BIM技術在裝配式建筑施工中的應用

葉王策

安徽省中煤拂曉建設工程有限公司 安徽 宿州 234000

1 裝配式建筑虛擬施工關鍵及分析

1.1 裝配式建筑工藝

分析裝配式建筑工藝發現，此類建筑主要以工業化生產方式為主，涵蓋了標準化設計、工廠化生產、信息化管理和裝配化施工等，和傳統建筑施工相比之下，此類建筑集聚節能、降耗和環保等功能。在施工的過程中，需要結合施工進度和構建存放需求，將預制構件存放到安裝現場，結合吊裝順序，需要吊裝支撐構件和外墻板，在此基礎上安裝墻板連接構件，完成板縫處理后，再安裝疊合梁，在該吊裝工藝中，需要采用夾具進行固定。在內墻板構件安裝的過程中，需要結合固定的編號進行安裝，此后，在剪力墻和柱混凝土澆筑的過程中，澆筑方法選擇分層澆筑。完成澆筑后，需要分析澆筑強度，滿足強度規定后，再將模板和斜支撐拆除。為提高構件的穩定性能，還需優化疊合板頂支撐搭設工藝。完成上述工藝后，需要對樓面板混凝土進行壓光處理和澆搗。

1.2 BIM技術虛擬施工應用

通過分析虛擬施工的基礎，主要以虛擬環境為主，借助5D技術模擬建筑工程施工方案，需要從時空等多維角度進行可視化模擬，項目工程開工前，需要分析和模擬復雜結構的施工方案、技術等，并借助這種方式來指導現場施工。

通過對BIM技術進行分析，技術基礎是BIM軟件，在建筑施工全過程中，需要借助Revit、Navisworks Manage等軟件構建模型，同時還要做好施工模擬。通過對機電、建筑和機構模型進行分析，模型構建需要利用Revit軟件，完成模型構建后，還要對其性能進行分析，有效檢查施工構件之間存在的沖突。此外，可以借助該軟件與其他軟件的鏈接作用，滿足數據交換處理需求。在BIM技術中，Navisworks屬于核心部件，可以借助該核心部件來做模擬仿真和工期優化，同時還能協調構件之間的沖突，及時解決潛在問題。此外，設計者可以借助Simulate和Navisworks Manage來精確設計概念，同時還需針對性創建施工進度表，采用該表來準確反映施工進度，施工前，需要展示模擬全過程，模擬方法可以采用三維動態形式。有效結合Revit和Navisworks，可以有效融合施工進度、虛擬模型構建和碰撞檢測等，對現場施工指導具有重要作用[1]。

2 BIM技術在裝配式建筑施工應用

某項目建筑面積約69 803.74m2，項目結構整體剪力墻結構。在該項目中，1-4#樓：地下2層為傳統現澆結構，3～12層為裝配式結構；5#樓：地下1層為傳統現澆結構，2～13層為裝配式結構。項目結構主要以剪力墻、凸窗、樓梯、非承重混凝土外墻等為主。

2.1 施工場地布置規劃

為降低后期施工拆卸率，需要合理規劃現場臨時設施，同時還需科學選擇施工機械。在施工過程中，需要對場地、塔吊、二次砌體等進行模擬，模擬軟件可以采用Revit軟件，通過模擬的方式來滿足施工人員熟悉環境。同時，還需要計算腳手架、臨時搭建設施以及砌體等強度和穩定性，計算軟件可以采用Navisworks Manage軟件。

在該項目施工中，為滿足4.5t單個結構構件吊裝需求，除了5#樓之外，其余項目分別配備1臺塔吊，以此方式來保障施工進度。借助BIM軟件對現場構件堆放區和生活區等進行模擬，此外，需要將二維CAD圖樣導入BIM軟件，有效構建加工區和繪制板房等模型，保障施工場地空間規劃合理。

