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BIM技术在装配式建筑中各阶段的合理应用

发布时间:2021/03/22 点击量:
BIM技术又被称作建筑信息模型,是施工技术人员的辅助工具,其主要功能是可以利用信息数据创建一个建筑模型,解决实践中遇到的不同问题。将BIM技术应用在装配式建筑中,一方面可以实现对烦琐、庞大的数据信息进行集中管理,另一方面可显著提高信息共享效率。
 
BIM技术优势有以下几点:
 
(1)模拟化:BIM技术可对装配式建筑的整个建设周期进行全方位模拟,以便相关技术人员进行监督和及时解决问题,从而节约维修成本,有效优化装配式建筑整体的质量。
 
(2)可出图性:BIM技术可利用模型进行评估试验,以便根据问题及时改进工作,减少重复性、机械性的检修工作,使预埋套管图或管线综合图的出图效率提升。
 
(3)协调性:利用BIM技术模拟施工现场运行中的各个环节,使之相互配合、协调,避免后期操作中出现各种问题,节约经济成本投入的同时,也可促使装配式建筑的整体效率显著提升。
 
(4)可视性:BIM技术的三维特点相比一般二维图纸图纸来说,精确性、可靠性和引导性更好,可以帮助相关技术人员有效掌握装配式建筑的设计、施工、后期运行等各个阶段的不同情况,使得整个装配式建筑呈现出更好的施工效果。
 
我国建筑行业不断完善和创新,但在发展过程中也存在一些问题,如在管理模式上由于受传统粗放模式的影响,出现严重的资源浪费、生态环境污染及破坏等问题,严重阻碍建筑行业的健康可持续发展。而装配式建筑的出现及应用,有效地改善了这一现状,为建筑行业发展指明了方向 ;同时,BIM技术在装配式建筑中的有效应用,进一步优化了装配式建筑的发展。基于此,文章研究BIM技术在装配式建筑工程中的应用。
 
一、BIM技术在装配式建筑中各阶段的合理应用
 
以某住宅小区项目来说,该项目建筑高度为100m,共有33层。在进行建筑设计的过程中,以“设计、加工、装配”一体化和“建筑、结构、机电、室内”一体化为设计原则。设计在凸显本地建筑特色的同时,又借鉴参考了其他地方装配式剪力墙结构的设计经验,并把BIM技术和装配式建筑进行有机结合,创新设计方案,在表现当地建筑风格的同时使用合适的结构方案。
 
1、深化设计阶段装配式构件的BIM运用
 
目前,许多装配式建筑施工过程中所需的PC构件依然会用常规的二维图纸进行设计,并把设计的二维图纸发给PC构件生产厂家,且PC构件生产厂家对模型做二次修改之后,再预制模具并加工生产。这种做法的不足之处是,PC构件没有真正做到按设计单位交付的订单图纸来进行加工生产。同时,许多PC构件生产厂家给出的二次翻模图纸和加工图纸时常与实际要求不符,再加上二维图纸无法进行预拼装实验,所以易在生产加工环节出现钢筋碰撞问题,从而就需要多次修改模具,无疑会增大成本投入。而应用BIM技术进行构件设计则可以有效避免上述问题,主要设计如下:
 
(1)结构构件、装饰构件以及功能构件的划分工作,通常是依据造型、配筋原则和制作方法的不同来进行,并在划分完成以后,再制定相应的装配式建筑BIM族库架构。
 
(2)装配式构件的二维图纸和三维模型的各种数据要通过BIM技术进行参数化和集中管理,真正实现模型全参数化。
 
(3)开展建模工作之前,为使各部件保持自身的独立性,需要再次确定建筑中构件间的相互关系,通过扁平化构造方法进行构件内部的模型树结构改造,并对参数做标签,以提高管理效率。
 
(4)建立双重可行性检验制度。事先验证构建整体外部轮廓和单元划分是否准确,需要先在BIM平台上进行拼装模拟,然后在所需建筑中嵌入整个装配式构件,具体如图1、图2所示。
 
 
墙体预拼装和碰撞检查

筋预拼装和碰撞检查
 
在构件单元内部的支撑结构的问题上,以钢筋网络为例,利用BIM平台对不同的钢筋进行全参数化的深层次建模和碰撞检查。钢筋网络的深度编辑是在参数化的基础上,编写所需的程序,以此来呈现钢筋的外部功能,并提高工作效率。钢筋建模过程中要重点做好纠偏工作,并处理好结构钢筋与结构外形的关系,确保建模参数之间保持良好联系。在具体效果呈现环节,为了完成使施工方和车间满意的二维图纸,需要在装配式构件BIM模型利用族文件进行产品优化。
 
