BIM技术在装配式建筑施工阶段的应用研究.pdf

施工技术SHIGONGJISHU邹欢:B I M技术在装配式建筑施工阶段的应用研究 工程与建设 年第 卷第期收稿日期:;修改日期:作者简介:邹欢(),女,湖南醴陵人,工程师B I M技术在装配式建筑施工阶段的应用研究邹欢(中国轻工业长沙工程有限公司,湖南 长沙 )摘要:为实现装配式建筑施工中的合理布局和效益优化,以某装配式建筑施工项目为例,开展B I M技术在装配式建筑施工阶段的应用研究.通过对装配式建筑构件生产与运输、装配式施工现场平面布置、基于B I M的预制构件与现场施工质量协同控制,提出一种全新的施工思路.通过实例证明,在应用B I M技术后,装配式建筑布局更加合理,并且综合效益更高,可促进装配式建筑的可持续发展.关键词:B I M技术;建筑;应用;阶段;施工;装配式中图分类号:TU 文献标志码:A文章编号:()引言目前我国建筑业仍在沿用过去的“粗放”发展模式,存在着施工周期长、综合效益差、能耗高等各类问题,严重制约着建筑行业有序发展.因此,相关部门需提高对建筑方法的重视,对其改造进行深入研究.工业化建筑的建造方式与其形成鲜明对比,即将建筑的一部分或全部构件运至施工现场,然后通过机械装配和牢固的装配工艺将其组装起来,形成一种可以使用的建筑物,即装配式建筑.这种新型建造方式改变了以往生产模式,并促进了以往落后生产方式的变革,为进一步实现对这一施工模式的完善,本文在引入B I M技术的基础上,开展针对装配式建筑施工阶段的相关研究.装配式建筑施工项目概况以某地区正在进行的装配式建筑施工项目为例,该项目为该省份首例建筑工业化项目,总建筑面积超过 m,包含流动装配式住宅建筑.表为该项目概况信息记录表.表装配式建筑施工项目概况信息序号项目信息建筑高度 楼,层,m;楼,层,m构件类型 预制墙体、叠合梁、叠合板、预制楼梯、预制阳台等预制率 装配率 针对该装配式建筑施工项目,结合施工前期设计阶段与招投标阶段要求,下述将在引入B I M技术的基础上,开展对其施工阶段的设计研究.B I M技术在装配式建筑施工阶段的应用 装配式建筑构件生产与运输预制件的生产、运输、存储、管理是装配式建筑在施工阶段的关键工作内容,预制件的生产过程直接关系到整个装配式建筑的设计和建造质量,也是建筑整个生命过程中的一个重要环节.在构件生产前,需要先根据建筑结构设计需求,进行预制件结构、形态、尺寸的设计,完成设计后,再进行预制件的机械化生产.在进行预制件的制造与生产前,制造商和设计者需要做好沟通工作,以便更好地了解预制件的设计需求.在实际生产中,传统的交底方式都是以平面图为基础,此种交底方式会导致设计者很难将设计意图完整地传达给生产技术人员,导致产品完工后才能发现预制件中存在的问题.同时,由于某些特定部位的预制件存在生产要求较多的特点,因此需要在设计前,对设计的构件图纸进行多次校正与修改.在此过程中,考虑到预制件的数量庞大,若不能及时向设计者传递相关设计信息,会造成生产时间延迟或出现难以预料的问题.为此,引进R F I D标签技术,对施工中的此环节进行优化设计.在生产构件时,利用B I M模型,对制造方与设计方提供的构件模型进行对接,确保生产数据的准确传递.在此种情况下,从B I M模型中提取构件属性信息,并将其与构件制造商进行实时连接,利用B I M模型进行参数化的展示,实现生产过程的自动化.自动化生产过程如图所示.将B I M模型和R F I D技术相结合,可以获得预制件的参数化信息,使制造商能够直接获得预制件的几何尺寸、材料种类、数量等信息.信息获取过程计算如公式()所示:NKn()()式中:N为预制件生产信息;为信息无线传输路径;为信息类别;K为信息数量;n为数据最优配置方案.