2.2 施工進度的管理

通過對BIM模型結構和項目進度進行分析，需要借助BIM技術將二者聯系起來，在此基礎上，還需對制定好的進度條進行開展虛擬建設，且建設的過程中需要借助模型的虛擬功能，建設環節若發現問題，還需修正項目進度。通過對進度條進行分析，建設全過程虛擬需要采用三維動畫來展示，若發現進度存在不合理之處，需要及時糾正，采用這種方式來規避材料浪費，同時還能優化施工方案。在施工計劃開展中，若多項施工同時進行，需要有效利用每個施工進度計劃，完成模擬工作后有效獲取能夠滿足需求的進度計劃表。通過對比實際進度和計劃進度，若前者進度超過后者，用綠色表示模型條，反之，用紅色表示模型條。

2.3 吊裝技術分解及施工

通過對現場預制墻板吊裝施工進行分析，該工藝環節容易受吊裝順序和操作人員水平等因素的影響，容易產生墻板吊裝軸線和預留插進位置偏差等問題。因此，在預制墻板吊裝中，吊裝順序模擬需要利用Revit軟件，且場景創建還需要使用Animator功能，同時還要處理選中的集合單元，將其創作成動畫集。對于吊裝構件關鍵幀而言，還需科學選取構件起點位置，此后再開展構件起吊，同時還需捕捉關鍵位置的關鍵幀，進而科學設置吊裝線路。施工時需要滿足工藝要求，在此工藝環節需要起吊預制板，起吊距板1m處即可，隨后將其緩慢放下，對于外墻板而言，將其緩慢下放時需要保證下放孔可以對齊連接鋼筋，隨后在固定位置緩慢放置預制板外墻。此時，需要創建斜支撐與L型連接片動畫集，在該環節中，動畫起始點主要選擇選定板就位時間點作為支撐的起始點，采用重復的方式來完成外墻吊裝作業，直到預制板外墻吊裝工藝完成即可。

施工現場通常情況下會受到場地制約，進而引發堆放的構件比較緊密，導致吊裝環節因疊合板位置出現中心偏移而難以對準控制線。安裝第一塊疊合板后，因吊裝線路無法滿足要求，進而使疊合板之間產生碰撞。在疊合板吊裝模擬施工中，可以利用BIM技術，且在創建預制疊合板及附屬工具的集合的過程中，可以在Revit中利用集合管理命令。集合動畫集的創建需要利用Annimator進行創建，捕捉關鍵幀需要有效利用構件起點和關鍵點位置，通過這種方式來設置出合理的吊裝線路。通過對吊裝方案進行分析，需要將三腳架以及墊塊裝設在板下。在板位置調整時，需要結合施工工藝，將板位置調整至距吊裝為主1.5m處，隨后緩慢放下，同時還需準確調節疊合板位置，直到吊裝疊合板位置嵌合即可。

2.4 吊裝構件碰撞檢測

吊裝構件容易引發碰撞，因此，需要采取碰撞檢測措施來規避構件碰撞問題。由于受不同樓層因素的影響，需要采取措施來劃分各樓層的預制梁和墻板構件，形成同一集合。首先，需要檢測集合內的構件，隨后再擴展到集合外，并有效選定施工重點，針對性做好次序檢測，在施工過程中，需要結合相關步驟存在的碰撞點，進而分析是夠需要繼續細化。通過對碰撞點進行分析，可將其分為有效碰撞和無效碰撞，其中，對于無效碰撞而言，可將其定義為構件正常搭接或觸碰類型的碰撞形式，這種碰撞無須修正，而有效碰撞主要是指采用孔洞大小調整或偏移量來修正碰撞沖突。

以下選取兩組碰撞進行分析，一是預制構件與梁內貫通筋構件碰撞，二是梁內貫通筋與箍筋碰撞。通過分析發現，鋼筋結構與接觸位置預制構件有比較明顯的碰撞，需要修正和處理碰撞鋼筋部分，保持原始位置，再將鋼筋結構向正向偏移5mm，隨后再進行1次碰撞檢測，直到預制構件未與鋼筋碰撞即可，此時該方案才具有可行性，可以保障鋼筋能夠有效穿越預制構件[2]。

