装配式建筑绿色施工中bim综合应用研究

装配式建筑绿色施工中bim综合应用研究

发表时间：2020-04-08T03:23:57.093Z 来源：《防护工程》2020年1期作者：林丽萍

[导读] 如今，在社会经济高速发展过程中，在建筑领域引进了诸多先进技术，BIM技术就是其中之一。

湖南城建职业技术学院湖南湘潭 411201

摘要：如今，在社会经济高速发展过程中，在建筑领域引进了诸多先进技术，BIM技术就是其中之一。建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是面向工程建设的新兴工程实施技术，是实体工程的三维化展现、数字化表达，是保证各专业协同作业的统一公共数据条件，是各分析软件的公共载体，是可以进行工程全生命周期管理的信息数据基础。预制装配式建筑绿色施工，是在遵循绿色理念的前提下，采用预制装配方式，降低施工过程对环境的影响，节约项目建设资源。当前，预制装配式建筑绿色施工方式在房建系统中应

用较为广泛，但在市政水务工程建设中的应用较少，这源于市政水务工程项目载体的特殊性和负载的要求。通常的市政水务工程，如自来水厂、污水厂、泵站等，其载体均为水体，对结构的水密性要求高，结构的荷载要求高且相对复杂，给预制装配式建筑绿色施工的方案设计和施工过程均带来难度。因此，在预制装配式建筑绿色施工水务项目的应用过程中，BIM对方案的优化设计、施工前期的合理组织、施工过程的有效管理等尤为重要，也是绿色施工能够实现理想效果的前提。

关键词：装配式建筑；绿色施工；bim综合应用

引言

改革开放以来，我国建筑行业持续发展，至今，我国建筑领域已经走在国际建筑企业的前列，建筑市场前景可观。然而，建筑行业仍旧存在劳动效率低下、资源消耗率较高、管理方式粗放等问题。BIM技术为我国建筑工程施工管理指出了一条新的发展道路，同时，装配式建筑在一定程度上能够提高劳动效率和施工质量。BIM是基于“三维模型”的信息集成技术，该技术能够将工程设计方案转化为和实物相近的三维模型，同时纳入结构信息、质量信息、造价信息、材料信息等，工程各参建方可基于“BIM”平台实现工程协同管理。目前，BIM技术在我国建筑行业的应用已经取得了一定的成果，但是仍有相当一部分从业者不了解BIM技术的应用方法。本研究对装配式绿色施工过程中BIM技术的应用进行了详尽论述。

1BIM技术的本质特征及社会需求

1.1BIM技术的内涵特征

BIM技术是现代建筑工程施工的重要支撑，其基于计算机软件构建三维立体图形，并在建设资源信息整合的基础上，为实际工程建设提供了有效指导。传统施工中，工程测绘及设计信息通过平面设计图纸进行表达，然而随着工程规模的扩大，平面图纸无法囊括所有的建筑物设计的数据，这使得在工程数据表达中，需要进行平面设计图纸的层级化表达。现阶段，工程项目数据较多，类型丰富，在图纸层级化设计中容易出现数据疏漏现象，影响工程建设质量。BIM技术基于现代信息技术产生，其将所有工程资料输入计算机软件模型，并由此形成三维立体模型，有效地保证了工程设计的完整性，这为工程建设提供了较为精确的理论指导。从BIM技术特征来看，构建三维立体模型是其技术应用最突出的特征。同时，BIM技术还能构建较为完整的信息逻辑网，该逻辑网络包含了较多的信息内容，如建设内容、工序和建设要点、材料特征、管理信息、碰撞检测等内容。通过这些设计、建造、管理的数字化管理，工程资料更加全面，其集成管理程度更高，有效地提升了工程建设效率，减少了工程施工风险。

1.2BIM技术社会需求分析

BIM技术的发展与应用与社会发展需要密切相关。现阶段，质量、进度与效益是建筑工程管理的三个基本层级。就质量管理而言，当前工程项目对于建设内容、技术信息和数据一致性的依赖程度不断提升，BIM技术能基于信息模型，进行各项施工内容及技术的相互关联，其构建了庞大且缜密的数据信息网络来捕捉施工过程可能产生的质量问题，这有效地保证了工程建设质量，满足了当前工程建设质量管理需要。在工程管理中，所有的数据均在三维模型上展示，这使得各部门的数据具有一致性，其极大地节省了工程数据录入及传输效率，并实现了施工节点的清晰安排，有效地保证了工程进度管理质量。

2装配式建筑绿色施工中bim技术应用中存在的问题

2.1设计与生产、施工的脱节

装配式建筑在国内发展较快，技术体系繁多，对建筑结构设计有不同的要求，而传统设计人员对装配式技术体系不够了解，也没有充分考虑预制构件生产企业的设备条件、预制工艺及现场的装配工艺，仍然延续以往的传统设计思路，造成拆分后的构件规格不够标准化、模具重复利用率低、生产施工埋件考虑不全、生产施工效率低等一系列问题，无疑增加了项目成本，无法体现装配式建筑的优势。

2.2BIM建模的高成本与低利用率

BIM模型的建立耗费大量的人工，而目前大部分只用于整个建设过程中的某个阶段，并没有做到完全利用，导致投入产出不成正比，经济效益并不明显，相反给企业和项目造成额外的负担。也有个别企业将已有构件深化图纸翻成BIM模型，仅用于对外三维展示、宣传，

