BIM技术在装配式建筑施工中的应用

叶王策

安徽省中煤拂晓建设工程有限公司 安徽 宿州 234000

1 装配式建筑虚拟施工关键及分析

1.1 装配式建筑工艺

分析装配式建筑工艺发现，此类建筑主要以工业化生产方式为主，涵盖了标准化设计、工厂化生产、信息化管理和装配化施工等，和传统建筑施工相比之下，此类建筑集聚节能、降耗和环保等功能。在施工的过程中，需要结合施工进度和构建存放需求，将预制构件存放到安装现场，结合吊装顺序，需要吊装支撑构件和外墙板，在此基础上安装墙板连接构件，完成板缝处理后，再安装叠合梁，在该吊装工艺中，需要采用夹具进行固定。在内墙板构件安装的过程中，需要结合固定的编号进行安装，此后，在剪力墙和柱混凝土浇筑的过程中，浇筑方法选择分层浇筑。完成浇筑后，需要分析浇筑强度，满足强度规定后，再将模板和斜支撑拆除。为提高构件的稳定性能，还需优化叠合板顶支撑搭设工艺。完成上述工艺后，需要对楼面板混凝土进行压光处理和浇捣。

1.2 BIM技术虚拟施工应用

通过分析虚拟施工的基础，主要以虚拟环境为主，借助5D技术模拟建筑工程施工方案，需要从时空等多维角度进行可视化模拟，项目工程开工前，需要分析和模拟复杂结构的施工方案、技术等，并借助这种方式来指导现场施工。

通过对BIM技术进行分析，技术基础是BIM软件，在建筑施工全过程中，需要借助Revit、Navisworks Manage等软件构建模型，同时还要做好施工模拟。通过对机电、建筑和机构模型进行分析，模型构建需要利用Revit软件，完成模型构建后，还要对其性能进行分析，有效检查施工构件之间存在的冲突。此外，可以借助该软件与其他软件的链接作用，满足数据交换处理需求。在BIM技术中，Navisworks属于核心部件，可以借助该核心部件来做模拟仿真和工期优化，同时还能协调构件之间的冲突，及时解决潜在问题。此外，设计者可以借助Simulate和Navisworks Manage来精确设计概念，同时还需针对性创建施工进度表，采用该表来准确反映施工进度，施工前，需要展示模拟全过程，模拟方法可以采用三维动态形式。有效结合Revit和Navisworks，可以有效融合施工进度、虚拟模型构建和碰撞检测等，对现场施工指导具有重要作用[1]。

2 BIM技术在装配式建筑施工应用

某项目建筑面积约69 803.74m2，项目结构整体剪力墙结构。在该项目中，1-4#楼：地下2层为传统现浇结构，3～12层为装配式结构；5#楼：地下1层为传统现浇结构，2～13层为装配式结构。项目结构主要以剪力墙、凸窗、楼梯、非承重混凝土外墙等为主。

2.1 施工场地布置规划

为降低后期施工拆卸率，需要合理规划现场临时设施，同时还需科学选择施工机械。在施工过程中，需要对场地、塔吊、二次砌体等进行模拟，模拟软件可以采用Revit软件，通过模拟的方式来满足施工人员熟悉环境。同时，还需要计算脚手架、临时搭建设施以及砌体等强度和稳定性，计算软件可以采用Navisworks Manage软件。

在该项目施工中，为满足4.5t单个结构构件吊装需求，除了5#楼之外，其余项目分别配备1台塔吊，以此方式来保障施工进度。借助BIM软件对现场构件堆放区和生活区等进行模拟，此外，需要将二维CAD图样导入BIM软件，有效构建加工区和绘制板房等模型，保障施工场地空间规划合理。

