BIM,的装配式建筑施工技术分析*

郑庆标 郑兴群 真济光 叶 欣

(中国建筑第七工程局有限公司 郑州 450000)

目前国内外关于BIM 的研究主要有以下几种:

(1)基于工程的模型构建的建模方法。

(2)基于构件的碰撞计算的装配化设计。

(3)以三维空间的协同工作的基础上,进行信息的集成和优化。

(4)以预制板的拼装为中心的装配化设计。该工艺的特点就是可以根据实际的需要来完成,并且能够有效地减少现场的劳动力,提高效率。但是由于该工艺的造价相对昂贵且对工人的技能水平的要求较高,现下还没有得到广泛的推广和使用。

BIM 技术的应用是基于建筑信息模型的基础之上的一个重要的发展方向,其在建筑工程中的实际运用也是如此。通过将BIM 的相关理论和技术应用于传统的建筑行业可以有效地提高工作效率降低成本缩短工期,从而促进企业的可持续的健康稳定的发展。

1.1 BIM 的结构

1.1.1 结构的定义

在BIM 技术中,结构是指由各种不同的构件组成的实体集合,这些构件包括了建筑的所有部件如墙、柱、梁等,以及其他一些辅助材料。在进行建模时需要将各个部分的属性信息和相关的数据整合在一起,并对其进行合理的处理和优化,以达到最终的设计效果。

1.1.2 功能的分类

根据建筑的类型可以将其划分为以下几个方面,建筑物的围护系统,如外墙的保护层,基础工程的层系装饰面的层系,室内装修的地板等。还有就是,对于建筑的空间结构,如室内外的照明设施,通风管道的铺设与连接等等都属于建筑的维护系统。

而另外的一个重要组成部分则为房屋的主体框架,即墙体,它是整个建筑工程的骨架所在[1]。而其他的附属设备则主要指的是,通过对其的模拟来实现的一种软件,比如说,装配式的脚手架,吊顶的安装与拆卸,门锁的使用与管理,其至还包括了安全防护的配置等。

1.2 BIM 的特性

由于BIM 的特性使得它具有以下几个特点:

(1)可视化性在进行建模的时候可以让使用者和设计者之间的交流更加便捷,也能使信息的传递更清晰。在传统的设计过程中,设计师只能通过现场的实际情况来对设计方案做出调整,而这样的方式会造成很多的问题,比如因为没有人去观察,所以就无法了解到真实的场景环境,这就需要花费大量的时间去修改模型,这对于装配式的建筑来说是一个很大的难题,同时,如果想让人们能够更快的理解BIM 的含义并且也能对这种新的技术有一定的掌握和认知。但是现在的数字化的发展速度非常快,只需将这些放在一边,便可完成整个项目的建造。

(2)集成性与协调性当将虚拟的三维建筑的概念运用到装配式的施工中,它不仅仅是指构件的拼接,而是指的各个部件的组合以及各部分的衔接与连接。

传统的装配式建筑施工主要是在工厂进行的装配式建筑,而这种方式需要大量的人力和物力投入,并且效率低,对现场的环境要求高,而且生产周期长,对工人的技术水平的提高有一定的难度,而BIM 的应用可以有效地解决这一问题,它能够将信息数据化,通过三维可视化的模型来模拟出真实的场景,直观地反映出所要的建筑产品的具体尺寸、结构和材料的使用情况,同时还能提供所需的各种参数,从而为用户的决策提供支持[2]。在BIM 的装配过程中,我们不仅能看到建筑物的实际空间位置,还能了解到其内部的细节变化,这也有利于后期的维护与管理。

2.1 引脚

将BIM 技术应用在装配式建筑施工中的主要目的是实现构件的拼装和连接,从而达到预制梁的拼装。在进行预制梁的拼接时,需要将其与装配式建筑的钢柱节点相连接,通过对其的合理布置,使其能够与装配式建筑的钢柱节点相匹配,并利用BIM 的建模功能对整个的施工过程中的各个环节的数据信息加以整合,最终形成一个完整的施工体系。

