BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段中的應(yīng)用價(jià)值

BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段中的應(yīng)用價(jià)值2.1 提高裝配式建筑設(shè)計(jì)效率裝配式建筑設(shè)計(jì)中，由于需要對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行各類預(yù)埋和預(yù)留的設(shè)計(jì)，因此更加需要各專業(yè)的設(shè)計(jì)人員密切配合。利用BIM技術(shù)所構(gòu)建的設(shè)計(jì)平臺(tái)，裝配式建筑設(shè)計(jì)中的各專業(yè)設(shè)計(jì)人員能夠快速地傳遞各自專業(yè)的設(shè)計(jì)信息，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行“同步”修改。借助BIM技術(shù)與“云端”技術(shù)，各專業(yè)設(shè)計(jì)人員可以將包含有各自專業(yè)的設(shè)計(jì)信息的BIM模型統(tǒng)一上傳至BIM設(shè)計(jì)平臺(tái)，通過(guò)碰撞與自動(dòng)糾錯(cuò)功能，自動(dòng)篩選出各專業(yè)之間的設(shè)計(jì)沖突，幫助各專業(yè)設(shè)計(jì)人員及時(shí)找出專業(yè)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題;裝配式建筑中預(yù)制構(gòu)件的種類和樣式繁多，出圖量大，通過(guò)BIM技術(shù)的“協(xié)同”設(shè)計(jì)功能，某一專業(yè)設(shè)計(jì)人員修改的設(shè)計(jì)參數(shù)能夠同步、無(wú)誤地被其他專業(yè)設(shè)計(jì)人員調(diào)用，這方便了配套專業(yè)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的調(diào)整，節(jié)省各專業(yè)設(shè)計(jì)人員由于設(shè)計(jì)方案調(diào)整所耗費(fèi)的時(shí)間和精力。此外，通過(guò)授予裝配式建筑專業(yè)設(shè)計(jì)人員、構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)人員、以及相關(guān)的技術(shù)和管理人員不同的管理和修改權(quán)限，可以使更多的技術(shù)和管理專業(yè)人士參與到裝配式建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)自己所處的專業(yè)提出意見(jiàn)和建議，減少預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)和裝配式建筑施工中的設(shè)計(jì)變更，提高業(yè)主對(duì)裝配式建筑設(shè)計(jì)單位的滿意度，從而提高裝配式建筑的設(shè)計(jì)效率，減少或避免由于設(shè)計(jì)原因造成的項(xiàng)目成本增加和資源浪費(fèi)(如圖1所示)。2.2 實(shí)現(xiàn)裝配式預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息的開(kāi)放與共享。設(shè)計(jì)人員可以將裝配式建筑的設(shè)計(jì)方案上傳到項(xiàng)目的“云端”服務(wù)器上，在云端中進(jìn)行尺寸、樣式等信息的整合，并構(gòu)建裝配式建筑各類預(yù)制構(gòu)件(例如門(mén)、窗等)的“族”庫(kù)。隨著云端服務(wù)器中“族”的不斷積累與豐富，設(shè)計(jì)人員可以將同類型“族”進(jìn)行對(duì)比優(yōu)化，以形成裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)形狀和模數(shù)尺寸。預(yù)制構(gòu)件“族”庫(kù)的建立有助于裝配式建筑通用設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)立。利用各類標(biāo)準(zhǔn)化的“族”庫(kù)，設(shè)計(jì)人員還可以積累和豐富裝配式建筑的設(shè)計(jì)戶型，節(jié)約戶型設(shè)計(jì)和調(diào)整的時(shí)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(shè)計(jì)誤差設(shè)計(jì)人員可以利用BIM技術(shù)對(duì)裝配式建筑結(jié)構(gòu)和預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)，減小裝配式建筑在施工階段容易出現(xiàn)的裝配偏差問(wèn)題。借助BIM技術(shù)，對(duì)預(yù)制構(gòu)件的幾何尺寸及內(nèi)部鋼筋直徑、間距、鋼筋保護(hù)層厚度等重要參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)、定位。