2.2 施工进度的管理

通过对BIM模型结构和项目进度进行分析，需要借助BIM技术将二者联系起来，在此基础上，还需对制定好的进度条进行开展虚拟建设，且建设的过程中需要借助模型的虚拟功能，建设环节若发现问题，还需修正项目进度。通过对进度条进行分析，建设全过程虚拟需要采用三维动画来展示，若发现进度存在不合理之处，需要及时纠正，采用这种方式来规避材料浪费，同时还能优化施工方案。在施工计划开展中，若多项施工同时进行，需要有效利用每个施工进度计划，完成模拟工作后有效获取能够满足需求的进度计划表。通过对比实际进度和计划进度，若前者进度超过后者，用绿色表示模型条，反之，用红色表示模型条。

2.3 吊装技术分解及施工

通过对现场预制墙板吊装施工进行分析，该工艺环节容易受吊装顺序和操作人员水平等因素的影响，容易产生墙板吊装轴线和预留插进位置偏差等问题。因此，在预制墙板吊装中，吊装顺序模拟需要利用Revit软件，且场景创建还需要使用Animator功能，同时还要处理选中的集合单元，将其创作成动画集。对于吊装构件关键帧而言，还需科学选取构件起点位置，此后再开展构件起吊，同时还需捕捉关键位置的关键帧，进而科学设置吊装线路。施工时需要满足工艺要求，在此工艺环节需要起吊预制板，起吊距板1m处即可，随后将其缓慢放下，对于外墙板而言，将其缓慢下放时需要保证下放孔可以对齐连接钢筋，随后在固定位置缓慢放置预制板外墙。此时，需要创建斜支撑与L型连接片动画集，在该环节中，动画起始点主要选择选定板就位时间点作为支撑的起始点，采用重复的方式来完成外墙吊装作业，直到预制板外墙吊装工艺完成即可。

施工现场通常情况下会受到场地制约，进而引发堆放的构件比较紧密，导致吊装环节因叠合板位置出现中心偏移而难以对准控制线。安装第一块叠合板后，因吊装线路无法满足要求，进而使叠合板之间产生碰撞。在叠合板吊装模拟施工中，可以利用BIM技术，且在创建预制叠合板及附属工具的集合的过程中，可以在Revit中利用集合管理命令。集合动画集的创建需要利用Annimator进行创建，捕捉关键帧需要有效利用构件起点和关键点位置，通过这种方式来设置出合理的吊装线路。通过对吊装方案进行分析，需要将三脚架以及垫块装设在板下。在板位置调整时，需要结合施工工艺，将板位置调整至距吊装为主1.5m处，随后缓慢放下，同时还需准确调节叠合板位置，直到吊装叠合板位置嵌合即可。

2.4 吊装构件碰撞检测

吊装构件容易引发碰撞，因此，需要采取碰撞检测措施来规避构件碰撞问题。由于受不同楼层因素的影响，需要采取措施来划分各楼层的预制梁和墙板构件，形成同一集合。首先，需要检测集合内的构件，随后再扩展到集合外，并有效选定施工重点，针对性做好次序检测，在施工过程中，需要结合相关步骤存在的碰撞点，进而分析是够需要继续细化。通过对碰撞点进行分析，可将其分为有效碰撞和无效碰撞，其中，对于无效碰撞而言，可将其定义为构件正常搭接或触碰类型的碰撞形式，这种碰撞无须修正，而有效碰撞主要是指采用孔洞大小调整或偏移量来修正碰撞冲突。

以下选取两组碰撞进行分析，一是预制构件与梁内贯通筋构件碰撞，二是梁内贯通筋与箍筋碰撞。通过分析发现，钢筋结构与接触位置预制构件有比较明显的碰撞，需要修正和处理碰撞钢筋部分，保持原始位置，再将钢筋结构向正向偏移5mm，随后再进行1次碰撞检测，直到预制构件未与钢筋碰撞即可，此时该方案才具有可行性，可以保障钢筋能够有效穿越预制构件[2]。

