BIM 技术在装配式建筑中的应用研究*

任秔怿 鲁 菁 郑文豫

(南阳师范学院 河南 南阳 473061)

随着工业化快速发展,我国提出要大力推广智能建造、绿色建筑,进一步推动我国建筑业转型升级。以建筑信息模型(Building Information Modeling)为代表的信息化技术,具有参数化、可视化、协调化的功能优势,对提升装配式建筑的信息化和标准化有重要作用,目前已有部分学者对BIM 技术在装配式建筑中的应用进行了研究。

王亚栋[1]等以实际项目为例,研究了智能建造技术在装配式建筑的设计、采购和施工阶段的优势及产生的效益。韩雪莹[2]提出基于BIM 与CDE的装配式建筑协同设计平台,通过多专业、多主体的数据交换,促进装配式建筑在设计、生产与施工阶段的协同工作。丁东山[3]以实际项目为依托,对BIM 在装配式建筑智能建造设计、生产、施工和运维各阶段中的优势及应用进行研究,提出智能建造的管理新模式。林永民[4]等以BIM 技术为基础,结合制造执行系统平台、计算机辅助工艺设计系统等构建了装配式信息管理平台。

1 装配式建筑发展现存问题

我国装配式建筑的发展仍处于初级阶段,在工程的全生命周期内需要多专业、多参与方配合。而在传统模式下,常出现信息不同步、沟通不及时、构件标准化不足等问题导致返工,使得装配式建筑信息化程度较低,效率低下。且施工人员欠缺安全意识,安全事故时有发生。因此在装配式建筑信息化、智能化管理方面还需深入研究。

2 BIM 技术在装配式建筑中的应用

2.1 设计阶段

2.1.1 创建预制构件族库

为保证装配式建筑的标准化和模数化,提高构件的生产及安装效率,在建模之前,结合行业标准和项目需求,对预制构件进行分类、参数化建模,创建叠合板、梁、柱、外墙板、内墙板、楼梯等标准化构件族库,方便设计人员直接选取对应构件,避免重复作业。

2.1.2 预制构件深化设计

在装配式建筑项目中,预制构件的深化设计质量直接影响建筑物的结构安全和适用性,因此需要借助BIM 技术对预制构件进行深化设计,规避二维设计中的问题,确保项目的顺利进行。根据拆分布置原理,对预制构件进行拆分,考虑预制构件的模数化以及生产、运输、安装等因素,尽量减少预制构件的尺寸规格。针对复杂构件,需考虑构件节点构造及安装顺序,对节点处进行精细设计,提高预制构件生产加工及施工现场安装的连接精度,利用BIM 技术导出施工详图指导施工。

2.2 生产运输阶段

预制构件的产量大、种类多,因此对于构件生产运输过程的管理尤为重要。利用二维码技术,给生产的预制构件配备具有其信息的二维码,以便项目各参与方实时获取构件的设计、生产、运输、安装、维护等信息,实现对预制构件的精细化管理。在构件生产工序完成后,对预制构件进行检查并实时同步其状态,可通过扫描二维码查看构件是否合格。除此以外,还可对堆放区域设置二维码,通过扫描二维码将构件信息与堆放区域连接起来,实现批量入库出库,同时对运送车辆进行追踪式监管,提高预制构件的生产运输效率。

3 BIM 技术在北京某住宅项目中的应用

3.1 项目概况

北京市某住宅楼为装配整体式剪力墙结构,共9栋住宅单体。由于项目体量大,笔者以7#住宅楼为例进行研究。7#楼的总建筑面积为12 044.91 m2,其中地上面积为10 090.52 m2,地下面积为1 954.39 m2。

3.2 设计阶段

为提高装配式建筑预制构件的标准化及精确度,根据项目要求建立叠合板、楼梯、内墙板、外墙板等预制构件标准化族库。

根据拆分布置原理,对预制构件进行拆分,考虑到预制构件生产、运输等原因,对拆分后预制构件进行优化,减少预制构件尺寸,将叠合板从14种尺寸类型优化为9种。

对预制叠合板、预制楼梯等构件进行深化设计,确保预制构件节点安装的精确度。

3.3 生产阶段

由于技术人员的技术水平和专业素养难以保证,在预制构件的生产过程中容易出现偏差。利用BIMFILM 软件模拟预制构件生产流水线,可以提高预制工厂车间技术员对预制构件生产标准化流程的掌握,提高构件的生产质量。

3.4 施工阶段

依据施工场地布置相关规范及现场条件,使用广联达场地布置软件进行合理规划,将现场分为施工区、办公区、生活区、材料堆放区、材料加工区、安全体验区等(见图1),满足生产组织、安全文明施工的要求。

图1 场地分区图

通过BIMFILM 软件制作预制构件吊装施工和装配式节点施工的模拟工艺动画,对技术人员进行培训,使得其对预制构件吊装、安装等工艺有直观了解。同时将场地布置文件转换格式后导入BIMFILM 软件中,结合项目的场地进行施工模拟,增加真实性。

4 结语

笔者以北京某装配式住宅项目为例,对BIM 技术在装配式建筑的工程设计、生产运输和施工阶段的精细化和智能化管理应用进行研究,利用BIM 技术能够节约工期、提高建筑物质量,避免返工,实现装配式建筑数据信息交互与共享,推动装配式建筑高质量发展。