摘要:針對BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)與施工中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，旨在為我國建筑業(yè)的一體智能化發(fā)展提供借鑒與參考。
關(guān)鍵詞:裝配式建筑;BIM技術(shù);價(jià)值;應(yīng)用
1我國裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1裝配式建筑的簡述
裝配式建筑是將建筑的部分或全部構(gòu)件在工廠預(yù)制完成，然后運(yùn)至施工現(xiàn)場，將構(gòu)件通過可靠的連接方式組裝而成的一種建筑模式。預(yù)制構(gòu)件分為預(yù)制鋼構(gòu)件、預(yù)制混凝土構(gòu)件等，預(yù)制構(gòu)件運(yùn)到施工現(xiàn)場后，會進(jìn)行鋼筋混凝土的搭接和澆筑，結(jié)合先進(jìn)的連接技術(shù)，充分考慮結(jié)構(gòu)整體的抗震性能，使其從設(shè)計(jì)、制造到最后施工搭接，都在一套標(biāo)準(zhǔn)化和模式化的流程中有序進(jìn)行，成本、進(jìn)度及質(zhì)量管控更加科學(xué)高效，實(shí)現(xiàn)了建筑模式的節(jié)能智能化提升。
1.2裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化流程體系
第一，建筑方案的設(shè)計(jì)。其包括方案設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)。裝配式建筑的設(shè)計(jì)主要通過專業(yè)的電腦設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式通過AutoCAD手工繪圖進(jìn)行初期的設(shè)計(jì)工作，現(xiàn)在為了達(dá)到對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的高效化和直觀化，開始逐步采用AutoCAD自動成圖及BIM三維模型技術(shù)，達(dá)到對建筑單元、套型、構(gòu)件、管線等的標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化設(shè)計(jì)，并結(jié)合BIM可視化技術(shù)對局部構(gòu)件的拼裝、節(jié)點(diǎn)處理上進(jìn)行預(yù)施工，模擬構(gòu)件防水、模塊、干涉、現(xiàn)場拼接、管線預(yù)埋等現(xiàn)場問題，最終確定預(yù)制裝配圖紙。第二，構(gòu)建的生產(chǎn)制造。按照施工設(shè)計(jì)的最終圖紙和方案規(guī)劃的合理順序，對構(gòu)建進(jìn)行統(tǒng)一的模塊化定型加工制作，并按照重要程度和安裝進(jìn)場的先后順序進(jìn)行批量的加工和編排運(yùn)輸批次，在此期間BIM技術(shù)會通過其強(qiáng)大的構(gòu)件數(shù)據(jù)接口，達(dá)到對構(gòu)件各類數(shù)據(jù)的有效傳遞，完成構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和在現(xiàn)場完成堆場工作。第三，現(xiàn)場裝配施工。按照施工計(jì)劃，對堆場的預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行裝配工作，在此過程中利用BIM與施工計(jì)劃和三維定位手段等將構(gòu)件按照預(yù)設(shè)的生產(chǎn)信息和定位信息進(jìn)行組裝，完成建筑物的最終建設(shè)工作。
1.3裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀
首先，目前我國的裝配式建筑還處于初級發(fā)展階段，預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)供應(yīng)商資源嚴(yán)重不足，且生產(chǎn)能力、生產(chǎn)工藝、設(shè)計(jì)加工和現(xiàn)場裝配一體化程度都不算很高。其次，由于產(chǎn)業(yè)鏈資源缺乏、設(shè)計(jì)能力、設(shè)計(jì)技術(shù)及各方面人才的缺乏，致使裝配式建筑成本的壓縮無法達(dá)到預(yù)期，甚至比傳統(tǒng)建筑方式還要高，造成市場推廣困難。再次，對于標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化、工業(yè)化及設(shè)計(jì)建造一體化的建筑工藝及技術(shù)掌握不足，不能有效達(dá)到構(gòu)件生產(chǎn)工業(yè)化、現(xiàn)場施工機(jī)械化及整個(gè)過程信息化的目標(biāo)。最后，傳統(tǒng)建筑行業(yè)管理制度及相關(guān)規(guī)范并沒有達(dá)到對裝配式建筑各環(huán)節(jié)的有效引導(dǎo)、規(guī)范化監(jiān)督，也沒有形成必要的行業(yè)質(zhì)量、安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)裝配式建筑還在初級探索中慢慢前行。
