摘要:装配式建筑伴随BIM技术的崛起,融合本身长处,获得了最大程度的应用,而装配式建筑施工又全面提高了生产效能。BIM技术的兴起,让历来的工程项目合作方式获得了创新,施工部门可以在工程项目开展前实施介入,较早获得设计模型,能够让模块划分更具科学性,能够有充足时间去购买建筑预制件用料,留有充足时间实施加工,提升效率。正因如此,装配式建筑的施工安全也是尤为主要的,怎样确保施工安全,是当今装配式建筑呈现安全发展的首要条件。
关键词:BIM技术;装配式;建筑预制构件;信息集成管理;应用
引言
目前,我国常用的建筑施工方法是现浇钢筋混凝土。然而,在现代绿色发展环境下,传统的施工模式存在很多问题需要解决:建筑垃圾多、施工周期长、生产效率低、施工现场成本上升。在建筑业产业转型的背景下,装配式建筑成为建筑模式升级的新选择。据不完全统计,我国各省市已出台与装配式建筑有关的政策性文件150余份。2019年,中国装配式建筑新开工面积将达到4.2亿㎡,比2018年增长45%。总体而言,装配式建筑在我国具有良好的发展趋势。国内有学者对BIM在装配式建筑中应用的可行性进行了研究和分析。将BIM模型生成的二维码标识绑定到预制构件上,通过智能设备的扫码形式查询和掌握预制构件的生产、运输、安装等信息,实现了高效的管理模式。将BIM信息模型应用于装配构件加工生产可以满足企业管理的需要,提高企业生产效率,降低企业运营成本。基于BIM的装配式建筑项目管理在很大程度上提高了项目管理的效率,实现了构件深化、运输管理、质量检验、全过程控制等方面的全面信息化管理。本文以装配式建筑为案例,以BIM平台为载体,分析装配式建筑在BIM管理支持下的施工模式。
1装配式建筑
近年来,由于装配式建筑相较传统现浇建筑具有许多优势,国家正大力推广装配式建筑。在装配式建筑中,装配式预制构件通过工厂生产,由钢筋骨架、混凝土、预埋件等材料组成,预制构件中常用的预埋件包括灯具线盒、锚栓、吊钉、套筒等,可用于机电设备预留、吊装运输、安装施工,以及结构连接。预埋件在预制构件的生产和施工阶段起着重要作用,是影响结构质量的重要因素之一。当前装配式建筑构件的预埋件设计主要使用二维CAD软件,效率低且容易出错。传统的预埋件设计存在局限性和以下问题:(1)建筑结构的数据信息分散在多种不同的工程图中,人工设计预埋件容易出现碰、错、漏等问题。(2)由于预制混凝土构件。在吊装过程中容易出现混凝土构件开裂,装配式建筑需要根据施工规范进行吊装验算,主要采取手算形式,但是墙板等复杂的预制构件手算有一定难度,计算量大,一般选取典型构件进行吊装验算,存在安全隐患。(3)混凝土构件预埋件形式种类繁多,生产厂家众多,规范和指导文件未对预埋件形式做统一要求,加工方式和尺寸参数等不统一,导致设计师在设计时需要查阅不同厂家技术手册,增加重复工作。
2BIM的装配式建筑构件预埋件设计与管理
2.1BIM技术用于预制构件的信息标准化处理
物料清单包括构件数量、尺寸、混凝土重量、钢筋重量。软件导出的数据可以先提供给零件加工厂制作模具。同时,利用BIM软件构建装配产品标准库;对每个产品进行参数化,形成一个标准化的产品信息数据库,用于生产管理和施工管理。所制作的构件为常规产品,其尺寸、钢筋、重量均可模块化。项目同一模具的重复使用率高达30%,大大节约了成本。预制构件通常采用“多组合,少规格”的设计理念,可以降低工厂的生产成本,提高构件的生产效率,减少施工现场的装配时间。采用装配式建筑
的想法是将传统的混凝土结构分割成独立的部分。然后,这些“零件”在工厂预先加工,然后运送到施工现场。在相同的现浇施工理念下,将单个结构构件通过组合连接的方式组装在一起。公司设计部门完成项目施工图后,深化部门对建筑结构进行深化设计。在构件拆分过程中,会产生与传统设计不同的大量构件数据。传统设计通常通过施工图来表现建筑位置与立面的关系,这是一种信息的“整合”。然而,预制构件分解了这种信息的“整合”,产生了大量的次级信息。如果拆分方法是“个性化”的,势必会给后续的施工顺序造成很大的困难。因此,构件信息的标准化是预制建筑信息化管理初期的必然要求。
2.2BIM和RFID集成在装配式建筑施工中的运用
RFID技术又称无线电射频识别技术,它是一种无线通信技术,也是一种非接触性自动识别技术,该技术是利用射频信号自动识别目标对象,同时获取有关数据信息。鉴于装配式建筑预制构件种类较多,时常会呈现预制构件误用、丢失及错用等状况,同时还会呈现预制构件不合格造成建筑受损,故此对预制构件现场管理一定要严谨管控。RFID阅读器能快速识别且读出施工场地的预制构件,同时被用在装配式建筑施工的综合流程中。
2.3预制构件的生产质量管理
装配式建筑预制构件的生产质量直接关系到构件的安装质量,它是装配式建筑整体质量管理中的重要内容。Navis‐works可以检查和消除BIM模型中可能存在的碰撞冲突。在完成碰撞检查后,对BIM信息库以及预制构件图纸信息进行更新,保证信息的准确性和实时性。在预制构件信息更新后,构件的生产工厂可以按照装配式建筑的BIM模型进行拆分设计,设计出可以生产的构件模型。工厂在进行预制构件生产时,应用RFID技术,在生产模具上张贴标签,工人通过手持设备将标签中记录的构件信息输入至BIM模型,方便项目的各参与方随时检查预制构件的质量情况,并完整保存预制构件生产信息,对预制构件质量问题进行追责。
2.43D扫描和BIM在装配式建筑施工中的运用
3D扫描技术是通过激光测距原理,以每秒数百万次的测速,迅速获得物体表层点的反射强度、三维坐标及色彩数据,同时利用计算机处理与加工,建设出建筑体外观几何尺寸等同的点云模型,进而呈现实景复制。由于3D扫描技术能成效、迅速获得目标建筑体的表层数据,能以3D扫描技术对装配式建筑施工现场实施实测,获得已竣工工程的实测点云信息,把信息传到原来BIM模型中,和BIM设计模型实施偏差比较,剖析其中偏差状况,对原BIM模型实施创新及调整,同时以此革新原有的施工方案,展現出帮助工程实施迅速建模、降低返工率及质量检测,继而确保装配式建筑后续施工的良性实施。3D扫描技术与BIM技术信息集成主要是把其二者实施有机融合,可用于对施工现场3D扫描点云信息的收集,对已竣工工程构件的逆向纠偏。
结语
实践证明,基于BIM信息管理的装配式建筑具有管理高效、绿色环保、数据通用等优点。文章通过装配式建筑与传统建筑实际工程案例,更直观地比较了装配式建筑在未来建筑行业的优势。加大对BIM和装配式建筑的科研投入,研究开发更多节能、节材的施工方法,大力推广装配式建筑,使装配式建筑市场更加成熟,从而降低市场价格,促进装配式建筑市场的竞争力,提高装配式建筑的普及性,这对建筑业未来的发展有很大的帮助。研究结果可作为相关工程的参考,明确装配式建筑的发展思路。
参考文献
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