BIM技术在装配式建筑智能建造施工过程管理中的应用研究.pdf

Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 18 期173文章编号：2095-6835（2023）18-0173-03BIM 技术在装配式建筑智能建造施工过程管理中的应用研究陈 东，刘 阳，何祥荣，万思雨，梁师林（武昌工学院城市建设学院，湖北 武汉 430000）摘要：以建立基于 BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技术的装配式土木工程的智慧工地体系框架为理论依据，重点论述了 BIM 技术在智能预制装配式建筑施工流程管控中的实际运用。利用各种技术的整合与深度结合，实现装配式建筑施工过程的技术互联互通，使项目具有更高效的感知和更智能的管理；最后提出了基于 BIM 的装配式建筑智能化建设推广的实施对策。关键词：BIM；装配式建筑；智慧建造；施工过程管理中图分类号：TU756文献标志码：ADOI：10.15913/ki.kjycx.2023.18.0501智慧建造背景下的装配式建筑中国装配式建筑目前仍处在产业化发展阶段。装配式建筑行业的智能化，不能仅依靠单一技术的升级，还需要依靠多方面的升级。在构建多位一体智能系统的基础上，引入了 BIM+EPC（Engineering ProcurementConstruction，工程总承包）模式，以数字化信息技术管理业务。该模式目前的发展和研究重点如图1 所示。图 1智慧建造背景下装配式建筑的发展重点2基于 BIM 的装配式建筑智慧建造体系架构装配式施工是实现标准化工程设计、厂房化制造、装配式施工、机电一体化装修，利用信息技术调动装配式建筑全生命周期的建筑产品，涉及业主、施工方、设计方、监理等。智慧建造是指运用 BIM 技术与物联网，利用测绘、数字化信息系统建设、远程共享服务以及智能监测技术手段，利用在建造材料、机器设备、人以及工程管理对象等过程中所需要的物联网，并利用各种信息与网络技术手段，把在预制装配式建设整个生命周期内的所有信息系统都集成在一个信息共享平台上。在预制装配式建设的整个生命周期内，每个建设项目参与者都能够利用信息网络平台有效地掌握并共享建设项目的有关信息，进而达到建设项目信息与工程项目管理决策的有效传播。要达到对预制装配式建设构件的设计、制造与安装信息化管理的目的，就必须使用基于 BIM 技术的全国统一信息通信网络平台，及时获取各项建设有关信息，最大限度地充分发挥装配式建设产业化的优越性1。基于 BIM 的装配式建筑智慧建造体系如图 2 所示。图 2基于 BIM 的装配式建筑智慧建造体系3基于 BIM 的装配式建筑智慧建造在施工过程管理中的应用3.1场地布置管理装配式建筑在施工过程中面临多专业、多工合作、深基坑、绿色文明施工、与既有建筑近距离的装配、现浇、装修等难题。同时还面临着作业环境复杂、工地布局易变等问题。受限于地质等传统方法，施工现场无法合理、准确地设计。以往的现场布局使用了二维平面布置，对装配式的施工吊装并不能充分考虑三维空间的变化，更多的情况是不能充分考虑时间维度，基金项目武昌工学院校级学生科研项目（编号：2020XSZ20）信息化平台框架信息化底层技术的研究信息化项目管理PMSMESBIM信息化制造信息化设计参与主体建设单位部品供应商勘察设计单位施工单位监理单位应用平台RFID标签、二维码、视频监控数据收集BIM数据中心数据设计阶段构件生产构件运输现场加工收集无人机、三维激光扫描、传感器建造流程科技与创新Science and Technology&Innovation1742023 年 第 18 期但是 BIM 信息技术的发展已经对装配式施工的现场布局提出了非常好的规划，能够很直观地呈现空间与时序的排列逻辑。