在生产过程中,根据生产中原材料的布置情况,制定采购计划与生产计划,通过此种方式,减少施工中出现待工、待料等方面的问题.实现对构件规范化生产的同时,还可以更好地向现场施工监理方传递生产进度信息.在此基础上,采用R F I D技术,根据现场的实际工程进度,邹欢:B I M技术在装配式建筑施工阶段的应用研究施工技术SHIGONGJISHU 工程与建设 年第 卷第期 图装配式建筑构件自动化生产向施工现场管理方发送相关生产信息,使管理方可以及时掌握构件的生产进度和存货状况.在实际装货时,为避免实际装货时出现问题或突发状况,采用B I M仿真软件,对预制件的装货和运输进行仿真.仿真处理过程计算如公式()所示:iki,k()式中:为仿真过程;为时间节点;i为生产进度;k为生产数量.综上,完成对构件生产、运输等行为的约束及控制.装配式施工现场平面布置与传统的现浇式建筑结构不同,装配式结构通常由数以千计的预制件构成,由于工程场地面积的限制,施工现场一旦出现不合理问题,便会对工程的后期施工造成很大的影响.因此,对预制件和施工区域的划分十分重要,下面将从多个方面,对施工现场的平面布置展开设计.塔式起重机的布局规划在装配式建筑施工中,采用起重机作为现场主要施工设备,明确其工作效率的高低将直接关系到整个工程的施工效率.根据以往的工程经验,由于塔吊的布置不够合理,往往会出现施工中二次倒车的情况,严重地影响了工程进度.因此,选择合适的起重机型号、安装位置是非常关键的.此过程中,首先,需要明确其吊臂的卸货、装货方式等,根据其作业方式,确定所选择的机型.其次,根据塔吊的尺寸和设施要求,确定塔吊的安装地点.在完成上述两项主要工作后,通过B I M模拟,择优选择塔式起重机的作业方案.预制材料与构件的储存场所规定在进入工地后,应明确储存场所中的构件储存量要符合楼层的要求,存放地点要根据实际情况优化利用.同时,在工地上也需要考虑仓储场所是否会造成现场交通堵塞问题.预制件运输路线的设计在将预制件从工厂运送到工地后,必须考虑构件在工地的运输路径,包括构件的卸车、吊装场地需求是否满足现场条件等.对施工场地进行仿真模拟,根据模拟结果,进行建筑施工场地布局,参照布局对预制件的库房和塔吊规划方案进行合理选 择,从 而 设 计 合 理 的 运 输 车 辆 进、出 路 径,如 图所示.图装配式施工现场平面布置最优方案选择 基于B I M的预制构件与现场施工质量协同控制将B I M技术应用到装配式建筑的施工现场,进行预制构件与现场施工质量的协同控制,当运输到施工现场的预制构件由于装卸问题出现无法使用等情况时,施工方可以根据R F I D芯片上记录的信息,与厂家进行沟通,以便于对构件的重新生产.预制构件质量控制过程如图所示.图预制构件质量控制过程在施工中,建立不同施工单元之间的时间连接节点,对时间节点进行集成后,建立 D施工模型.建模过程计算如公式()所示:L()()式中:为 D施工模型;L为施工单元;为R F I D芯片中可识别内容;为质量验收情况.通过 D施工模型,对不同环节中的施工行为与施工进度进行可视化追踪与模拟,使现场工人可以更加直观地树立现场施工质量提升意识,避免构件出现装配错误,提升施工与安装质量.此外,在施工现场辅助使用移动通信设备进行现场施工施工技术SHIGONGJISHU邹欢:B I M技术在装配式建筑施工阶段的应用研究 工程与建设 年第 卷第期的云端指导,云端指挥人员可以通过远程操控的方式,进行现场不同构件安装的指挥.完成安装后,相关信息被存储并上传到云端,可将此部分数据作为装配式工程竣工结算的参照数据.在完工后,可以通过对此部分信息的追溯查询,进行工程施工中不同环节质量信息与施工记录的调度.总结并进行此步骤的整理,如图所示.