BIM技术在建筑工程模块化施工中的应用分析.pdf

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 154 BIM 技术在建筑工程模块化施工中的应用分析 丁文栋 中湘智能建造有限公司，湖南 长沙 410000 摘要：摘要：建筑工程模块化施工是一种创新的建造方法，它通过设计合理的钢结构单元房结构体系，实现多样化的组合空间。这种方法具有诸多优势，首先，在施工过程中能够极大地节省时间和人力成本，因为模块化构件的制作和拼接更加高效，施工速度更快。其次，模块化施工能够有效减少建筑垃圾的产生，因为钢结构单元房结构体系采用预制构件，减少了现场加工和废料产生的可能性，从而实现了绿色建筑的目标。另外，钢结构单元房体系的应用还能够响应国家的号召，推动城镇化进程。由于模块化施工方法能够快速建造、快速投入使用，因此可以满足快速城镇化的需求，提供高质量、可持续发展的住宅建筑。这不仅可以满足人们对于居住需求的迫切需求，还能够有效优化城市规划和资源利用，推动城市可持续发展。关键词：关键词：BIM 技术；建筑工程模块化；应用分析 中图分类号：中图分类号：TU17 1 BIM技术在建筑工程模块化施工中运用的必要性 BIM（Building Information Modeling）技术在建筑工程模块化施工中的应用具有重要的必要性。设计与协调：BIM 技术可以通过创建三维建模来实现模块化建筑的设计与协调。设计师可以使用 BIM 软件创建模块化构件的精确模型，并在虚拟环境中进行协调。这样可以发现并解决潜在的冲突、干涉和错误，确保模块在拼接时无缝连接。施工可视化：BIM 模型可以提供模块化施工的可视化展示，使施工团队能够更好地理解和计划施工过程。通过模拟模块的装配和安装顺序，可以预测施工阶段的时间和资源需求，从而提前解决潜在的施工难题，确保施工进度的准确控制。材料与资源管理：BIM 技术能够帮助建筑项目的材料和资源管理。通过 BIM 模型，可以准确计算每个模块所需的材料数量和规格，从而避免浪费和材料不足的问题。此外，BIM 还可以与供应链管理系统集成，实现对模块的跟踪和管理，确保及时供应和调配。模拟与优化：BIM 技术可以进行模块化施工的模拟与优化。通过建立施工工艺的模拟模型，可以评估不同方案对施工进度、质量和成本的影响，并进行优化选择。这有助于提高模块化施工的效率和质量，降低成本和风险。维护与管理：BIM 模型还可以在建筑竣工后用于维护和管理阶段。模型中嵌入了建筑元素的相关信息，可以作为运营和维护的参考资料，帮助管理人员进行设备维护、能耗分析和空间管理等工作。2 BIM 技术在建筑工程模块化施工中的具体应用 2.1 利用 BIM 技术进行模块化建筑的设计 首先，建立一个模块化构件库，包括各种标准化的模块化构件，如墙板、地板、屋顶等。每个构件应具有准确的尺寸、几何形状和特性信息。使用 BIM 软件，将每个模块化构件建模为具体的三维模型。确保每个构件的几何形状、材料属性和连接方式等都与实际相符。根据项目需求和设计要求，将模块化构件组合成模块化结构体系。在 BIM 软件中，将模块化构件放置在适当的位置，并确保它们之间的连接和交互能够满足结构和功能要求。利用 BIM 软件的冲突检测功能，对模块化结构进行全面的冲突检查，包括构件之间的干涉、碰撞以及与管道、电缆等其他系统的冲突。解决冲突并进行相应的优化，确保模块能够顺利拼接和组装。为每个模块化构件添加参数和属性信息，如尺寸、材料、构造方式、施工要求等。这些信息将对后续的施工、管理和维护提供重要参考。利用 BIM 模型进行模拟和分析，评估模块化结构的性能和可行性。可以进行结构分析、能源分析、碰撞检测、施工序列模拟等，以优化设计并确保模块化建筑的效果和质量。生成施工图和详细设计：根据模块化结构的BIM模型，生成相应的施工图和详细设计。这包括平面图、立面图、剖面图、构件图和连接图等，为实际施工提供准中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 155 确的指导和信息。