2BIM技術(shù)
2.1發(fā)展進(jìn)程
建筑行業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式總體上經(jīng)過了三個(gè)歷史進(jìn)程，上世紀(jì)80年代以前，建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多采用手工計(jì)算與測量，然后繪制板化施工圖，不僅效率慢而且精確性比較低。進(jìn)入80年代以后，特別是90年代開始，計(jì)算機(jī)開始應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)的日常工作中，CAD將傳統(tǒng)手作設(shè)計(jì)移動到了電腦端，加快了設(shè)計(jì)進(jìn)度，但是依然無法擺脫結(jié)構(gòu)畫圖的命運(yùn)，隨著BIM技術(shù)的應(yīng)運(yùn)而生，讓建筑物各模塊甚至構(gòu)件的快速成圖、聯(lián)動修改、三維可視化預(yù)設(shè)與操作成為可能，不僅大大提高了設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度和效率，而且推動了建筑設(shè)計(jì)與施工建造的一體工業(yè)化進(jìn)程，為裝配式建筑的快速發(fā)展提供了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。
2.2BIM技術(shù)簡述
BIM即建筑信息模型，是一種以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型［1］。BIM技術(shù)的有效實(shí)施必須建立在成熟的數(shù)字化資源共享技術(shù)和完善的共享機(jī)制的基礎(chǔ)上，并以貫穿建筑全生命周期的整個(gè)過程為目的，包含建筑物所有信息的精準(zhǔn)匯總(包含規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維和拆改)，以此對工程整體及其設(shè)施、模塊進(jìn)行實(shí)體和功能性的完整表達(dá)。BIM技術(shù)目前在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域涉及較多，并逐漸朝著建筑施工和運(yùn)維階段發(fā)展，隨著該項(xiàng)技術(shù)的成熟和經(jīng)濟(jì)效益的凸顯，BIM技術(shù)也將貫穿于建筑行業(yè)的全過程。
3BIM技術(shù)在裝配式建筑中的具體應(yīng)用
3.1建筑設(shè)計(jì)
第一，建筑方案設(shè)計(jì)。要結(jié)合建筑項(xiàng)目的外部條件、成本預(yù)算、產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)、建設(shè)規(guī)模、項(xiàng)目定位及裝配工藝(混凝土結(jié)構(gòu)裝配式、機(jī)電裝配式)等內(nèi)容，以達(dá)到對預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)、加工、裝配的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，并確定最佳的BIM技術(shù)實(shí)施方案。第二，建立BIM數(shù)據(jù)模型。主要確立BIM模型的深度，其確立必須符合相關(guān)設(shè)計(jì)要求，并要足夠精細(xì)無冗雜，一般建筑業(yè)涉及的模型深度需要包括建筑的層數(shù)、高度、基本功能分隔構(gòu)件、基本面積、主體外觀形狀、構(gòu)件的尺寸及相關(guān)定位信息、建筑設(shè)施的尺寸及其定位信息、建筑細(xì)節(jié)的尺寸及其定位信息、場地相關(guān)具體信息、綠化的相關(guān)具體信息等。第三，對構(gòu)件進(jìn)行科學(xué)拆分。需要根據(jù)構(gòu)件的功能和受力的相關(guān)性能參數(shù)，達(dá)到對垂直構(gòu)件、水平構(gòu)件和非受力構(gòu)件的拆分工作，為了實(shí)現(xiàn)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化和模數(shù)化的要求，強(qiáng)化構(gòu)件的功能及性能指標(biāo)，在拆分構(gòu)件時(shí)必須依照規(guī)格量少、組合數(shù)目多的實(shí)施依據(jù)，結(jié)合不同構(gòu)件的受力、制作、運(yùn)輸、吊裝、配筋構(gòu)造、連接和安裝施工的合理化要求，達(dá)到對構(gòu)件的合理化拆分。