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1、 基于BIM的装配式建筑施工应用管理模式研究 管晨舒（江苏工程职业技术学院，江苏 南通 226000）中国自改革开放以来，城市数量不断增加，城市的规模不断扩大。在此背景下，标准化的装配式建造方式可以更好地适应城市基础设施建设的需要。但是，在20世纪80年代以后，装配式建筑的发展却出现了停滞，并迅速被现浇混凝土建筑所替代1。21 世纪开始，中国城市化进程开始加速，传统的、低效的建筑产业已经无法适应城市化进程的要求。在我国经济迅速发展的同时，环境问题日益突出。而装配式建筑对环境影响小、工业化程度高、资源利用率高等特点，再次受到人们的重视。与传统的现浇式建筑相比，除多了一个预制构件的工厂制造环节外，
2、其设计的标准化和安装的专业化，使其在整个建筑生命周期的每一个阶段都具有显著的区别2。为此，应加速企业经营方式的创新，使其在我国建筑行业中更好地发挥作用。另外，受世界范围内建设信息化的冲击，最近几年，国家相继出台了多项鼓励建筑业应用BIM技术的政策。在装配式建筑中，利用BIM 技术，可实现信息的实时共享，以及先进的建模方法，从而提升施工效率，推动装配式建筑这一新的建筑形态得到更好、更快速的普及，帮助建设行业进入到新的建筑工业化时期3。BIM 技术在我国还处在起步阶段，如何将BIM 技术与装配式建筑相结合，是BIM 技术应用于装配式建筑的重要环节。针对以上问题，本文以BIM技术为基础，参考并吸收了
3、目前国内外关于装配式建筑在不同行业中的研究成果，并在此基础上，结合BIM技术在装配式建筑中的应用，提出了一种基于BIM 的装配式建筑设计方法，旨在探讨如何将BIM技术应用于装配式房屋的设计与建设4。1 项目概况某学校宿舍楼为装配式建筑项目，该宿舍楼位于学校的北面，西边是已有的宿舍楼，北边是学校的饭堂，东边是湿地公园；该住宅在建筑的设计中充分利用了周围的自然环境，将这四个部分联系在一起，形成了一个有机的整体。该住宅共6 层，不设地下空间，占地9129.92m2，楼高24.60m。每个房间都带有一个厕所，可容纳4人，宿舍楼共计能容纳906人。该工程是一个装配式的整体式钢筋混凝土结构，除了厕所和房顶
4、采用了现浇法，其余部分都采用预制施工方法，整个工程的装配式比例达到了58%。该住宅采用GIS住宅系统，即采用S（支承段）与I（内填料）相结合的方式，实现建筑结构耐久性、装配化、可移动、填料可替换等特征5。2 BIM的装配式建筑施工应用管理研究2.1 机电设计在该装配式宿舍楼的机电一体化设计中，重点是掌握预制构件的埋线位置，保证预制件的线位正确、箱体正确、预留洞口正确等。本项目包括暖通、给水、电气三大类，尽量将管线埋在预制构件中6。同时，电力设计师利用BIM 软件中的PKPM 来设计暖通、给排水。给水、排水管道按垂直管道相对集中的原则进行设计，并将给水、雨水、消火栓、排水管网等进行合理设置（如图
5、1 所示）。且在电气工程与结构工程相结合时，应在天花板上铺设管道，并在电气工程中提前设置预埋装置，以区别装配式房屋与传统的现场浇筑混凝土房屋。在机电一体化设计之后，可以利用该软件的三维可视化处理功能对线路、管道等构件进行设计7。图1 机电设计模型2.2 工程量统计针对装配式建筑工程量计算难度大等问题，本工程运用BIM技术对工程量进行统计。与现浇混凝土房屋相比，装配式建筑需要提前确定工程构件数量，并提供给构件制造商一份所需要的材料清单，便于装配式构件及时制造8。所以，在设计过程中，需要按照零件的类型、数目、材料等因素来确定零件的造价。由于本工程并没有达到100%的安装比例，所以在工程量的核算上要
6、注意区别现浇段与预制段。因此，利用BIM 技术分别进行了现浇式和预制构件的计算。在预制构件仓库里，不但要确定每个构件的几何尺寸，而且还要确定每个构件所使用的材质、配筋、附件等。所以，当一个构件被拆分后，该软件可以单独对每个构件的混凝土、钢筋、配件等消耗量进行估算，为该构件在制造过程中的原材料购买奠定基础。本工程浇筑单元总质量为15980.68kg，锚固板共需21个，且利用BIM软件可以计算钢筋重量，方便后期造价预算统计。该装配式建筑工程量统计结果见表1。表1 工程量清单统计2.3 施工模拟建筑施工模拟是利用BIM 系统中的虚拟现实技术，在建筑工程开工之前，建立一个建筑的可视化3D场景，模拟建筑