2、场地分析与选址
 
关于场地分析和选址的问题,事先需要测试对项目是否具有一定风险隐患,以及会发生意外事件的概率。如果在环境相对稳定的地方开展工作,将BIM技术与地理信息系统相结合,可以有效减轻突发事件对工程进度及质量的损害。同时在工程建设前期,应全面、详细分析拟建工程地点的交通情况、地质构造情况等,从而为材料运输及使用提供良好的工作环境,提高施工效率,为整个装配式建筑工程实现最大化的经济效益奠定基础。
 
3、生产运输阶段
 
生产人员为做到生产精确化,必须掌握清晰、明确的构件加工信息,这些信息可以通过BIM共享平台上的三维模型来进行实时查看及获取。BIM技术在信息管理和存储方式上有很大优势,借助这一优势,可以减少生产人员二次作业的次数,提高工作效率。在生产环节,将可自动识别的标签粘贴到预制构件上,再使用智能识别技术识别标签包含的参数信息,并传输到BIM平台上,以此来对预制构件的运输、存储、装配等过程进行有效管理,比如在运输过程中,可以利用BIM平台解决以往运输中无法准确追踪物料和查验程序复杂的问题,实现精确预测运输以及进场时间,可以精准对接生产单位与施工现场的装配。
 
4、BIM技术在模拟施工现场的应用
 
利用BIM对施工现场进行模拟,是为了保证施工高效优质开展,减少重复工作。另外,为了提高装配式建筑的合理性和可操作性,可以利用BIM技术先建立一个建筑模型,然后根据实际需要在模型中调整相应的数据。
 
比如,可预先利用BIM技术模拟装配式建筑吊装施工过程,以动画模拟的方式将整个施工流程呈现给相关技术人员。在整个过程中,对于其中出现的问题,可以及时采取有效对策,并不断优化施工方案,为后续吊装施工奠定基础。在进行吊装施工时,为了保证装配式建筑按照质量要求顺利搭建,施工人员可以利用BIM技术对整个构件的运输路线、塔吊的旋转半径等全程模拟,确保正式施工中各项工作都可按质量要求有效实施,使得整个装配式建筑的质量得以优化。
 
5、质量管理方面
 
在编制过程中运用BIM手段,可以最大限度地解决施工方案存在的不足,将其效益及功能发挥到最大化。其优势通常体现在可以处理庞大的资源及信息量,简化施工方案,使得技术人员理解起来更加容易。在装配式建筑的整个建设过程中,结合工程现实情况,利用BIMApp平台可以获得更加规范且合理的施工方案和流程,从而可以引导施工单位进行施工及质量管控,最终将工程的最好风貌展现给人们。在具体操作中,可利用BIM技术构建相应的质量管理模型,并与其他施工方案进行比较审核,从中选出最合适的方案,供施工单位参考,确保各项施工操作都能高效优质开展,从而提高施工正确率。
 
6、BIM技术在运行维修阶段的应用
 
从相关资料来看,使用阶段是大部分建筑存活耗资最大的阶段,建筑的设计使用年限通常都是50年,在这期间所消耗的费用大大超出工程原本的价格,因此所消耗的费用呈现不断上涨趋势。为了保障运营商得到相应的经济效益,需要对建筑设备进行全面规范的维修检查管理,装配式建筑在进行部件维修检查时,需要处理很多的信息,这是因为要处理的数据众多,容易出现遗漏。
 
另外,建筑物长时间使用的过程中,电路管线会出现老化和损坏,缩短建筑的使用寿命,如果长期不更换,容易引发火灾等安全隐患,严重的会威胁到人民群众的生命财产安全。为了避免以上危险的发生,需要对装配式建筑进行定期检查维修。这个过程中可以利用BIM的技术优势及其强大的信息管理系统,实时监控建筑设备的运行情况,及时发现问题并解决,将隐患扼杀在摇篮中,使公共财产安全得到有效保护。除此之外,在BIM模型中也可以辨别并选出可进行二次利用的资源,再进行一系列的加工程序,继续使用,使资源得到合理配置及最大化利用。
 
结语
 
总而言之,BIM技术作为一种先进的建筑信息建模技术,将其应用到装配式建筑施工中,可以有效提高构件生产及施工的质量,并优化人力、物力等各种资源的配置,减少装配式建筑施工中的资源浪费。同时,也可以简化装配式建筑的工序及流程,提高装配式建筑整体的施工质量。因此,施工单位应进一步深化BIM技术的研究,挖掘其技术价值,推动装配式建筑实现更加快速、稳健的发展。
 
编辑概况:陈华平,工程师,研究方向为建筑施工技术。
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