基于BIM技术的装配式建筑吊装施工分析

渠东迪

中核机械工程有限公司 浙江 嘉兴 314300

引言

传统建筑工程受到工艺流程限制，需要制定完善的组织设计，并配合各类人力以及机械，随着现代工业技术的快速发展，在二十世纪初装配式建筑引起了社会较大关注，并于六十年代中期得以实现，首先在欧美以及苏联等国家率先尝试，装配式建筑打破了传统的建筑流程，具有生产成本低，建造速度快等优势，但是早期的装配式建筑外形较为单一，随着设计理念以及建筑工艺的提升，现代装配式建筑具有样式多元化特点，但是由于装配式建筑在吊装施工过程中会受到现场空间问题限制，各类构件在吊装过程中可能产生碰撞或施工空间不足等情况，不仅妨碍施工进程同时也可能造成安全隐患。在装配式建筑施工过程中应用BIM技术，不仅可以让施工工序更加直观化、透明化，而且可以通过信息分析找到工程漏洞，但与此同时也要求相关施工单位及技术人员了解吊装施工流程，并通过整体性的拼装计划优选吊装方案，以保证工程进度以及工程质量。

1 BIM技术与装配式建筑概述

1.1 BIM技术内容以及特点

BIM全称为Building Information Modeling，又被称为建筑信息模型，是基于现代计算机技术的基础上所衍生进化而来的建筑三维模型系统，改变了传统的建筑二维设计图，让建筑内容以更加直观以及立体的方式呈现在人们眼前，不仅能够为建筑整体规划、前期设计以及中期施工提供重要帮助，同时BIM技术具有协同性以及模拟性等优势，在施工前就可为现场管理提供重要信息，帮助漏洞修补，是施工实践作业的重要信息化指导工具，同时可以根据不同参数将不同建筑施工管理方式进行横向对比，查找出各类施工方案的优劣内容，为提高施工效率、降低施工成本提供了更多的可能性[1]。

另外，BIM技术更加强调分析建筑物的全寿命周期，不仅仅是针对某一环节进行优化，而是从多角度将主体利益链条进行架构，包括承包商、设计所以及业主等，同时各方也可以针对BIM模型进行信息共享，根据各方需求找到最佳解决路径，极大地节约了建筑成本，同时对于提高工程应用价值具有深远性影响[2]。

1.2 BIM技术与装配式建筑分析

随着我国城镇化建设脚步逐渐加快，城市土地资源呈现出紧张态势，常常需要在狭小的空间内进行建筑施工布置，对施工单位的工艺手法提出了更高要求，而且还对施工安全管理提出了更多考验。装配式建筑在一定程度上比传统建筑模式更加节约空间，很多建筑配件都可在工厂完成加工，只需在施工现场进行拼装浇筑，具有成本低、能耗少、质量高等诸多优点，是目前建筑工业化发展的重要趋势，但是装配式建筑需在现场提高建筑构建的吊装精度，主要难点是工艺流程复杂、构件数量多以及碰撞产生的安全及质量问题等，而BIM技术恰好可以利用其模拟性可视性直观性的特点，对比吊装施工方案、合理分配机械及人类资源[3]。

2 BIM技术下装配式建筑吊装施工重点

2.1 BIM技术下的装配式构件检测

建筑工程所使用的构配件大多属于刚性结构，因此在运输过程中容易发生磕碰以及颠簸，导致构件精度出现偏差，从而影响后期的装配吊装，不仅会造成构件返修或质量问题，同时还会影响施工进度，因此施工单位在装配式建筑施工过程中要做好构件检测工作，在确保构件完整性的基础上进行吊装施工。传统的构件检测工作不仅效率低下，而且常常由于检测误差等问题造成装配不合理，而BIM技术可以与当前的三维激光扫描技术相融合，使构件检测精度得到有效提升，同时也可以建立空间坐标体系，将建筑物中的构配件建立三维虚拟模型，并与设计图纸进行对比，了解二者之间存在的差异性，不仅有效提高了装配式构件检测精度，同时还能为现场装配施工机械提供操作空间数据，有效提高了工作效率及质量[4]。

2.2 BIM技术下的吊装场地规划

随着当前施工规模的增加以及市场需求的不断增长，装配式建筑构件呈现出规模化、大型化以及复杂化的趋势，但是由于城市空间资源有限，很多施工现场受到限制，如果不能合理进行场地空间规划，那么可能造成后期施工的不顺畅，相应的施工企业应提前对施工现场进行合理规划，强调吊装施工的前瞻性和精细性，既要考虑各类不同构件的堆放部位以及堆放顺序，同时还要考虑塔吊运行部位以及起吊角度等影响因素。BIM技术通过对现场空间的虚拟建模，分析整个施工流程、寻找到最佳的工具方案，可以有效地避免返工问题，从而在侧面也降低了施工成本。一般而言，相应的技术人员要对施工现场进行实地考察，按照标准比例尺进行设计，考虑施工道路以及构件堆放分区，并利用模拟建模分析施工各类参数，保证塔吊吊臂覆盖所有加工区域，同时要深入考量可能出现的碰撞问题，通过数据优化提高场地布置的合理性，为实际装配施工做好铺垫[5]。

