BIM技術在裝配式建筑設計階段中的應用價值

BIM技術在裝配式建筑設計階段中的應用價值2.1 提高裝配式建筑設計效率裝配式建筑設計中，由于需要對預制構件進行各類預埋和預留的設計，因此更加需要各專業(yè)的設計人員密切配合。利用BIM技術所構建的設計平臺，裝配式建筑設計中的各專業(yè)設計人員能夠快速地傳遞各自專業(yè)的設計信息，對設計方案進行“同步”修改。借助BIM技術與“云端”技術，各專業(yè)設計人員可以將包含有各自專業(yè)的設計信息的BIM模型統(tǒng)一上傳至BIM設計平臺，通過碰撞與自動糾錯功能，自動篩選出各專業(yè)之間的設計沖突，幫助各專業(yè)設計人員及時找出專業(yè)設計中存在的問題;裝配式建筑中預制構件的種類和樣式繁多，出圖量大，通過BIM技術的“協(xié)同”設計功能，某一專業(yè)設計人員修改的設計參數(shù)能夠同步、無誤地被其他專業(yè)設計人員調(diào)用，這方便了配套專業(yè)設計人員進行設計方案的調(diào)整，節(jié)省各專業(yè)設計人員由于設計方案調(diào)整所耗費的時間和精力。此外，通過授予裝配式建筑專業(yè)設計人員、構件拆分設計人員、以及相關的技術和管理人員不同的管理和修改權限，可以使更多的技術和管理專業(yè)人士參與到裝配式建筑的設計過程中，根據(jù)自己所處的專業(yè)提出意見和建議，減少預制構件生產(chǎn)和裝配式建筑施工中的設計變更，提高業(yè)主對裝配式建筑設計單位的滿意度，從而提高裝配式建筑的設計效率，減少或避免由于設計原因造成的項目成本增加和資源浪費(如圖1所示)。2.2 實現(xiàn)裝配式預制構件的標準化設計BIM技術可以實現(xiàn)設計信息的開放與共享。設計人員可以將裝配式建筑的設計方案上傳到項目的“云端”服務器上，在云端中進行尺寸、樣式等信息的整合，并構建裝配式建筑各類預制構件(例如門、窗等)的“族”庫。隨著云端服務器中“族”的不斷積累與豐富，設計人員可以將同類型“族”進行對比優(yōu)化，以形成裝配式建筑預制構件的標準形狀和模數(shù)尺寸。預制構件“族”庫的建立有助于裝配式建筑通用設計規(guī)范和設計標準的設立。利用各類標準化的“族”庫，設計人員還可以積累和豐富裝配式建筑的設計戶型，節(jié)約戶型設計和調(diào)整的時間，有利于豐富裝配式建筑戶型規(guī)格，更好地滿足居住者多樣化的需求。2.3 降低裝配式建筑的設計誤差設計人員可以利用BIM技術對裝配式建筑結構和預制構件進行精細化設計，減小裝配式建筑在施工階段容易出現(xiàn)的裝配偏差問題。借助BIM技術，對預制構件的幾何尺寸及內(nèi)部鋼筋直徑、間距、鋼筋保護層厚度等重要參數(shù)進行精準設計、定位。在BIM模型的三維視圖中，設計人員可以直觀地觀察到待拼裝預制構件之間的契合度，并可以利用BIM技術的碰撞檢測功能，細致分析預制構件結構連接節(jié)點的可靠性，排除預制構件之間的裝配沖突，從而避免由于設計粗糙而影響到預制構件的安裝定位，減少由于設計誤差帶來的工期延誤和材料資源的浪費。3 BIM技術在預制構件生產(chǎn)階段的應用價值3.1 優(yōu)化整合預制構件生產(chǎn)流程裝配式建筑的預制構件生產(chǎn)階段是裝配式建筑生產(chǎn)周期中的重要環(huán)節(jié)，也是連接裝配式建筑設計與施工的關鍵環(huán)節(jié)。為了保證預制構件生產(chǎn)中所需加工信息的準確性，預制構件生產(chǎn)廠家可以從裝配式建筑BIM模型中直接調(diào)取預制構件的幾何尺寸信息，制定相應的構件生產(chǎn)計劃，并在預制構件生產(chǎn)的同時，向施工單位傳遞構件生產(chǎn)的進度信息。為了保證預制構件的質(zhì)量和建立裝配式建筑質(zhì)量可追溯機制，生產(chǎn)廠家可以在預制構件生產(chǎn)階段為各類預制構件植入含有構件幾何尺寸、材料種類、安裝位置等信息的RFID芯片，通過RFID技術對預制構件進行物流管理，提高預制構件倉儲和運輸?shù)男省?.2 加快裝配式建筑模型試制過程為了保證施工的進度和質(zhì)量，在裝配式建筑設計方案完成后，設計人員將BIM模型中所包含的各種構配件信息與預制構件生產(chǎn)廠商共享，生產(chǎn)廠商可以直接獲取產(chǎn)品的尺寸、材料、預制構件內(nèi)鋼筋的等級等參數(shù)信息，所有的設計數(shù)據(jù)及參數(shù)可以通過條形碼的形式直接轉換為加工參數(shù)，實現(xiàn)裝配式建筑BIM模型中的預制構件設計信息與裝配式建筑預制構件生產(chǎn)系統(tǒng)直接對接，提高裝配式建筑預制構件生產(chǎn)的自動化程度和生產(chǎn)效率。