3 BIM技术在装配式建筑精益建造中的案例

3.1 设计阶段

设计的科学性和效率得到了很大的提升。既要满足需求的个性化要求，又要确保设计的规范化，并对目标客户进行分析，使其具备与之相适应的功能。在这个阶段，平行团队进行沟通、协作、联合设计、使用BIM筛选方案，以及对具体的设计方案进行预估。在BIM平台的基础上，各设计团队对模型进行了综合，并对其进行了仿真，并对其进行了相应的调整，使其达到了预期的效果。在设计阶段，工作人员联合设计，运用BIM模型，实现建筑、结构、机电一体化的设计。通过各专业设计人员的协同设计，使设计方案更具科学性，满足了各参建单位的工作需求，降低了设计不合理、施工难度大而导致的返工，从而加快了工程进度。

3.2 构件生产阶段

由于本工程所需要的预制件是在预制工厂生产和加工后才能运送到施工和安装现场，因此，在产品的生产过程中，精益管理对工程的整体成本控制起着不可忽视的作用。本项目建立并实施了准时制造系统，并利用BIM平台对装配过程中的实际情况进行实时了解，并根据需要及时做出相应的调整。通过BIM预制构件标准化图库，可以获得构件的平面、立面、剖面和详细的说明，通过BIM的三维建模，可以将构件的全部设计参数显示出来，从而为企业的生产制造提供可靠的数据支持。

3.3 构件运输阶段

在预制件工厂完成后，承建方将根据运输距离、运输环境、装卸搬运、运输车辆等因素，确定出主要运输路线和后备运输路线。GIS定位系统可以实时将位置信息传送到BIM信息管理平台。为了避免在运输过程中发生碰撞和损坏，在每个平板车上都安装了一个固定的运输架，并且在运输架、运输架和车身之间进行加固。由于所有的预制件在出厂之前都会粘贴上二维码或者RFID芯片，所以在到达现场进行检测时，可以通过BIM系统的数据对其进行检测。

3.4 吊装安装阶段

在预制件吊装前，利用BIM模型进行装配仿真，以避免由于实际装配后的设计冲突造成的返工浪费。施工企业可通过BIM系统实时掌握材料的采购与安装进度，并对装配过程中的问题进行及时的查找和纠正。同时，还需建立一套完整的质量管理体系，将技术要求上传至BIM平台，并设立领导小组，对工程质量进行了监督，并采取了多种质量控制手段，保证了工程的质量。

吊装总体顺序：预制柱吊装→预制主梁吊装→预制次梁吊装→预制叠合板。构件吊具的选择：预制楼梯、预制梁和预制板采用平衡梁吊具起吊就位。构件的起吊点按设计要求进行，保证构件能水平起吊，避免磕碰构件边角。构件起吊平稳后再匀速移动吊臂，靠近建筑物后由人工对中就位。对于多点起吊构件，为保证各点受力均匀，采用动滑轮，避免实际吊装受力与计算模型不一致，同时采用手拉葫芦进行吊装[3]。

3.5 运维阶段

在运营期，要对已经交付的产品进行运营管理，主要是通过BIM技术实现对产品的远程可视化监测。建立运行阶段的BIM数据库，可以查看设计、生产、施工3个阶段的构件、设备的相关信息，并对现有的资料进行对比，找出存在的问题，进行零件、设备的维修、人员的记录。

4 结束语

装配式建筑施工可以有效采用虚拟施工技术，通过分析该技术的施工工艺，在建筑场地布置、构件吊装以及碰撞检测等环节需要使用BIM技术进行虚拟模拟，同时，还需利用BIM施工进度条来有效展示适应现场的过程状态，且在场景创建的过程中，需要利用Animator功能，并借助构件关键帧来确定吊装线路，满足构件吊装虚拟作业开展需求。通过对碰撞检测进行分析，该环节需要分类装配式类型和构建形式，并利用集合划分的方法对其进行划分，同时还要分析碰撞点，完成分析后，再决定是否需要继续细化，进而满足构件碰撞检测需求。因此，在建筑施工中，能够有效使用BIM虚拟施工技术，该技术的应用能够为建筑施工提供技术参考，对施工现场指导具有重要作用，可以提高项目管理效率、施工质量和降低成本。