，对控制工程成本具有重要作用。通过对装配式停车场的应用研究，为大型、复杂的装配式建筑工程的BIM技术应用提供一定参考价值。