协同合作与交流：利用 BIM 软件的协同合作功能，团队成员可以在同一模型中共同工作、交流和协调。2.2 利用 BIM 技术建立模块化单元箱体统一标准 要利用BIM技术建立模块化单元箱体的统一标准，可以按照以下步骤进行。确定设计要求：首先，明确模块化单元箱体的设计要求和规范，包括尺寸、荷载要求、材料要求等。这些要求将为标准的制定提供基础。创建模块化单元箱体库：在 BIM 软件中创建一个模块化单元箱体的库，包括不同尺寸和类型的箱体模型。每个箱体模型应该符合设计要求，并包含必要的参数和属性信息。制定统一的尺寸标准：根据项目需求和行业标准，制定统一的模块化单元箱体尺寸标准。确定长度、宽度、高度等关键尺寸参数，并确保符合现有的规范和限制。定义参数和属性信息：为每个模块化单元箱体模型定义统一的参数和属性信息，如尺寸、材料、重量、承载能力等。这些信息应该与标准要求一致，并在模型中进行统一设置。设计模块化连接方式：制定统一的模块化单元箱体连接方式标准，包括连接节点、连接件类型、连接强度要求等。确保连接方式的一致性和可靠性，并将其应用于箱体模型中。进行模拟与验证：利用 BIM 模型进行模拟和验证，检查模块化单元箱体模型的性能和可行性。进行结构分析、碰撞检测、装配模拟等，以验证设计的合理性和可实施性。定期更新与审查：定期对模块化单元箱体的统一标准进行更新和审查，以适应新的技术发展和行业要求。确保标准的及时性和准确性，使其与行业的发展保持一致。培训与推广：对设计师和工程团队进行培训，使其熟悉并掌握模块化单元箱体的统一标准。同时，积极推广和应用标准，鼓励行业内的合作伙伴共同遵循标准，以实现统一化的设计和施工。2.3 利用 BIM 技术构建设计-施工协同工作平台 利用BIM技术构建设计-施工协同工作平台可以提高设计和施工团队之间的协作效率和准确性。选择功能齐全且适合设计-施工协同的 BIM 软件。常见的 BIM软件包括 Revit、Archicad 和 Tekla 等。确保软件能够支持多个用户同时访问和编辑模型，实现实时协作。设计和施工团队共同创建一个共享的 BIM 模型。这个模型应包含设计团队的设计信息和施工团队的施工信息。通过共享模型，设计和施工团队可以在同一平台上进行协同工作。制定清晰的工作流程和责任分工，明确每个团队成员的任务和角色。确定设计和施工变更的审批流程，并确保团队之间的沟通和协调。利用BIM 软件的协作功能，团队成员可以实时协作和通信。设计团队可以与施工团队共享设计变更、交流设计意图，并及时处理施工问题和需求。确保模型和相关信息的实时共享和更新。设计团队和施工团队应及时将设计和施工变更更新到共享模型中，以保持团队之间的一致性和准确性。利用 BIM 软件的冲突检测功能，及早发现设计和施工之间的冲突和干涉。团队成员应及时解决这些冲突，并在模型中进行相应的协调和调整。建立有效的信息管理和文档控制系统，确保设计和施工文档的版本控制和归档。团队成员应共享和管理设计文件、施工计划、进度表等相关文档。提供团队成员所需的培训和技术支持，使其能够熟练使用 BIM软件和协同工作平台。持续的培训和技术支持有助于团队成员充分利用 BIM 技术进行设计-施工协同工作。2.4 利用 BIM 技术进行模块化建筑的碰撞检测和冲突解决 建立 BIM 模型：首先，基于项目的需求和设计，建立一个包含所有建筑模块的 BIM 模型。该模型应包括各个模块的几何形状、尺寸、位置等信息。设定碰撞检测规则：在 BIM 软件中，设定碰撞检测的规则和参数，包括最小间隔距离、安全空间要求等。这些规则将用于检测潜在的碰撞和冲突。进行碰撞检测：运行碰撞检测功能，系统会自动检测 BIM 模型中的各个模块之间是否存在碰撞。如果存在碰撞，系统将标识出冲突的区域和模块。分析和解决冲突：通过分析冲突情况，确定冲突的原因和解决方案。可以采取调整模块位置、改变模块尺寸或形状、重新设计模块等措施来解决冲突。更新 BIM 模型：根据解决方案，更新BIM 模型中的相关模块。确保解决冲突后的模型与设计和施工要求一致。协作和沟通：与项目团队的其他成员进行协作和沟通，共享碰撞检测和冲突解决的结果。确保所有参与方都了解和同意解决方案。