7、计划的实施过程，并可对目前施工和设计存在的问题进行研究，同时提出相应的改进措施，在此基础上提出相应的优化措施。施工模拟是将BIM技术与仿真技术相结合，将施工环境、施工机械、施工人员等以3D 模型呈现，对施工场地布置、施工工艺等进行更好的模拟。施工仿真技术具有以下优点：施工仿真。在施工之前，以3D 动态的形式将施工方案展现，可以很好地观察到不合理之处，并加以改善，尤其是可以对进度、成本和质量进行有效的控制8；协调项目建设计划与所需资源。要达到施工组织设计中的进度目标，就必须对施工实施中所需的设备、材料和人员进行协调。在工程建设过程中，由于受多种因素的影响，若能预先对工程建设项目进行仿真，就能更好
8、地协调工程建设项目的各种资源利用；对安全性风险进行准确的预测。通过对施工计划书中工地施工情况的仿真，能够提前发现工地可能存在的安全问题，并及时修正计划书，避免风险，最大限度降低因风险而造成的损失。在该工程中，施工企业主要通过施工仿真功能对施工进度、施工场地布置以及施工过程进行仿真，并通过BIM 技术对施工组织设计的合理性进行表述、推敲和验证。施工图纸设计完成后，施工方可以按照BIM 模型进行施工，并进行施工方案的编制。在前期，施工单位还可以利用BIM模型进行施工模拟，通过现场模拟，直观地展示施工过程，使施工方案得到优化，提高工作效率。在工程建设中，建设单位要实时反馈工程进度、费用等情况，适时更
9、新BIM 5D 模型，实现对工程资源的动态管理与控制，对工程的误差进行及时修正，最后将BIM的完工模型提交给业主进行验收9。2.3.1 施工进度模拟该工程是由建设单位在建设前的一个阶段，使用BIM项目管理软件进行制定。在制定施工计划时，要确定施工顺序、工程量、构件吊装顺序、工程工期、工作人员数量和机器数量。当项目进度计划编制完毕后，将其与BIM 建模技术相结合，从而得到一个可视化的三维模型。在BIM技术的基础上，采用四维建模方法，对项目实施方案进行多次仿真，并将仿真结果以动画的方式显示出来。在对施工进度进行仿真的过程中，施工单位可以发现可能存在的操作顺序错误和冲突问题，并可以对施工进度计划进行
10、修正，或者制定相应的对策方案，用来指导实际的施工，确保工程顺利进行。2.3.2 施工场地布置模拟建筑工地的布局主要是对工地道路、临时建筑、材料仓库进行合理的布局，保证工地建设的正常进行。该工程在设计工地时应该遵守三个原则：设计工地的时候要尽量简洁，尽量降低对工地的占用，并且要保证场容整洁、道路畅通；在工程安排中，要避免多个工种同时进行时出现互相影响的现象；工地安排人员进行现场布局，要保证设备摆放、材料堆放、临时设施搭建等符合经批准的建筑方案设计的需要。在已构建的3DBIM 建模基础上，对建筑工地进行3D 布局，并对塔吊、办公、生活区进行了合理的布局，解决工地场地的分区问题（如图2所示）。同时，
11、建筑企业可以利用BIM 建模与业主进行交流，确定施工现场的最佳位置，并根据工程实际情况，对工程进行优化设计。图2 施工方案模拟可视化分析2.3.3 施工工艺模拟在对重点难点施工方案、特殊施工工艺进行施工之前，施工单位可以利用BIM 模型对施工方案进行工艺模拟，从而找到施工方案中的缺陷，改进施工方案。通过对工程实例的分析，可以让施工人员对施工计划有一个更加清晰和准确的了解，减少施工中的失误，保证施工进度，提高施工质量。并可以根据不同的施工工艺方法，进行多次仿真，最后选择出最优的建造方法。在工程实践中，对于复杂的结构，可以利用BIM 3D 技术进行结构面的仿真，使结构面的设计成果与工程计划更好地呈现出来；为建筑工人提供快捷的技术支持，以降低建筑工人的工作难度及建筑工人的工作失误，保证建筑工程的质量与安全。3 结语通过对某学校宿舍楼的实例分析，详细阐述了BIM技术在装配式房屋中的运用。本工程将BIM技术从设计到施工的整个过程都运用到装配式建筑中，对BIM技术在装配式建筑中的运用进行了较为完整的阐述。结合实例，对BIM 在工程量统计以及建筑仿真等方面的运用进行了详细阐述。将BIM技术引入装配式房屋的设计过程，可有效降低设计者的劳动强度。且BIM技术在建筑工程中的运用可以有效降低建筑工程中的安全风险和工作差错，从而提高工程的质量和效率。 -全文完-
