BIM技術在預制裝配式鋼筋混凝土結構中的應用

　　引言

　　1、BIM的英文全稱是Building Information Modeling，國內較為一致的中文翻譯為：建筑信息模型。BIM技術是一種構建和應用建筑信息模型的數字信息技術，在不斷的發展中此方面實現了技術優化，也使得應用領域得到了拓展，尤其在建筑行業的應用效果尤為顯著。該技術的應用使得建筑信息處理工作得到了解決，也可以通過仿真模擬功能來對施工方案、工藝進行優選與優化，協調性、優化性、可視性是其最為基本的特點。BIM技術應用于工程設計建造管理，通過參數模型整合各種項目的相關信息，在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，使工程技術人員對各種建筑信息作出正確理解和高效應對，為設計團隊以及包括建筑運營單位在內的各方建設主體提供協同工作的基礎，在提高生產效率、節約成本和縮短工期方面發揮重要作用。

　　2、預制裝配式建筑是用工業化生產方式建造的建筑物，指將建筑物的部分或全部構件提前預制完成，然后在工地現場吊裝到設計位置，并將預制構件通過可靠的連接方式組裝而成的建筑。裝配式建筑包括裝配式混凝土結構、裝配式鋼結構和裝配式木結構三個類別。預制裝配式建筑可有效促進節能減排，提升建筑質量，提高安全水平和勞動生產效率，全面推動建筑產業升級。2016年國務院辦公廳印發了《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》，指出要以京津冀、長三角、珠三角三大城市群為重點推進地區，常住人口超過300萬的其他城市為積極推進地區，其余城市為鼓勵推進地區，因地制宜發展裝配式混凝土結構、鋼結構和現代木結構等裝配式建筑。力爭用10年左右的時間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%。2017年底唐山市也推出了推進裝配式建筑發展的若干政策措施，以加快推進唐山市裝配式建筑發展，提高建筑產業現代化水平。

　　裝配式建筑在建造過程中存在的問題

　　基于裝配式建筑的工藝特點可以看出，裝配式建造方式對設計、制作、施工等各環節的設備與人員專業性要求非常高，需要一批既懂工業化技術，又熟悉建筑實操的專業隊伍;二維的圖紙表達方式，容易導致圖紙表達的不完整，和裝配人員對圖紙的不理解，使得施工過程中出現錯、漏、碰、缺等問題;為保證結構整體性，預制與現澆節點設計要求嚴格、構造復雜，在采用傳統二維設計軟件情況下，人工校對、篩查工作量大;一旦出現設計變更，圖紙修改量大，構件深化加工調整周期長，已有預制構件改造困難，缺乏靈活性;為控制成本和施工難度，建筑立面、戶型相對簡單、單一，缺乏建筑個性與多樣性;由于需要大體積構件吊裝，施工現場布置、物料堆放、產品保護較傳統建筑有更高要求。

　　BIM技術在裝配式建筑中的應用優勢

　　BIM技術集成了整個建筑項目中各個部門的數據信息,BIM模型本身就是一個數據模型。這個數據模型可以完整準確的提供整個建筑工程項目的信息。下文分別對BIM技術在裝配式建筑中的應用優勢進行總結。

　　1、相互匹配的精度,BIM能適應建筑工業化精密建造的要求

　　裝配式建筑是采用工廠化生產的構件、配件、部品,采用機械化、信息化的裝配式技術組裝而成的建筑整體,其工廠化生產的構配件精度能夠在毫米級,現場組裝也要求較高精度,以滿足各種產品組件的安裝精度要求。總體來說,建筑工業化要求全面“精密建造”,也就是要全面實現設計的精細化、生產加工的產品化和施工裝配的精密化。而BIM應用的優勢,從“可視化”和“3D”模擬的層面,在于“所見即所得”,這和建筑工業化的“精密建造”特點高度契合。而在傳統建筑生產方式下,由于其粗放型的管理模式和“齊不齊、一把泥”的誤差、工藝和建造模式,無法實現精細化設計、精密化施工的要求,也無法和BIM相匹配。新型裝配式建筑是設計、生產、施工、裝修和管理“五位一體”的體系化和集成化的建筑,不是“傳統生產方式+裝配化”的建筑,它應該具備新型建筑工業化的五大特點:“標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修和信息化管理”,用傳統的設計、施工和管理模式進行裝配化施工不是建筑工業化。裝配式建筑核心是“集成”,BIM方法是“集成”的主線。這條主線串聯起設計、生產、施工、裝修和管理的全過程,服務于設計、建設、運維、拆除的全生命周期,可以數字化仿真模擬,信息化描述各種系統要素,實現信息化協同設計、可視化裝配,工程量信息的交互和節點連接模擬及檢驗等全新運用,整合建筑全產業鏈,實現全過程、全方位的信息化集成。

　　2、設計過程中建筑、結構、機電、內裝各專業的高效合作與協同

　　BIM技術可以提供一個信息共享平臺,各個專業的設計師通過這一平臺建立模型,共享信息。大家在一個模型上設計,每個專業都能共享同一個最新信息。任何一個環節出現誤差或者修改,其他設計人員均可以及時發現,并對其進行處理。同時,不同專業的設計師可以在同一平臺上分工合作,按照一定的標準和原則進行設計,可以大大提高設計精度和設計效率。

　　BIM技術在預制裝配式建筑深化設計、施工階段的應用

　　BIM技術可用于預制裝配式建筑的設計、生產、運輸和安裝的全過程，有效提高預制構件設計的合理性和精確性，并輔助實現生產、運輸和安裝的動態管理。

　　適用于預制裝配式建筑的BIM軟件

　　1、預制構件深化設計

　　在三維設計模型的基礎上進行構件拆分，可精確統計預制構件的體積和重量，指導預制率和裝配率的計算，并形成各個預制構件的模型。然后在預制構件模型上進行深化設計，布置鋼筋與各類埋件，直接生成構件生產所需的圖紙，并準確統計鋼筋規格與長度、埋件型號與數量等。

　　2、預制構件碰撞檢測

　　將預制構件信息模型按照設計要求，并結合施工順序在計算機上進行拼裝，對拼接位置進行碰撞檢測，檢查預制構件與現澆部分的關系，預制構件與預制構件(包括伸出的鋼筋)之間的關系，以及預制構件和機電管道之間的關系，避免施工現場的錯誤與返工。

　　3、預制構件生產加工

　　根據預制構件深化設計單位提供的包含完整設計信息的預制構件信息模型，添加生產與運輸所需的信息，完成模具設計與制作、材料采購準備、模具安裝、鋼筋下料、埋件定位、構件生產、編碼及裝車運輸等工作。如有條件，可利用預制構件信息模型導出的數據對接生產設備完成自動化生產。采用BIM技術輔助生產管理，將有利于構件生產廠商提高生產效率，提升產品質量。

　　4、施工模擬與進度管理

　　在施工圖深化設計模型和預制構件模型的基礎上添加建造過程、進度安排、施工順序、堆場位置、安裝位置和施工工藝等信息。充分利用信息模型所包含的信息，根據項目施工組織計劃方案，對預制構件的安裝進行動態虛擬仿真模擬，優化施工工序，實現可視化交底。

　　通過構件編碼將虛擬的建筑信息模型與現實的構件聯系起來，將施工現場的質量檢查信息、進度狀況等數據反映到建筑信息模型中，實現三維可視化施工管理。

　　來源：混凝土園地