BIM技术在预制装配式建筑中的应用

文/周仁战 淮南市建筑管理处 安徽淮南 232008

1、前言

BIM技术是通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对该工程项目相关信息的详尽表达。因为预制装配式建筑与传统现浇结构相比较预制装配式建筑可再生、产业化程度高、工期短、用工少、低消耗、空间大、分隔灵活、材质均匀、各向同性、轻质高强、建筑垃圾少、脚手架用量少、钢材用量少、节水、节电、减少建筑施工过程中噪音的产生，所以预制装配式建筑是建筑工业化的最有效途径。

2、BIM技术在预制装配式建筑中的应用

2.1 BIM技术在装配式建筑设计阶段的应用

建设项目前期的规划和设计十分重要，规划意味着建筑的定位，设计能指明整体建造方向。在传统建筑模式中主观因素过多，定量分析不足，无法科学处理大量信息数据。在装配式建筑规划设计阶段，可以通过BIM技术与地理信息系统（GIS）的有机结合，利用手机搜集的场地信息数据，用GIS技术进行分析研究，用BIM技术进行建模处理，从而做到帮助决策者做出最合理的场地规划。在这之中,BIM发挥着主要的作用。BIM技术用参数化的设计方式建立整个模型的信息数据库，BIM模型中所有构件都拥有其独一无二的构件属性，我们通过对构件属性的查询可以得知构件类型、尺寸、材质等等参数。因为所有构件都是由构件之中的参数控制，所以整个模型就有了关联性，当修改其中某一参数时，整个模型都将自动调整更改，减少了图纸之间的错、漏导致信息不一致的问题，更是提高了建模和修改的效率。

2.2 BIM技术在装配式建筑生产阶段的应用

2.2.1 优化生产流程

装配式建筑的构件生产阶段是装配式建筑生产周期中的重要环节，也是连接装配式建筑设计和施工的关键环节。在传统模式中，构件生产厂家从二维图纸中读取构件信息是间接的，容易出现读图错误进而导致构件生产数据的错误。一旦构件出现生产错误，那么设计便无从体现，施工也无法进行。而运用BIM技术建立装配式建筑模型，将模型信息直接传给厂家，生产厂商可以直接获取产品的尺寸、材料、预制构件内钢筋的等级等参数信息，所有的设计数据及参数可以通过条形码的形式直接转换为加工参数，实现设计信息与生产系统的直接对接，避免生产错误、提高预制构件生产的自动化程度和生产效率。构件生产过程中，可以实时将生产进度信息传达给施工单位，便于施工方的进度安排。

2.2.2 指导模型试制

为了保证施工的进度和质量，可以将拟生产构件使用3D打印技术试制，并进行预拼装，让装配式建筑真正像搭积木一样在模型中展现出来，在预拼装过程中研究更加合理的施工工序，加快施工进度，同时可以根据打印装配出的建筑模型来检验设计方案的合理性。

2.3 BIM技术在装配式建筑施工阶段的应用

2.3.1 进行施工模拟

使用BIM技术对装配式建筑施工流程进行模拟和仿真，可以保证参与各方在装配式建筑施工过程中的协调配合，进一步优化施工流程及施工方案，确保构件准确定位，从而实现高质量的安装。利用BIM技术优化施工场地布置，包括垂直机械、临时设施、构配件等位置合理布置，优化临时道路、车辆运输路线，尽可能减少二次搬运，降低施工成本，提升施工机械吊装效率，加快装配进度。在各工序施工前，利用BIM技术实现可视化技术交底，通过三维展示，使交底更直观，各部门沟通更高效。另外，施工方也可通过BIM技术模拟安全突发事件，完善应急预案，减少安全事故发生概率。在模拟施工过程时，可以借助NAVISWORKS2015等软件，结合建筑结构模型、场地模型和施工计划，得到具有时间属性的施工模拟动画，使相关人员能够对施工工艺、流程有更加直观的了解。

2.3.2 节点可视化展示

在现场施工过程中，可能遇到极其复杂，施工要求很高的节点连接，有可能由于极小的位移而无法定位施工，影响装配的完成。使用BIM技术对此类施工节点进行可视化展示，方便工人精准保证节点的施工连接。