在施工现场中和在施工条件不同的情况下，利用 BIM 信息技术还能够对各种情况的不同过程、现场布景的设计逻辑等产生三维表现，进而实现施工现场的路线、材质和结构的优化堆放、实时可视化，同时还能够提供给施工单位仿真数据2。3.2预制构件管理因为 BIM 模块中所含有的信息内容和二维码以及RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）标记信息内容是相同的，所以施工单位只需利用 BIM 数据信息就知道在每天的建设流程中需要什么预制件，和制造单位协商协调后就可以预制生产运输，可以有效解决在工地堆放工件的问题。施工单位利用工程信息协调系统查看预制建筑构件施工状态，并根据项目的施工进度表和实际工程进度，做好预制建筑结构的准备工作。责任人应对已投入到施工现场的预制构件进行质检，并采用三维激光扫描、标准检验、卡尺检测等手段检验预制构件的表面、内部是否有裂缝、露筋等状况，以确认预制构件质量等级并根据预制构缺陷维修工艺控制方案制定。建设单位的责任人可使用手持读取机或手机终端，录入预制构件的检验日期、检测时间和进场日期，并对预制构件的维修、回厂等方面进行记录操作，并反馈信息通过大数据合作系统至后端系统3。3.3施工进度管理施工进度管理是指项目人员按照原规划工期制定相应合理的工期，在实施过程中根据实际实施情况不断修订，使项目能够在合同期限内完成。在预制装配式施工项目中，由于项目经理没有装配式施工知识或工作能力不足，无法正确有效地按照用工计划、时间控制施工进度。利用 BIM 虚拟现实建筑技术，管理工作者能够利用直观的三维可视化技术了解施工进度，对工程进度方案的制定起到有效帮助，同时通过仿真的实施流程测试项目施工进度方案的执行结果，对整个工程实施监督，如空间检测、时间测试、劳动量及压力测试等，通过测试结果提升施工进度。施工进度管理如图 3 所示。3.4施工安全管理BIM-VR 信息安全虚拟现实感受室是利用 BIM 技术结合 VR 设施而搭建的。体验者能够利用 VR 设施，把自身当成受害人或旁观者处于生命安全事故频发的区域。高度真实的视觉和感官体验使体验者仿佛亲自经历了安全事故。为了提高从业人员科学穿戴劳动防护装备，加强通道、洞边、基坑支护，安全用电等意识，在安全技能讲解与训练过程中，从业人员进入 VR的虚拟环境，并按照说明内容和实际作业流程，实施当前任务，同时进行安全性教育与安全技能交底，从业人员如果不按照要求就可能出现重大安全事故，从而提高了体验者的安全意识、强化了安全操作流程。BIM-VR 安全虚拟体验如图 4 所示。图 3施工进度管理图 4BIM-VR 安全虚拟体验3.5施工质量管理装配式结构在开工之前提出施工组织设计、专项实施计划、节点布置实施计划，并通过虚拟施工提前判断施工方案的可行性。在正式进行安装以前，应当采用机器人布局或测量位置的方法确认预制构件的正确定位和控制高度。施工人员将利用移动端检测预制构件的质量监控过程，采用人工及三维激光扫描确定预制构件的平整度，并检测预制构件是否存在漏角等影响工程质量的问题。一旦出现了事故，他们用手机终端设备拍摄，并以文字信息上传给后台数据库。后台服务管理中心负责人将接收信息，并采取整改措施。使用移动终端收集在装配阶段经过检验数据整改的工程质量问题，在后台系统数据库中安排人员单独建立工程质量问题信息库，按一周、月度、每季度统计并分析装配式建筑工程在施工过程中出现的质量问题和工程质量责任。为了改善工程质量问题或者消除工程质量问题，工程项目主管可采用绘制统计图表形式掌审核未通过虚拟建造WBS工作任务分解BIM模型编制施工进度计划施工实际进度实时监控施工进度计划通过对比进度分析与管控Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 18 期175握工程项目状况，并及时和工程设计技术人员在出现工程质量问题的环节上进行技术交流，以掌握工程设计意图。