装配式建筑虚拟施工中BIM技术的应用

程卉，崔剑锋

（长江三峡技术经济发展有限公司）

1 前言

虽然装配式建筑正在大规模展开，但要想确保施工精度并非易事。当前与装配式建筑有关的各类构件都无法进行二次处理，所以在操作过程中一旦出现问题则只能选择重建，但多数构件都是通过采用预制的方法而得，所以必须达到精准建模的效果。基于BIM技术，可以创建出工程模型，由此做出相应的深化设计，寻找到其中的问题并提前进行补缺补漏，通过对施工过程的反复模拟可以良好地控制实际施工进度，带来的精确度也得到了保障。

2 装配式建筑虚拟施工的关键及分析

2.1 装配式建筑工艺及BIM技术

装配式建筑是将在工厂加工制好的构件运至施工现场，通过装配式连接方式进行拼装的建筑[1]。装配式建筑推广的难点是施工单位的施工精准度，装配式建筑构件具有不可重复利用的特点，一旦发生错误只能重建，然而大部分构件又是事先预制好的，因此需要精准建模。利用BIM技术针对设计单位提供的模型进行进一步的深化设计，检查错漏碰缺，在施工前对施工进行模拟，对关键部位的施工反复模拟，最后制作施工进度计划实时监控实际施工进度，保证施工的精确度，确保工程顺利竣工。

2.2 BIM技术虚拟施工应用

关于虚拟施工，是建立在虚拟环境的基础之上，引入了5D以及ND技术，能够对建筑工程方案进行处理，展开可视化模拟操作，围绕技术可行性等多个方面展开分析，将其作为后续施工的基本指导。

BIM技术的良好运行需要得到相关BIM软件的支持，诸如Revit等都是行业内较为流行的软件，其可以围绕建筑工程施工展开模拟处理。借助于Revit，可以具有针对性地创设出有关于结构以及机电专业的模型，在此基础上做出分析，寻找到其中的冲突部位。与此同时，Revit具有高度的开放性，可以实现与其它软件地连接，从而达到数据共享的效果。除此之外，Navisworks也是尤为关键的软件，其能够协调冲突碰撞现象，深度发掘存在于工程中的问题。依托于该软件，可以创建出施工进度表，以形象化的方式描述施工进度，同时具备三维动态展示的功能。将上述两大软件结合使用后，能够实现虚拟模型构件、进度分析以及碰撞检测等多方面的功能，进而为现场施工提供有力指导。

3 BIM技术在装配式建筑施工中的应用

在建筑工程的规划阶段，BIM技术可以为现状建模、撰写规划方案材料、成本预算、阶段预算、场地分析等方面提供技术支持。而到了项目的设计阶段，二维的结构施工图纸的信息的读取和理解具有一定的难度，不利于施工人员全面理解施工图，需要和设计人员反复沟通确认，一定程度上延长了施工周期，降低了施工效率。基于二维图纸的模型信息的基础上，对装配式建筑建立受力结构三维模型，即进行BIM模型的建立，有助于施工人员尽快理解和消化施工图中的内容，及时发现并处理相关问题，从而提高施工效率[2]。因此，应在对装配式建筑整体进行充分理解的基础上，建立BIM模型。在模型建立过程中，对建筑中钢结构连接的细节依据建筑结构专业施工图纸中的局部详图进行细化。

3.1 施工场地布置规划

考虑到施工后续的拆卸工作量，必须对现场临时设施做以合理地规划，由此降低拆卸工作量。对此，需要借助于Revit软件，围绕场地、建筑物等展开全方位地模拟，基于此途径可以帮助工程人员熟练掌握施工环境。在此基础上引入Navisworks软件，围绕衬砌等结构展开强度计算，得知其稳定程度。