无疑增加了企业的成本，也是BIM技术应用的一个误区。

2.3BIM软件间数据的交互性差

BIM技术涉及装配式建筑的设计、生产、施工、运维等多个阶段，目前不太可能通过单一BIM软件完成，需要不同阶段、不同专业的BIM软件间相互配合，这就涉及BIM数据的交互性。虽然大多数BIM软件公司都宣称能通过IFC、API等格式与其他BIM软件相互转换，但效果并不理想，存在部件无法完全导出、属性无法识别、数据丢失等一系列问题，导致不同功能模块重复建模，信息也无法准确流通。

3工程概况

某污水处理厂提标改造工程对象为专业地下污水处理设施，设置了地下两层结构。上层为空箱结构，作为巡视操作层，下层为水池结构，空箱顶板上覆土约0.5～2.0m，进行绿化，形成大片绿地景观。结构内含有生物反应系统、高效反应系统、深度处理系统，同时包含鼓风机房、配电房、泵房等。基坑开挖总面积约15万m2，基坑尺寸263m×289m，东西向最长处约289m，南北向最宽处约263m。基坑平面形状总体呈矩形，基坑开挖深度12.8～15.8m。根据地下污水厂结构和自身使用功能的特点，设计将上层箱体部分作为装配方案的实施部分，采用装配整体式解决方案，外壁部分、柱采用现浇，梁板采用叠合梁板，梁柱节点连接、池壁与顶板连接均采用湿连接。考虑施工吊装方面的要求，单根构件重量控制在5t以内，便于运输和吊装作业。鉴于顶板的荷载较大，沿横向需设置次梁，保证预制板与梁搭接，通过后浇叠合层，形成装配整体式结构。

4装配式建筑绿色施工中bim综合应用

4.1施工准备阶段

装配式建筑工程施工构件的施工流程与传统建筑工程略有不同，就技术难度而言，装配式工程的技术难度更高，也带来了一些新问题，如构件安装顺序冲突、构件位置配装等。在预制钢筋混凝土构件的安装中，常出现钢筋打架、套筒位置对中困难等问题，不能通过传统的施工办法进行处理，需要重新调整构件的安装顺序。在信息化技术和建筑行业整合的大背景下，建筑工程中各个参建方的协同运作会成为行业发展的主要趋势，但是暖通、强弱电等机电控制专业的碰撞问题无法通过传统的CAD图纸所反映，装配式建筑在施工过程中，若出现管线打架、构件位置和孔洞位置偏差等问题，必然会造成返工，大幅度增加造价。BIM技术通过BIM模型可在前期检查管线碰撞问题和构件碰撞问题，设计图纸更为直观，且能够纳入时间等要素信息。BIM在施工准备阶段的应用表现如下:

第一，施工准备阶段。工程中的不同专业可在同一个平台上进行模拟，找出各个施工节点存在的问题，如“构件高度会对消防管道安装造成影响、孔洞位置预留不合理”，在施工准备阶段就解决了不可预见的碰撞问题;第二，BIM模型对于构件的展示更为直观，能将施工过程全面展现出来。一些重点、难点施工环节，可在BIM技术平台上有针对性地显示，同时可预测在某个施工阶段劳动力、材料、资金消耗情况，设备占用情况等，为各个专业编制完善、合理的施工方案奠定了坚实基础;第三，装配式建筑若是构件安装顺序不合理，就会出现严重的返工问题，增加工程的造价，利用BIM技术能够区分具体施工环节、工作面的施工内容，有针对性地制定施工计划，保证各项工序的安排更为合理，确保在实际施工过程中有详细的进度计划可供参考借鉴。

4.2方案优化设计

项目顶板区域设计采用预制装配式叠合板+预制梁，梁节点处采用现浇模式(图1)。通过BIM建模发现，鉴于结构荷载需要，结构配筋导致主次梁与柱子相交节点处钢筋过密，混凝土骨料无法通过，现场浇筑及振捣无法到位，施工难度大，质量难以保证。项目通过BIM建模，优化节点处的配筋方案比选，采用节点预制方式，将方案优化为顶板区域，采用预制装配式叠合板+现浇梁，主次梁预制节点与预制装配式顶板(图2)。通过工程实体外采用与原设计1∶1等比例大小的构件建造3m×2m单跨的实验结构，对构件进行压载试验。实验数据表明，优化后的设计方案相关结构荷载满足原设计方案要求，效果良好。通过BIM模拟建设方案中相关构建的吊装等施工过程，提前发现了施工中存在的难点，对难点进行针对性方案优化。鉴于吊装的难度，优化预制节点构件，在保证质量的前提下，取消叠合板四边胡须筋，增加挑梁，从而方便了吊装，缩短了工期，效果显著。

图1节点现浇模式图2节点预制模式

4.3施工布置

项目中仅北部箱体设计规模25万t/d，工程涉及50万m3的土方，施工区域平均落深14m，施工过程中有大量的工程车辆进出场地，在有限的施工时间内，预计每小时有45车次的通行频率。因此，合理布置施工现场和进出通道，将对工程施工效率产生重大影响。项目在施工布置前期，利用BIM模拟现场设施布置，合理设置入坑通道和施工便道;结合场地和便道设置，布置各项工种的加工区域，促使场地整体布置更加合理，施工过程更加流畅。装配式建筑绿色施工过程中预制构件的进场速度、预制构件的堆场设置、构件短驳及吊装等，都将影响