在BIM模型的三維視圖中，設(shè)計(jì)人員可以直觀地觀察到待拼裝預(yù)制構(gòu)件之間的契合度，并可以利用BIM技術(shù)的碰撞檢測(cè)功能，細(xì)致分析預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的可靠性，排除預(yù)制構(gòu)件之間的裝配沖突，從而避免由于設(shè)計(jì)粗糙而影響到預(yù)制構(gòu)件的安裝定位，減少由于設(shè)計(jì)誤差帶來(lái)的工期延誤和材料資源的浪費(fèi)。3 BIM技術(shù)在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段的應(yīng)用價(jià)值3.1 優(yōu)化整合預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)流程裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)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(shè)計(jì)與施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了保證預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)中所需加工信息的準(zhǔn)確性，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠家可以從裝配式建筑BIM模型中直接調(diào)取預(yù)制構(gòu)件的幾何尺寸信息，制定相應(yīng)的構(gòu)件生產(chǎn)計(jì)劃，并在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的同時(shí)，向施工單位傳遞構(gòu)件生產(chǎn)的進(jìn)度信息。為了保證預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量和建立裝配式建筑質(zhì)量可追溯機(jī)制，生產(chǎn)廠家可以在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段為各類預(yù)制構(gòu)件植入含有構(gòu)件幾何尺寸、材料種類、安裝位置等信息的RFID芯片，通過(guò)RFID技術(shù)對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行物流管理，提高預(yù)制構(gòu)件倉(cāng)儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)男省?.2 加快裝配式建筑模型試制過(guò)程為了保證施工的進(jìn)度和質(zhì)量，在裝配式建筑設(shè)計(jì)方案完成后，設(shè)計(jì)人員將BIM模型中所包含的各種構(gòu)配件信息與預(yù)制構(gòu)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(yù)制構(gòu)件內(nèi)鋼筋的等級(jí)等參數(shù)信息，所有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及參數(shù)可以通過(guò)條形碼的形式直接轉(zhuǎn)換為加工參數(shù)，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑BIM模型中的預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)信息與裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)系統(tǒng)直接對(duì)接，提高裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率。還可以通過(guò)3D打印的方式，直接將裝配式建筑BIM模型打印出來(lái)，從而極大地加快裝配式建筑的試制過(guò)程，并可根據(jù)打印出的裝配式建筑模型校驗(yàn)原有設(shè)計(jì)方案的合理性。4 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工階段的應(yīng)用價(jià)值4.1 改善預(yù)制構(gòu)件庫(kù)存和現(xiàn)場(chǎng)管理裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行分類生產(chǎn)、儲(chǔ)存需要投入大量的人力和物力，并且容易出現(xiàn)差錯(cuò)。利用BIM技術(shù)結(jié)合RFID技術(shù)，通過(guò)在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的過(guò)程中嵌入含有安裝部位及用途信息等構(gòu)件信息的RFID芯片，存儲(chǔ)驗(yàn)收人員及物流配送人員可以直接讀取預(yù)制構(gòu)件的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)電子信息的自動(dòng)對(duì)照，減少在傳統(tǒng)的人工驗(yàn)收和物流模式下出現(xiàn)的驗(yàn)收數(shù)量偏差、構(gòu)件堆放位置偏差、出庫(kù)記錄不準(zhǔn)確等問(wèn)題的發(fā)生，可以明顯地節(jié)約時(shí)間和成本5。在裝配式建筑施工階段，施工人員利用RFID技術(shù)直接調(diào)出預(yù)制構(gòu)件的相關(guān)信息，對(duì)此預(yù)制構(gòu)件的安裝位置等必要項(xiàng)目進(jìn)行檢驗(yàn)，提高預(yù)制構(gòu)件安裝過(guò)程中的質(zhì)量管理水平和安裝效率。