设计单位可以做好本单位的数据库，为单位汇总智能化成果4。质量检查如图 5 所示。图 5 质量检查4基于 BIM 的装配式建筑智能制造实施建议4.1建设模式方面第一，建立装配式建筑专用的设计模式。现行的装配式建筑设计大多是通过现浇混凝土工程设计完毕，然后通过结构拆除工程设计。元器件种类杂乱，在实施过程中设计变更较多，使得大批量生产和安装元器件的制造过程复杂，从工程设计、制造到组装的效率低下。装配型构筑的精细化规划和协同设计能力对建筑物的设计质量和效率影响很大，因而推动装配式建筑设计模型的发展显得十分重要。第二，发展装配式施工建设智能制造产业链。目前，由于装配式施工建筑行业仍处在萌芽阶段，由于缺乏明确的专业分工，缺乏完善的生产管理体系，整个产业链发展并不均衡，从而导致了各个生产经营主体间的相互协作和配套连锁困难，进而使得装配式施工建筑行业发展缓慢，极大地降低了装配式施工建设的产品质量与效益。随着装配式施工建设整个产业链的逐步形成，将能够发挥装配式施工建设的效益，进一步提高服务质量，从而推动装配式施工建材行业的进一步发展5。4.2信息平台建设方面把计算、通信、物理系统三位一体设计成物理信息系统，将传感器实时收集的信息传递分享到各个生产周期，实现动态控制。以 BIM 作为建筑信息的载体，其精细化、信息化的特点可以有效改善中国目前粗放的生产模式。通过 BIM、互联网、物联网、大数据、云计算等手段，大大提升了技术服务的大数据效率，并能够显著提升装配式建筑智能化施工水平。4.3建设环境方面第一，加强专业知识培养。院校要加强装配、BIM专业教学，使学校专业人员掌握的理论知识紧跟工业的发展趋势，重视装配人员岗位培训，完善岗位系统，提高装配式建筑生产建设的质量和效率。第二，制定财政奖励措施。没有完善的行业体系、缺乏相关经验，装配式建筑在企业中的实施难度很大。政府的激励措施无疑是推动装配式建筑智能化建设模式的有力推手。可以给予补贴、税收优惠和加快审批程序。第三，加强市场宣传。现阶段，市场消费者甚至从业人员对装配式建筑知之甚少，甚至有着误解和偏见，推进装配式建筑知识在市场上的普及，让人们能够清楚客观地认识到装配式建筑的先进性和优点，进而推动装配式建筑的发展。5结论将BIM 与装配式相结合产生的建造方式是不同于传统建造的新方法。它利用三维建模和漫游，可以让建筑信息具体而高效地向建设人员和顾客进行展示。它对于提高建筑质量、满足建筑业新发展具有重要意义，但中国 BIM 技术发展与世界先进水平具有较大差距，硬件条件、人才培养和技术都不够成熟。随着建筑业对 BIM 的广泛运用，人们将对它有着更深刻的认识和对软件和技术的不断研究。通过理论与实践的不断运用，装配式建筑的智慧建造时代终将会到来。参考文献：1许杰峰，鲍玲玲，马恩成，等.基于 BIM 的预制装配建筑体系应用技术J.土木建筑工程信息技术，2016，8（4）：17-20.2高峰.BIM 技术在 PC 装配式住宅设计施工阶段的应用研究D.镇江：江苏科技大学，2017.3林树枝，施有志.基于 BIM 技术的装配式建筑智慧建造J.建筑结构，2018，48（23）：118-1224买亚锋，张琪玮，沙建奇.基于 BIM+物联网的智能建造综合管理系统研究J.建筑经济，2020，41（6）：61-645吴大江.BIM 技术在装配式建筑中的一体化集成应用J.建筑结构，2019，49（24）：98-101，97作者简介：陈东（1999），男，湖北咸宁人，本科，研究方向为工程造价。刘阳（1989），女，河北平泉人，研究生，讲师，研究方向为结构工程。何祥荣（2000），男，湖北黄石人，本科，研究方向为工程造价。万思雨（2002），女，湖北咸宁人，本科，研究方向为工程造价。梁师林（2000），男，湖北黄石人，本科，研究方向为工程造价。（编辑：张超）RFID、三维激光扫描、APPBIM 模型施工现场质量验收验收完成质量不合格质量整改质量合格