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装配式建筑施工阶段的BIM技术应用研究
摘要:目前,我国建筑行业发展迅速,装配式建筑革新了建筑工程的施工模式,它以环保可持续、生产高效率、管理低成本被工程建设全行业所关注,无论是设计、施工,还是运维,越来越多的企业一改传统做法,选择这种新型建造模式。本文简要介绍了装配式建筑工程在我国的应用情况,提出BIM技术与装配式建筑施工可以进行有机结合,并产生优化效应,重点阐述了BIM技术在装配式建筑施工过程中的具体应用内容,认为BIM技术在装配式建筑施工中能够起到积极作用,应该被大力推广和应用。
关键词:BIM技术;装配式建筑;施工应用
引言
装配式建筑是我国建筑行业未来发展的主流趋势,但由于我国在该方面的发展时间较短,仍存在较多问题,需加大技术研究力度,以便完善装配式建筑,提高施工质量。而BIM技术的应用则为装配式建筑施工提供了新的技术支持,促进了装配式建筑施工的高效开展。
1BIM技术概述
BIM技术是一种较为先进的信息技术,以建筑信息为依托构建数字信息模型。BIM技术能够对有关的数据信息进行整合与分析,根据分析结果生成相应的模型,形成仿真模型运用至建筑工程中。BIM技术具有模拟性、可出图性、可观性、可优化性、协调性等显著特点,可以对施工现场的具体情况、施工人员的分配、施工中易出现的问题以及施工方式等环节提前进行科学呈现与调整。BIM技术还可以对施工的各个环节进行合理规划,标记施工过程中的重要施工点,方便施工人员选取最佳的施工方案。BIM技术还能够对工程的整体建筑模型进行风险评估分析,从根本上降低施工过程中的风险发生概率,确保整个施工过程的安全性与稳定性。
2装配式建筑概述
随着现代工业技术的不断发展,房屋可以像生产机械一样批量、成套地进行生产,即装配式建筑。从概念上看,装配式建筑是指在工厂中将建筑的结构构件进行标准化生产预制,并使用规定的装配工艺在施工现场组装构件进行装配施工而成的建筑。简言之,只需将房屋预制构件运至施工现场进行组装即可。通俗地说,它类似于“搭积木”——装配式建筑其房屋部件可全部在工厂内规模化预制生产,现场只需进行组装作业,能实现构件的工厂化预制以及房屋的现场装配化施工,是目前比较成熟的一种集成房屋体系,也是未来住宅建设大力发展的方向。从结构的角度上来看,预制混凝土结构和钢结构都是装配式建筑,包括中国古代建筑木结构中的榫卯结构等,都是工业建筑的重要组成部分。装配式施工中,预制构件可以大大提高整体的施工效率。其建筑构件由工厂进行生产,成本远低于传统施工建筑结构的生产,能降低施工成本,合理利用资源。除此之外,还降低了运输和施工的难度。目前来说,发展装配式建筑已成为了一种趋势,成为促进我国建筑行业持续发展的重要力量,同时也推动了现代建筑的可持续发展之路。
3BIM技术在装配式建筑施工过程中的应用
3.1预制构件参数化处理
装配式建筑中需要用到的构件有非常多的种类,为了方便对构件进行管理,提高构件精准度,需要使用BIM技术进行参数化建模。以叠合板为例,经分析构件组成,可建立关于叠合板的嵌套族,叠合板的零件如各类钢筋、预留预埋件、混凝土底板等作为子族;零件的合集作为父族;构件的信息以参数代表,在调用构件族文件时,将所需尺寸等信息导入文件中,即可生成所需构件模型。通过参数化建模建立产品族库,在搭建工程BIM模型时可以明显降低近似构件建模的工作量,同时方便统一修改某一种构件的参数。工程中的材料管理也可以依据构件库的数据进行,对构件库进行分类拆分,按照工程施工节点划分模型、统计材料表和工程量,为工程的精细化管理提供数据基础。
3.2材料管理
装配式建筑结构中,BIM技术的应用可方便施工材料的科学管理。以往在装配式建筑结构施工中,由于所需的构件材料较多,半成品、成品种类繁杂,随意堆放在施工现场内,导致现场混乱性加剧,阻碍了施工作业的开展。在整理这些构件时,由于数量、种类繁杂,需要消耗大量人力、物力,而且还容易因为疏忽导致构件受到不同程度的损坏,影响后期的使用效果。而引入BIM技术后,则可先对现场情况展开模拟,并结合工程项目的具体要求,对现场空间实行功能划分,预先设定好材料存放位置和空间,之后再借助系统软件分析,对所需材料实行分类处理,设计合理的存管方式。这样在材料进场后,也可直接摆放到预先设定好的位置,节省更多的资源和时间,也避免材料随意堆积带来的问题。另外,利用BIM技术,可对材料进场时间展开规划计算,灵活处理构件材料,以免长时间堆积。在BIM技术作用下,可加快构件材料的验收,并随着施工作业的改变,及时调整现场资源供应情况,降低危险系数。在施工完成后,施工方可以借助BIM软件统计施工过程中构件和材料的实际消耗量,还可以将构件和材料的计划用量与实际用量展开对比,为后续的材料管控打下基础。