還可以通過3D打印的方式，直接將裝配式建筑BIM模型打印出來，從而極大地加快裝配式建筑的試制過程，并可根據(jù)打印出的裝配式建筑模型校驗原有設計方案的合理性。4 BIM技術在裝配式建筑施工階段的應用價值4.1 改善預制構件庫存和現(xiàn)場管理裝配式建筑預制構件生產(chǎn)過程中，對預制構件進行分類生產(chǎn)、儲存需要投入大量的人力和物力，并且容易出現(xiàn)差錯。利用BIM技術結合RFID技術，通過在預制構件生產(chǎn)的過程中嵌入含有安裝部位及用途信息等構件信息的RFID芯片，存儲驗收人員及物流配送人員可以直接讀取預制構件的相關信息，實現(xiàn)電子信息的自動對照，減少在傳統(tǒng)的人工驗收和物流模式下出現(xiàn)的驗收數(shù)量偏差、構件堆放位置偏差、出庫記錄不準確等問題的發(fā)生，可以明顯地節(jié)約時間和成本5。在裝配式建筑施工階段，施工人員利用RFID技術直接調(diào)出預制構件的相關信息，對此預制構件的安裝位置等必要項目進行檢驗，提高預制構件安裝過程中的質(zhì)量管理水平和安裝效率。4.2 提高施工現(xiàn)場管理效率裝配式建筑吊裝工藝復雜、施工機械化程度高、施工安全保證措施要求高，在施工開始之前，施工單位可以利用BIM技術進行裝配式建筑的施工模擬和仿真，模擬現(xiàn)場預制構件吊裝及施工過程，對施工流程進行優(yōu)化;也可以模擬施工現(xiàn)場安全突發(fā)事件，完善施工現(xiàn)場安全管理預案，排除安全隱患，從而避免和減少質(zhì)量安全事故的發(fā)生。利用BIM技術還可以對施工現(xiàn)場的場地布置和車輛開行路線進行優(yōu)化，減少預制構件、材料場地內(nèi)二次搬運，提高垂直運輸機械的吊裝效率，加快裝配式建筑的施工進度。4.3 5D施工模擬優(yōu)化施工、成本計劃利用BIM技術，在裝配式建筑的BIM模型中引入時間和資源維度，將“3D-BIM”模型轉化為“5D-BIM”模型，施工單位可以通過“5D-BIM”模型來模擬裝配式建筑整個施工過程和各種資源投入情況2，建立裝配式建筑的“動態(tài)施工規(guī)劃”，直觀地了解裝配式建筑的施工工藝、進度計劃安排和分階段資金、資源投入情況;還可以在模擬的過程中發(fā)現(xiàn)原有施工規(guī)劃中存在的問題并進行優(yōu)化，避免由于考慮不周引起的施工成本增加和進度拖延。利用“5D-BIM”進行施工模擬使施工單位的管理和技術人員對整個項目的施工流程安排、成本資源的投入有了更加直觀的了解，管理人員可在模擬過程中優(yōu)化施工方案和順序、合理安排資源供應、優(yōu)化現(xiàn)金流，實現(xiàn)施工進度計劃及成本的動態(tài)管理(如圖4所示)。5 BIM技術在裝配式建筑運維階段的應用價值5.1 提高運維階段的設備維護管理水平借助BIM和RFID技術搭建的信息管理平臺可以建立裝配式建筑預制構件及設備的運營維護系統(tǒng)6。以BIM技術的資料管理與應急管理功能為例，在發(fā)生突發(fā)性火災時，消防人員利用BIM信息管理系統(tǒng)中的建筑和設備信息可以直接對火災發(fā)生位置進行準確定位，并掌握火災發(fā)生部位所使用的材料，有針對性地實施滅火工作。此外，運維管理人員在進行裝配式建筑和附屬設備的維修時，可以直接從BIM模型中調(diào)取預制構件、附屬設備的型號、參數(shù)和生產(chǎn)廠家等信息，提高維修工作效率。5.2 加強運維階段的質(zhì)量和能耗管理BIM技術可實現(xiàn)裝配式建筑的全壽命信息化，運維管理人員利用預制構件中的RFID芯片，獲取保存在芯片中預制構件生產(chǎn)廠商、安裝人員、運輸人員等的重要信息。一旦發(fā)生后期的質(zhì)量問題，可以將問題從運維階段追溯至生產(chǎn)階段，明確責任的歸屬。BIM技術還可以實現(xiàn)預制裝配式建筑的綠色運維管理，借助預埋在預制構件中的RFID芯片，BIM軟件可以對建筑物使用過程中的能耗進行監(jiān)測和分析，運維管理人員可以根據(jù)BIM軟件的處理數(shù)據(jù)在BIM模型中準確定位高耗能所在的位置并設法解決。此外，預制建筑在拆除時可以利用BIM模型篩選出可回收利用的資源進行二次開發(fā)回收利用，節(jié)約資源，避免浪費。6 結 語從以上