图现场施工质量控制除上述内容,还可以将B I M技术与施工阶段中的安全管理、进度管理等工作进行集成,通过B I M D建筑结构模型,进行施工中节点安全隐患的定位、进度与工期的模拟,以确保工程按部就班地完成.实例应用分析按照上述施工阶段各项工序的执行思路,针对上述装配式建筑施工项目进行施工.具体而言,在构件生产环节,首先,将材料的几何尺寸、材料种类、安装位置等信息输入到系统中,并对每个预制件进行单独的编码.其次,预制工厂根据系统的要求,利用专门的打印机对零件进行批量地识别和编码.在预制块浇注之前,将晶片卡嵌入,然后用扫描仪扫描卡进行混凝土浇筑.根据上述论述完成装配式建筑构件的生产,并实现后续运输.在此基础上,为实现对施工平面布置效果的验证.选择将引入B I M技术前后施工平面布置情况作为对比项,分别从现场各项功能分区布置、构件的堆放、构件运输路线的规划、塔吊结构的布置共四个方面进行分析.为方便论述,将上述四个方面分别编号为项目项目.B I M技术应用前后装配式建筑施工阶段平面布置效果对比见表.表B I M技术应用前后装配式建筑施工阶段平面布置效果对比表序号项目应用B I M技术前应用B I M技术后项目分区设置不合理、施工现场杂乱无章分 区 分 明、规 划合理项目场地空间资源不足、需要对材料进行二次搬运规 划 合 理、可 实 现材料一次运输项目运输 道 路 狭 窄、容 易 造 成 运 输拥堵运输车辆可以畅通行驶项目吊重不足,且覆盖面不全满足各项吊装需要从表可以看出,在应用B I M技术后,在装配式建筑施工阶段出现的各类平面布置问题均被解决,同时也进一步提高了施工效率.在上述论述基础上,为进一步验证应用B I M技术后装配式建筑施工项目的经济效益,对影响施工效益的施工场地、材料投入、质量安全、工期以及误工费,共五方面对节省的效益进行详细分析.对比应用B I M技术前后上述五个方面的效益,并将结果记录下来,见表.表B I M技术应用前后装配式建筑施工项目效益分析序号项目比较差值施工场地R前R后 材料投入R前R后 质量安全R前R后 工期R前R后 误工费R前R后 表中R前代表B I M技术应用前的效益;R后代表B I M技术应用后的效益.从表中记录的数据可以看出,在各个方面B I M技术应用后的效益都优于B I M技术应用前的效益,并且在工期方面和误工费方面,B I M技术应用后与应用前相比,效益优化了三成以上,具备极高的应用价值.在应用B I M技术进行装配式建筑施工中,采用三维建模、模拟施工、碰撞检查分析等方法,可以有效地降低传统的平面图误差.在建筑平面布局方面,利用B I M技术对现场进行了仿真,确定了预制件的存放地点和最佳的塔吊布局,并对运输车辆的进出路径进行了合理的规划,极大地减少了现场返工、待工待料、二次搬运等问题.将预制件管理与B I M技术相结合,减少了各个专业之间的数据交互,大幅缩短了工程建设的时间.结论本文以某地区装配式建筑施工项目为例,开展B I M技术在该项目施工阶段的应用探究,并以此提出一种全新的施工方案.通过对应用效果分析得出以下几点结论:()应用B I M技术后,在装配式建筑构件生产与运输阶段,工作效率得到明显提高,构件的生产质量也得到了进一步提升;()应用B I M技术后,在构件生产和运输阶段,施工整体布局更加合理,解决了分区设置不合理、施工现场杂乱无章、场地空间资源不足、需要对材料进行二次搬运等各项布局问题,实现了规划合理,一次性实现运输的施工要求,促进了施工效率的提升;()应用B I M技术后,在预制构件与现场施工质量协同控制阶段,将工艺规范、施工图、实测实量成果制成条形卡,贴在工地上,方便现场的管理者和工人使用,通过B I M技术可以使施工人员对工艺过程有更为准确、直观的认知.