3.2 施工进度的管理

基于BIM技术，可以规划出拟建项目的进度情况，在此基础上将其与BIM模型关联起来，确保工程能够依据指定的进度而展开。在整个虚拟建设环节，如果出现问题后则可以在第一时间做出修正。BIM施工进度条至关重要，其基于三维动画的方式呈现出来，能够帮助人员更为直观地了解到进度中的不足之处，做出针对性改正，可以从根本上避免材料浪费现象。如果多个施工计划在同一时间展开，此时则需要对施工进度模拟展开综合性分析，进一步得出施工进度计划表[3]。关于BIM施工进度模型，具体可见图1：

对图1进行分析可知，以计划进度为基本参考，如果实际进度超前于该标准，则会以绿色的形式呈现出来；反之，则对应为红色区域。基于此方式，有助于阶段费用管理工作的展开，进一步得出施工增值曲线，能够帮助工程人员做好进度与成本控制工作。

图1 基于BIM的施工进度管理

3.3 吊装技术分解及施工

在展开预制墙板的吊装作业时，诸如吊装顺序以及人员综合素质等均会对最终的操作结果造成影响，由此引发位置偏差过大等问题。对此，基于Revit可以完成对预制墙板吊装顺序的直观模拟，这需要使用到Animato功能，其可以创建出具体的场景，以集合单元为基准确定出对应的动画集。以构件起点位置为基准，将其定义为关键帧，从而展开构件起吊作业，在整个模拟过程中需要时刻捕捉到这一关键帧，由此得到吊装线路，综合参考工艺标准，控制好吊装速度，并确保外墙板的下放孔能够与钢筋连接筋达到相对齐的状态，在满足此条件后便可以将预制板外墙以缓慢的方式进行下放处理。经上述环节后，便可以得到与斜支撑以及L型连接片有关的动画集，并将板就位时间定义为整个动画的起点，在此基础上展开后续外墙的吊装施工。

4 碰撞检测

4.1 吊装构件碰撞检测

图2 钢筋与预制构件碰撞

为了确保构件在吊装过程中不出现结构碰撞等不良问题，需要围绕装配式建筑展开针对性碰撞检测。对此，以各楼层为基准，将不同楼层对应的预制梁以及墙板构件划定为同一集合之中，首先围绕集合内的所有构件展开检测工作，在此基础上再延展到集合外。对碰撞点进行分析，进一步明确其是否需要展开后续的细化分析处理。需要对膨胀点进行分类处理，当各构件位置处于正常状态时则可将其视为无效碰撞，此时没有必要展开修正处理；还有一种类型则是有效碰撞，其可以借助于调整孔洞大小而达到修正的效果[4]。

对此展开针对性分析，关于预制构件与梁内贯通筋构件的碰撞检测结果可见图2。对其进行分析得知，其中出现了明显的碰撞现象，所以有必要对碰撞部分的钢筋展开修正处理，以原始位置为参考，在此基础上将钢筋沿着正向上的方向移动5mm，做好此项工作后再次展开碰撞冲突检查，发现此时不存在构件碰撞现象，因此方案具有可行性，钢筋能够良好地穿过预制构件。

4.2 管线防碰撞检测

管线的防碰撞检测就是BIM技术在机电安装工程中对机电各专业的深化设计，首先工程项目需要构建建筑、结构的BIM模型，然后机电各专业在建筑、结构模型里面编辑各专业（强弱电、给排水、通风空调等）的单个专业模块，审核自身专业与建筑、结构有无冲突或重叠的部位；再将各专业的模块数据整合汇总在一个总的BIM模型中心数据库里面；最后将模型中心数据库里面的数据按照分析软件（Navisworks）生成碰撞报告，对有碰撞点的地方进行研究、审核并修改设计后再进行防碰撞检测，如此周而复始最终保证图纸的正确性，达到优化设计的目的[5]。

5 结语

综上所述，本文以装配式建筑为基本背景，将BIM技术引入其中，模拟出施工全过程状态。基于Revit等软件的综合应用，加之Animato功能，可以完成功能常见的创建，借助于关键帧来确定合适的吊装路线，并对各类构件做以集合划分处理，寻找到其中的碰撞点并做出调整，而后再次展开碰撞检测，由此明确方案的可行性，以期为建筑虚拟施工提供一些可行的指导。