3 BIM技術在裝配式建筑精益建造中的案例

3.1 設計階段

設計的科學性和效率得到了很大的提升。既要滿足需求的個性化要求，又要確保設計的規范化，并對目標客戶進行分析，使其具備與之相適應的功能。在這個階段，平行團隊進行溝通、協作、聯合設計、使用BIM篩選方案，以及對具體的設計方案進行預估。在BIM平臺的基礎上，各設計團隊對模型進行了綜合，并對其進行了仿真，并對其進行了相應的調整，使其達到了預期的效果。在設計階段，工作人員聯合設計，運用BIM模型，實現建筑、結構、機電一體化的設計。通過各專業設計人員的協同設計，使設計方案更具科學性，滿足了各參建單位的工作需求，降低了設計不合理、施工難度大而導致的返工，從而加快了工程進度。

3.2 構件生產階段

由于本工程所需要的預制件是在預制工廠生產和加工后才能運送到施工和安裝現場，因此，在產品的生產過程中，精益管理對工程的整體成本控制起著不可忽視的作用。本項目建立并實施了準時制造系統，并利用BIM平臺對裝配過程中的實際情況進行實時了解，并根據需要及時做出相應的調整。通過BIM預制構件標準化圖庫，可以獲得構件的平面、立面、剖面和詳細的說明，通過BIM的三維建模，可以將構件的全部設計參數顯示出來，從而為企業的生產制造提供可靠的數據支持。

3.3 構件運輸階段

在預制件工廠完成后，承建方將根據運輸距離、運輸環境、裝卸搬運、運輸車輛等因素，確定出主要運輸路線和后備運輸路線。GIS定位系統可以實時將位置信息傳送到BIM信息管理平臺。為了避免在運輸過程中發生碰撞和損壞，在每個平板車上都安裝了一個固定的運輸架，并且在運輸架、運輸架和車身之間進行加固。由于所有的預制件在出廠之前都會粘貼上二維碼或者RFID芯片，所以在到達現場進行檢測時，可以通過BIM系統的數據對其進行檢測。

3.4 吊裝安裝階段

在預制件吊裝前，利用BIM模型進行裝配仿真，以避免由于實際裝配后的設計沖突造成的返工浪費。施工企業可通過BIM系統實時掌握材料的采購與安裝進度，并對裝配過程中的問題進行及時的查找和糾正。同時，還需建立一套完整的質量管理體系，將技術要求上傳至BIM平臺，并設立領導小組，對工程質量進行了監督，并采取了多種質量控制手段，保證了工程的質量。

吊裝總體順序：預制柱吊裝→預制主梁吊裝→預制次梁吊裝→預制疊合板。構件吊具的選擇：預制樓梯、預制梁和預制板采用平衡梁吊具起吊就位。構件的起吊點按設計要求進行，保證構件能水平起吊，避免磕碰構件邊角。構件起吊平穩后再勻速移動吊臂，靠近建筑物后由人工對中就位。對于多點起吊構件，為保證各點受力均勻，采用動滑輪，避免實際吊裝受力與計算模型不一致，同時采用手拉葫蘆進行吊裝[3]。

3.5 運維階段

在運營期，要對已經交付的產品進行運營管理，主要是通過BIM技術實現對產品的遠程可視化監測。建立運行階段的BIM數據庫，可以查看設計、生產、施工3個階段的構件、設備的相關信息，并對現有的資料進行對比，找出存在的問題，進行零件、設備的維修、人員的記錄。

4 結束語

裝配式建筑施工可以有效采用虛擬施工技術，通過分析該技術的施工工藝，在建筑場地布置、構件吊裝以及碰撞檢測等環節需要使用BIM技術進行虛擬模擬，同時，還需利用BIM施工進度條來有效展示適應現場的過程狀態，且在場景創建的過程中，需要利用Animator功能，并借助構件關鍵幀來確定吊裝線路，滿足構件吊裝虛擬作業開展需求。通過對碰撞檢測進行分析，該環節需要分類裝配式類型和構建形式，并利用集合劃分的方法對其進行劃分，同時還要分析碰撞點，完成分析后，再決定是否需要繼續細化，進而滿足構件碰撞檢測需求。因此，在建筑施工中，能夠有效使用BIM虛擬施工技術，該技術的應用能夠為建筑施工提供技術參考，對施工現場指導具有重要作用，可以提高項目管理效率、施工質量和降低成本。