以此,既能提高工程管理的工作效率,又能提高工作人员的专业技能,又能使生产作业更加标准化,将质量问题降到最少.()应用B I M技术后,对装配式建筑施工项目的综合效益分析得出,这一技术的合理运用在施工场地、材料投入、质量安全等方面都能够促进施工项目的效益提升,并且在工期和误邹欢:B I M技术在装配式建筑施工阶段的应用研究施工技术SHIGONGJISHU 工程与建设 年第 卷第期 工费方面,效益与应用B I M技术前均明显提升.我国B I M技术应用还处在初级阶段,与国外的B I M技术还存在着很大的差距,再加上B I M技术的发展也才刚刚开始,因此B I M技术虽然在我国已经达到了相当的应用规模,但还没有形成体系,仍存在许多不足,在后续研究中还将对其进行更加深入的探究,不断扩大B I M技术应用优势.参考文献陈玉儒,施彤,李菊基于C OWA 灰色定权聚类的装配式建筑绿色施工水平综合评价J甘肃科技,():范成伟,明杏芬,付小红,等基于博弈论后悔理论的装配式建筑施工安全风险评估模型研究J安全与环境学报,():杨元元,赵延龙基于组合赋权二维云模型的装配式建筑构件吊装施工 安 全 风 险 评 价 J自 然 灾 害 学 报,():李洪,周尚奭,何煜 B I M技术在装配式建筑施工组织设计中的应用 以柳州某装配式项目为例J项目管理技术,():李政道,甄宇,李骁,等基于F AH P的装配式建筑施工质量风险分析及管理J工程管理学报,():张跃斌,易欣,宋璋玉,等基于S D的装配式建筑施工安全监管演化博弈研究J中国安全生产科学技术,():尚晓华,方召欣,强峰,等百年宅项目装配式建筑构件深化设计与施 工 组 织 研 究 J施 工 技 术(中 英 文),():司金忠,李海莲,魁发鹏基于灰色区间层次法的装配式建筑施工可持续水平综合评价J科技和产业,():李辉山,张碧云,高旭慧基于WB S R B S与组合权重的装配式建筑施工H S E风 险 评 价 J工 程 管 理 学 报,():王军武,潘子瑶,王靖,等基于S T P A和模糊B N的装配式建筑吊装施工安全风险分析J中国安全生产科学技术,():(上接第 页)参考文献胡秀媚,牛丞禹,魏冀明,等景观水文视角下河道工程规划设计研究:以广东万里碧道江门段为例J南方建筑,():张井军基于大凌河城市河道景观设计研究J水利科学与寒区工程,():刘昱,乔梁,崔鸣,等城市河道景观规划设计方法探析J南方农业,():,陈涛,呼万峰基于景观先行理念的市政河道规划设计:以开封市涧水河项目为例J城市住宅,():吴小兰,王云市政河道景观改造方法研究:以太湖流域永安河拓浚整治工程为例J安徽农业科学,():投 稿 须 知本刊自创办以来得到社会各界关心与支持,真诚欢迎广大读者作者来稿.为使刊物更加健康成长,进一步规范管理,保护刊物和作者的权益,请作者投稿时注意如下事项:本刊为土木建设类专业期刊,设有多个栏目,来稿必须专业对口.稿件应观点明确、论据充分、逻辑清晰、文字简洁、格式规范.配有中英文标题,中文标题一般不超 个字、中文摘要 字,第三人称,关键词个,参考文献不少于 篇,序号在论文中相应处要标注,篇幅以 字为宜.稿件以W o r d文档形式发送至本刊邮箱,来稿请附作者简介,包括姓名、出生年、籍贯、学历、单位及职称、联系电话及通信地址等.如果有基金资助,请注明,有基金资助的论文将优先发表.来稿一律不退,请勿一稿多投.所投稿件应为作者原创,论文中若引用他人著作中内容,必须明确注明.严禁抄袭或剽窃他人作品.本刊发表的文章若出现版权归属和著作权纠纷,由作者承担相应法律责任,与本刊无关.本刊收到稿件后,对于拟采用或者修改意见,在 个工作日内给予作者反馈.注:作者简介按:姓名、出生年、性别、籍贯、学历、单位、职称顺序排列;论文标题须配有英文标题.工程与建设 杂志社