4.2 提高施工現(xiàn)場(chǎng)管理效率裝配式建筑吊裝工藝復(fù)雜、施工機(jī)械化程度高、施工安全保證措施要求高，在施工開(kāi)始之前，施工單位可以利用BIM技術(shù)進(jìn)行裝配式建筑的施工模擬和仿真，模擬現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件吊裝及施工過(guò)程，對(duì)施工流程進(jìn)行優(yōu)化;也可以模擬施工現(xiàn)場(chǎng)安全突發(fā)事件，完善施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理預(yù)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(shù)還可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地布置和車(chē)輛開(kāi)行路線進(jìn)行優(yōu)化，減少預(yù)制構(gòu)件、材料場(chǎng)地內(nèi)二次搬運(yùn)，提高垂直運(yùn)輸機(jī)械的吊裝效率，加快裝配式建筑的施工進(jìn)度。4.3 5D施工模擬優(yōu)化施工、成本計(jì)劃利用BIM技術(shù)，在裝配式建筑的BIM模型中引入時(shí)間和資源維度，將“3D-BIM”模型轉(zhuǎn)化為“5D-BIM”模型，施工單位可以通過(guò)“5D-BIM”模型來(lái)模擬裝配式建筑整個(gè)施工過(guò)程和各種資源投入情況2，建立裝配式建筑的“動(dòng)態(tài)施工規(guī)劃”，直觀地了解裝配式建筑的施工工藝、進(jìn)度計(jì)劃安排和分階段資金、資源投入情況;還可以在模擬的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)原有施工規(guī)劃中存在的問(wèn)題并進(jìn)行優(yōu)化，避免由于考慮不周引起的施工成本增加和進(jìn)度拖延。利用“5D-BIM”進(jìn)行施工模擬使施工單位的管理和技術(shù)人員對(duì)整個(gè)項(xiàng)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(guò)程中優(yōu)化施工方案和順序、合理安排資源供應(yīng)、優(yōu)化現(xiàn)金流，實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度計(jì)劃及成本的動(dòng)態(tài)管理(如圖4所示)。5 BIM技術(shù)在裝配式建筑運(yùn)維階段的應(yīng)用價(jià)值5.1 提高運(yùn)維階段的設(shè)備維護(hù)管理水平借助BIM和RFID技術(shù)搭建的信息管理平臺(tái)可以建立裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件及設(shè)備的運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)6。以BIM技術(shù)的資料管理與應(yīng)急管理功能為例，在發(fā)生突發(fā)性火災(zāi)時(shí)，消防人員利用BIM信息管理系統(tǒng)中的建筑和設(shè)備信息可以直接對(duì)火災(zāi)發(fā)生位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并掌握火災(zāi)發(fā)生部位所使用的材料，有針對(duì)性地實(shí)施滅火工作。此外，運(yùn)維管理人員在進(jìn)行裝配式建筑和附屬設(shè)備的維修時(shí)，可以直接從BIM模型中調(diào)取預(yù)制構(gòu)件、附屬設(shè)備的型號(hào)、參數(shù)和生產(chǎn)廠家等信息，提高維修工作效率。5.2 加強(qiáng)運(yùn)維階段的質(zhì)量和能耗管理BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)裝配式建筑的全壽命信息化，運(yùn)維管理人員利用預(yù)制構(gòu)件中的RFID芯片，獲取保存在芯片中預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠商、安裝人員、運(yùn)輸人員等的重要信息。一旦發(fā)生后期的質(zhì)量問(wèn)題，可以將問(wèn)題從運(yùn)維階段追溯至生產(chǎn)階段，明確責(zé)任的歸屬。BIM技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)預(yù)制裝配式建筑的綠色運(yùn)維管理，借助預(yù)埋在預(yù)制構(gòu)件中的RFID芯片，BIM軟件可以對(duì)建筑物使用過(guò)程中的能耗進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，運(yùn)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(zhǔn)確定位高耗能所在的位置并設(shè)法解決。此外，預(yù)制建筑在拆除時(shí)可以利用BIM模型篩選出可回收利用的資源進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)回收利用，節(jié)約資源，避免浪費(fèi)。6 結(jié) 語(yǔ)從以上