第四，預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)。主要是墻板類的構(gòu)件和梁、柱構(gòu)件的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，并全面考慮構(gòu)件的吊裝、運(yùn)輸及加工能力，對建筑中的降板、異形、開洞、預(yù)留孔、埋件等，依據(jù)傳統(tǒng)的二維圖紙深化成BIM三維模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)，并達(dá)到對于各構(gòu)件的連接碰撞測試，優(yōu)化各構(gòu)件的性能參數(shù)，達(dá)到有效的聯(lián)動修改，確保構(gòu)件及其銜接處的合理、安全［2］。
3.2部件的生產(chǎn)管理
BIM能夠?qū)崿F(xiàn)對部件的工廠數(shù)字化生產(chǎn)和信息化管理，達(dá)到對設(shè)計(jì)信息的數(shù)據(jù)化管理與操作、預(yù)制構(gòu)件的計(jì)劃排期生產(chǎn)與進(jìn)場安裝、可視化的功能及性能銜接預(yù)設(shè)、實(shí)時(shí)聯(lián)動優(yōu)化修改、生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化控制等，通過與設(shè)計(jì)模型和構(gòu)建樣圖數(shù)據(jù)信息的無縫銜接，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息的有效識別和自動加工。全過程無須圖紙環(huán)節(jié)，全部進(jìn)行信息化交付，并有效減少二次錄入，提高了準(zhǔn)確度和效率。在自動加工過程中，BIM技術(shù)根據(jù)已經(jīng)優(yōu)化的設(shè)計(jì)信息，智能化完成畫線定位、模具擺放、混凝土澆筑振搗、養(yǎng)護(hù)及翻轉(zhuǎn)吊起等一系列生產(chǎn)工序，并將生產(chǎn)加工的具體信息錄入強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，便于生產(chǎn)過程、裝配過程及后期運(yùn)維過程對于具體信息的有效查詢。
3.3鋼結(jié)構(gòu)拼裝校驗(yàn)
運(yùn)用BIM深化模型對鋼結(jié)構(gòu)尺寸和性能指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)化和信息化地控制，通過預(yù)裝系統(tǒng)和三維可視化操作，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)拼裝過程中自動化數(shù)據(jù)采集、模型優(yōu)化與維護(hù)、信息合理擬合、偏差分析等，達(dá)到對鋼結(jié)構(gòu)拼接的智能可視化校驗(yàn)［3］。同時(shí)整合對鋼結(jié)構(gòu)有效拼接的相關(guān)控制理論與模型參考，確立并優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)拼接標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑拼接過程標(biāo)準(zhǔn)化。
3.4施工協(xié)同管理
BIM技術(shù)將設(shè)計(jì)協(xié)同與施工協(xié)同有效銜接起來，達(dá)到整個(gè)建筑全生命周期的一體化發(fā)展，通過信息共享和協(xié)同工作，把過去設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工建設(shè)單位、運(yùn)維單位的工作進(jìn)行了合理化的融合，任何一個(gè)階段的工作都能從建筑整個(gè)周期的信息數(shù)據(jù)中找到最優(yōu)化的解決實(shí)施方案，不僅實(shí)現(xiàn)了裝配式建筑從建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、裝修的協(xié)同一體化設(shè)計(jì)，還極大提高了建筑施工效率、品質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)。
4結(jié)語
裝配式建筑逐漸成為我國建筑行業(yè)發(fā)展的主流，裝配式建筑需要BIM技術(shù)的強(qiáng)大支撐與積極深化，不斷將BIM技術(shù)應(yīng)用至裝配式建筑的設(shè)計(jì)及方案優(yōu)化中，并逐步朝著施工及運(yùn)維階段擴(kuò)展，達(dá)到對整個(gè)建筑生命周期全過程的信息化把控，不斷推動我國建筑智能化、綠色化和一體化的發(fā)展進(jìn)程。
參考文獻(xiàn):
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