3.3在规划施工和分析预算中的应用
由于装配式建筑工程施工处在露天环境,所遇到的施工影响因素较多,所以为了保证装配式建筑工程施工效果,施工设计人员还会利用BIM技术进行规划施工分析,严格控制装配式建筑工程施工过程中可能产生的施工变量,优化装配式建筑工程施工流程。通过BIM技术分析功能,装配式建筑工程设计人员可以进行施工现场还原,输入对应施工环境数据、交通数据模拟装配式建筑工程施工情况,分析装配式建筑工程构件生产、运输、组装过程中可能遇到的问题,综合全面分析装配式建筑工程施工过程时的内外部环境,以精准的施工现状还原控制施工变量和施工成本预算投入,保证装配式建筑工程施工效果和施工经济效益获取。
3.4在施工阶段的应用
(1)优化施工管理效率。生产和存储预制构件的工作量较大,消耗的人力和物力较多,极易出现安全质量问题。在此过程中使用BIM技术有利于构件验收人员对构件的参数信息进行直接读取,将读取的信息与电子信息表相对照,降低人工验收的工作量,使验收数量偏差降至最小。BIM技术能够对装配式建筑的预制构件进行科学管理,对预制构件的信息进行精准掌握。应用BIM技术可以提高建筑工程的工作效率,确保工程的安全平稳运行。(2)提高施工现场管理水平。装配式建筑施工的工艺比其他建筑施工的工艺复杂,机械化程度更高,需要施工单位在进行装配式建筑施工时高度重视安全问题,不断强化安全措施,保障施工安全。BIM技术可以模拟和仿真装配式建筑的具体施工过程,提前对施工过程中可能出现的突发事件进行处理和优化,以此降低甚至避免安全事故发生。BIM技术能够对工程施工人员、材料、场地、车辆的路线等环节进行管理和优化,提高装配式建筑工程的质量和安全性。
3.5在工程安全管理中的应用
传统的安全管理方式存在很多问题,并且与装配式建筑项目的实际施工情况不符,不能及时发现施工中存在的安全隐患。基于BIM技术的建筑项目安全管理,可以通过三维可视化模型对项目的现场施工环境进行综合分析处理,并通过模拟施工环节的工作,详细排查施工作业中可能存在的风险问题,对风险产生的原因和可能导致的危害进行分析,并且针对性制定科学有效的解决方案,提高建筑项目安全管理的预防、处理能力,消除安全隐患,实现建筑项目的安全施工。
3.6在装配式建筑运行维护阶段的应用
(1)提高设备维护水平。施工单位可以将BIM技术运用到装配式建筑工程的运行维护阶段,借助该技术建立自己的设备运行维护系统。BIM技术具有应急管理和资料管理等众多先进功能,建筑物起火时,消防人员可以直接对BIM信息系统中的构件数据进行提取,以最短的时间判定火灾发生地。BIM技术还可以为消防人员提供科学有效的灭火方案,帮助消防人员灭火,降低火灾发生的频率。BIM技术还具有调取设备信息和预制构件的功能,有利于工作人员进行工程的维修和维护工作,明显提高工作效率。(2)实现有效的质量和能耗管理。在建筑的运行和维护阶段使用BIM技术,有利于工作人员精准、快速获取施工过程中各构件的全部信息,施工过程中的任何环节出现质量问题,运维管理人员均可以借助BIM技术在第一时间查找发生问题的根本原因,对高耗能设备进行精准定位,再借助该技术的优化功能对出现的问题进行维修,有效管理工程的质量和能耗问题。
结语
综上所述,将BIM技术应用在装配式建筑工程施工中,二者特性的有机结合可以形成诸多优势,助力工程项目的高质量施工。首先,可以利用三维模型对各施工节点的情况进行可视化模拟,便于项目的各参建方及时了解流程和现场情况。其次,在预制装配式结构构件中,用BIM进行深化设计可以提高预制构件的精确度。再次,基于BIM信息模型可以实现管线综合的碰撞检查,可以避免返工、修改、延误工期等情况。最后,应用BIM技术进行各专业协同作业,可以进一步细化施工管理工作。
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