2.3 BIM技术下的吊装施工模拟

吊装环节是装配式建筑中的重点，而且构件拆分后数量众多，需考虑吊装位置以及吊装顺序，如果吊装精准度不能满足要求就容易造成构件互相碰撞或构件与塔吊发生剐蹭等问题，不仅会造成施工现场安全及质量问题，而且严重拖延施工进度，甚至会造成返工等现象。在吊装施工过程中运用BIM技术需针对各构件拆分后进行统计，通过计算机模拟不同构件的吊装顺序，采用横向对比方式探讨不同吊装施工方案的实施效果得出最佳路径，建议运用动画技术对施工过程进行模拟，并组织设计方、施工方、业主方等进行会议讨论，在会议现场各方可提出自己的意见，并集体讨论如何调整方案，让吊装施工方案趋于合理，提高吊装施工的可行性[6]。

3 BIM技术下的装配式建筑吊装施工实例

近些年来随着人们对于建筑多元化需求不断增长，商住两用型公寓成为目前城市市场较为热衷的建筑对象，本文以某商住公寓项目为例分析装配式建筑吊装施工的BIM技术应用，此类建筑多以剪力墙以及框架结构为主，其预制构件包括建筑楼板、建筑墙体、预制楼梯以及阳台板等，但是由于施工现场空间有限，需要对各类吊装构件进行合理分配，注重材料堆放位置以及吊装施工方案的科学运用，同时也要求相关技术人员了解BIM技术与实际施工的融合性，下面从场地规划以及实际施工两方面进行实例分析。

3.1 场地规划

首先，相关技术人员应针对施工现场地形特点以及构件类型进行模型编辑，并绘制预制构件详图，保证后期规划的准确性，整个流程主线应该以工程进度为基础，按照流程进行构件装车、运输以及卸载，并规划好相应施工运输地点，尽量减少后期构件的移动距离。其次，构件的生产虽然可以集成化加工，但是由于施工现场空间有限，可以按照施工顺序进行堆放，保注重同一空间地点的材料堆放清单及顺序，应对每一个时间段上的空间，碰撞点进行完善优化，确保施工顺序顺利进行，这也是从侧面降低施工成本的重点环节[7]。最后，本文所描述的商住两用型公寓属于高层建筑，因此建议选用QTG25（3506）塔吊，其调配工作幅度为2.5m至35m，相关技术人员应将现场构件数据以及塔吊设备参数输入到BIM软件当中中一般建议将构件堆放数量控制在1至2层，根据实际施工特点，选择塔吊的安装区域，保证塔臂操作范围可以覆盖整个建筑[8]。

3.2 实际施工

相关技术人员利用BIM技术模拟吊装施工流程，并以动画形式导出，建议在方案探讨会议上将其进行展示，并更多的了解其他相关方的建议及质疑，也可以充分利用互联网技术进行在线视频探讨，打破时间与空间限制，给更多的技术参与人员提供方案交流平台。本文以商住两用型工艺预制楼板为例探讨BIM技术的实际施工应用。首先，在构建BIM虚拟模型时，要对楼板参数进行多次审查，以保证后期3D模型的精准性，同时还需要施工单位应用revit软件完成楼板搭建，并制成相应的吊装动画视频。其次，要将楼板吊装作为起始帧，并模拟标准层楼板的整个吊装流程，在吊装过程中需配合施工注意要点进行标注，在关键帧画面上构建吊装路线，值得注意的是在楼板吊装过程中，在距离吊装位置50cm时将构件停止移动，并再次复核各部位偏差，在满足要求后缓慢下降，并观察楼板与支撑墙体的连接钢筋是否对齐，整个吊装重点过程要根据实际情况制作动画，及时为各方工作流程探讨打下基础，同时也是为后期技术交底做好铺垫。

最后，该商住两用型公寓部分楼层为loft结构，因此有部分楼板为悬挑形式，上述动画模拟还需针对悬挑楼板进行流程制作，强调悬挑梁与悬挑楼板的搭接过程，建议以悬挑板就位时间点作为开始帧，上述流程完成后可重新选择楼板进行继续吊装施工[9]。

4 结束语

综上所述，装配式建筑具有传统建筑无法比拟的优势，各类施工部件都可在工厂完成加工，不仅有效保证了构件质量，同时也缩短了建筑施工工期，但是构件的预制需在精度较高的条件下完成吊装施工，否则可能造成构件与构件或构件与设备之间发生碰撞、剐蹭，不仅严重影响构件质量，同时也为施工现场埋下了安全隐患。运用BIM技术能在一定程度上将施工流程以及施工方案进行可视化展现，尤其在装配式构件检测、吊装现场规划以及吊装施工模拟等环节具有优势，因此相关施工单位以及技术人员应充分意识到BIM技术的特点，并针对装配式建筑施工需求进行虚拟展示，为实际吊装工作提供优化方案改进路径，同时也为我国的建筑行业可持续发展不断的探索和创新。