定期检测和更新：在施工过程中，定期进行碰撞检测，以确保新加入的模块和其他施工元素之间没有冲突。根据实际情况，进行必要的更新和调整。通过利用 BIM 技术进行模块化建筑的碰撞检测和冲突解决，可以有效地预防施工过程中的问题和错误，提前解决潜在的冲突，中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 156 减少后期的修改和成本增加。这将提高施工效率，降低风险，并改善项目的质量和安全性。2.5 利用 BIM 技术进行模块化建筑的材料管理和预测 建立 BIM 模型：基于项目的需求和设计，建立一个包含所有建筑模块的 BIM 模型。该模型应包括各个模块的几何形状、尺寸、位置以及相关属性信息，如材料类型、用量、供应商等。添加材料信息：在 BIM模型中，为每个模块添加相应的材料信息。这包括材料的特性、参数、供应商和价格等。可以根据项目需求，使用材料数据库或相关规范指南提供的信息。管理材料库存：在 BIM 模型中跟踪和管理材料的库存情况。通过记录每个模块所需的材料用量和实际使用情况，可以实时掌握材料库存的情况，并进行适时的补充和管理。材料预测和优化：利用 BIM 模型进行材料的预测和优化。基于模型中的材料信息和模块用量，可以预测每个材料的需求量和供应时间。这有助于避免材料短缺或过剩，并优化材料的采购和使用计划。成本控制和预测：利用 BIM 模型进行成本控制和预测。通过将材料信息与价格和供应商信息结合，可以对模块化建筑项目的材料成本进行预测和控制。这有助于项目的预算管理和成本控制。供应链管理和协作：利用 BIM 模型进行供应链管理和协作。通过与供应商和承包商进行信息共享和协同工作，可以实现材料供应链的协调和管理，提高供应链的效率和响应能力。实时更新和跟踪：在施工过程中，及时更新 BIM 模型中的材料信息，跟踪材料的实际使用情况和变化。这有助于保持材料管理的准确性和实时性，及时调整材料计划和供应策略。通过利用 BIM 技术进行模块化建筑的材料管理和预测，可以实现对材料的精确控制和管理，避免材料浪费和库存过剩，提高资源利用效率和项目的经济性。同时，可以实现供应链的协作和优化，提高材料的供应和配送效率，加快施工进度。2.6 利用 BIM 技术实现模块化建筑的施工过程可视化 3D 模型展示：BIM 模型可以呈现建筑模块的三维模型，在施工过程中可以将模块逐步添加到模型中，展示模块化建筑的组装过程。这样可以直观地展示每个模块的位置、尺寸和关联关系，帮助施工人员理解和执行施工任务。施工序列模拟：利用 BIM 软件的时序分析功能，可以模拟模块化建筑的施工过程。通过按照预定的施工顺序逐步组装模块，可以展示模块化建筑的施工进度和过程，帮助施工团队了解各个阶段的工作内容和时间安排。AR/VR 技术应用：结合增强现实（AR）和虚拟现实（VR）技术，可以将 BIM 模型投影到实际施工现场或使用 VR 头盔进行模拟。施工人员可以通过AR应用在实际场景中查看模块的位置和安装要求，或使用 VR 技术模拟模块化建筑的施工过程，实现沉浸式的可视化体验。3 总结 综上所述，BIM 技术在建筑工程模块化施工中的应用分析表明，它在提高效率、减少冲突和优化资源利用等方面发挥着重要作用。通过建立 BIM 模型，可以实现模块化设计和构建，进行碰撞检测和冲突解决，从而提高设计的准确性和施工的效率。此外，BIM 技术还可以用于材料管理和预测，实现对材料的精确控制和供应链的优化。这些应用为模块化建筑的实施提供了强有力的支持，有助于提高施工质量、节约成本，并推动建筑行业向数字化和智能化的方向发展。随着BIM 技术的不断发展和创新，相信它将在模块化建筑中发挥更广泛的作用，为建筑行业的可持续发展做出更大贡献。参考文献 1马晓斌.BIM 技术在房屋建筑工程施工中的应用探究J.智能建筑与智慧城市,2023(05).2欧阳文乐.BIM 技术在高层建筑工程中的应用J.智能建筑与智慧城市,2023(05).3李兵.在居住建筑中模块化施工技术的可行性分析J.智能城市,2018(06).4王晓玲.模块化建筑与模块化施工J.施工企业管理,2015(08).