2.3.3 动态材料管理

BIM技术同样可用于施工现场的材料管理。一方面，BIM技术能够进行施工现场场地分析，制定事前计划，准确设定构件采购上限，结合施工现场材料的实际需求，则能完成不同施工阶段预制构件需求量的快速测算，并做好材料准备工作，以免出现材料二次搬运和构件堆放过多等问题。另一方面，施工过程中如果需要修改施工进度，也可以借助BIM技术对现场施工情况进行察看，并对材料进场计划进行及时调整，以满足各区域构件需求量。BIM技术还可用于完成建筑构件与建筑材料的盘点工作，并对计划用量与实际用量的差异进行分析，以便在后续施工中对材料的采购与使用进行精确管控。

2.3.4 施工进度、质量管理

建筑工程的质量以及进度对实现建筑项目的经济效益十分重要，在控制工程质量和进度过程中，应用BIM技术模拟分析施工方案计划，构建4D施工模型，从而实时跟踪施工质量和施工进度。通过计划数据与实际统计数据的对比，计算出两者存在的偏差。有利于空间与资源的优化配置，有效的解决施工中的各种冲突问题，确保施工组织设计和施工方案达到最优。

3、BIM和RFID技术在预制装配式住宅中的应用

3.1 项目概况

某工程项目的占地面积为20601m3，建筑总面积51398.82m3，其中地上部分43961.78m3，地下部分7437.04m3。它的结构为框架-剪力墙结构，采用装配式施工，装配的预制构件率为50%—70%。

3.2 制造运输阶段BIM和RFID技术应用概况

作为一个保障房项目，工程项目采用预制装配式技术，在预制构件的生产和运输阶段，生产厂家面临着众多预制构件的图纸存放混乱及计划、生产、供货的挑战。同时还要保证预制构件相互间的碰撞检查细度要精确到钢筋级别。因此，在预制构件生产过程中，该项目相关生产厂家通过BIM模型提取和更新构件制造过程的信息，实现了模具设计自动化、生产计划管理、构件质量控制。同时，借助BIM模型，使该项目各参与方也都能及时准确的掌握预制构件在全生命周期的信息。通过RFID将虚拟的BIM模型与现实中的预制构件生产联系在一起，业得到了广泛应用。此类支护技术属于连续支护，应在基坑深度超过5米的支护施工中被使用。其具体应用的方法为：先进行定位，接下来用打桩机打出第一个定位桩，然后一正一反沿放线扣合，这样才可以对基坑形成有效的防护。然而此类支护也存在着一定的缺陷，在施工过程中极易影响周围环境，这样便会带来对其具体使用的效果带来影响。深层搅拌支护对各种地质以及平面都适用，并且也很经济实用。具体是将水泥作为固化剂，利用搅拌机将水泥和地基土进行强制性拌和，这样便可以使二者形成有效的物理化学反应，硬化之后能够达到基坑支护墙的强度，好处是既可以挡土又可以防水。

4.2 地下连续墙柱与列式灌注桩排桩支护

地下连续墙因为其整体刚度大、止水效果好的优点，被广泛应用于地下水位以下的不同情况的复杂的施工环境，尤其是当需要将基坑底面以下的深层软土墙体插入很深时得到广泛应用。柱列式排桩支护指的是利用适当的柱列式间隔形式来布置钢筋混凝土挖孔以及钻孔灌注桩，用具有较好刚度的桩列式灌注桩来作挡土结构。这种排桩支护方式的优点在于施工方便并且成本低，但在使用时也存在着一定的缺陷。下图为地下连续墙灌注方法示意图：

图1 地下连续墙灌注方法

结语：

随着我国经济的发展以及人民生活水平的提高，高层建筑的建设步伐也在逐渐加快。高层建筑的优点显而易见：减小用地面积、增加社会效益及经济效益，然而由于其在施工时高度以及结构的复杂，对其低级的要求就特别高。对于地基来说，基坑的施工一级支护问题尤为重要，此项工程的专业技术要求高、工期长、技术实施难，因此对于相关工作人员也提出了相应更高的要求。因此针对上述探讨过的问题，必须加以重视，提高相应技术以及工作人员的技能，进一步提高建筑的稳定安全性，促进我国建筑行业的发展。

[1]黄欢君.深基坑支护与土方开挖现场管理研究[J].新技术新工艺，2017(08).

[2]吴先贤.建筑工程中深基坑支护施工技术的应用[J].低碳世界，2017(25).

[3]王珏.深基坑支护在某高层建筑中的应用实践[J].工程建设与设计，2017(16).

[4]曾纯品.复杂环境下深基坑支护优化设计研究[J].山西建筑，2017(22).