在实际的现场施工时,由于受到各种因素的影响导致的预制板的长度不够,或者板的厚度不足,这就会使得工程的质量得不到保证,同时还会造成浪费资源,增加成本。因此要想提高预制混凝土的强度和刚度,可以采用先将板的预留孔洞口留住,再进行焊接的方法来解决这个问题[3]。另外还应该注意的是,如果出现了焊缝,则必须要使用电渣焊的方式来完成,这样不仅节省了大量的时间也节约了材料。此外还应加强钢筋的绑扎工作,使之具有一定的稳定性和牢固性。

2.2 BIM 的装配式

随着我国建筑行业的发展和人们对建筑质量的要求越来越高,装配式的生产方式逐渐被推广。在这种情况下BIM 技术应运而生,它是一种以计算机为基础的集成信息的工程管理模式。在传统的装配式施工中,由于设计、材料、机械等的影响而导致的施工过程中的各种问题,需要进行重新计算,从而得到新的数据模型。而通过使用BIM 的方法可以将这些问题直观地反映出来,并能根据不同的需求来调整设计方案,最终达到提高工作效率的目的,同时也降低了对专业技术人员的依赖性,减少了不必要的成本投入。

目前,国内应用的主要是基于二维的三维实体的装配化建模,其优点在于该软件的结构比较简单,容易实现,易于操作,并且能够有效完成构件的拆卸和安装[4]。不存在像其他的大型复杂的建筑工程项目,因此它的造价低,但是因为该工具的价格较贵,所以普及率不高。

2.3 BIM 的整体

通过对BIM 的整体分析,我们可以看出在装配式建筑中,装配式的构件是由各个部件组成的一个实体,所以说在整个的过程中,每个零部件的信息都是相互关联的并且是互相影响的,同时,每一个零件的组装和拆卸都是按照一定的顺序进行的,而对于装配的材料来说,它与所需要的配件都是有联系的而在安装的时候也是根据实际情况的变化而不断地改变的,最后,就是对所有的数据和资料的分析整理,从而得出最终的结果与设计的要求相符合的结论或者建议。因此BIM 的应用范围非常广泛其不仅局限在传统的建筑行业,还延伸到其他的领域中。比如,建筑业、工业、农业等,这些都属于比较复杂的工程项目。如果仅仅依靠人工来完成的话,会浪费大量的时间以及人力物力而且还会因为人的因素导致的错误操作,造成不必要的损失甚至可能会引起安全事故。

2.4 BIM 的装配式建筑施工模块

基于BIM 的装配式建筑施工模块,是指将工程的各个构件进行拼接,并在拼接的过程中,通过软件的计算和模拟,对其结果的分析和研究,从而得出最终的结论与建议。

(1)预制板的拼接在装配式的大范围内,可以采用预制的方法来完成板材的连接也可利用二维空间来实现板的拼装。在装配时要考虑到不同的因素对其影响,如,材料的种类、尺寸的大小、厚度的长短以及是否需要调整预埋件的方式等。

(2)梁的焊接是为了使整个结构的受力均匀避免出现应力集中的情况而产生的一种薄壁的加工工艺。它主要包括,先焊后电,先焊后电的顺序,先焊后电的原则,先熔融的顺序等。由于这些原因的存在会导致一些缺陷,比如,断面的不对称,容易造成钢筋的锈蚀,进而会降低整体的强度等等。

3.1 BIM 概况

我们可以将BIM 的定义为一种基于计算机技术的集成设计和施工的管理模式。它是在传统的建筑信息模型基础上,通过对建筑的结构、设备、材料等进行模拟,并建立一维的空间关系,以实现对建筑的全面分析。BIM 的应用范围广泛,包括工程建设项目,以及与之相关的各种专业的协同工作。它不仅仅局限于建筑领域,还应用于其他行业的各个方面。例如,环境分析,如气候,水文地质等。随着我国经济的快速发展,建筑工程规模也越来越大,而在这些大规模的建设工程中装配式的构件是非常重要的部分之一。因此装配式的构件也有了很大的需求量,所以对于其的研究就显得尤为必要。而目前的国内关于装配的概念还没有统一的标准和规范,这就导致了不同的厂家生产的同一个产品的质量参差不齐,从而造成了严重的后果,一是浪费资源二是降低成本。

3.2 BIM 计算

Revit的计算是基于用户的需求和项目信息进行的一种建模方式。在BIM 的模型中,构件之间的关系是通过建立的属性与结构的相互关联来实现的,在构建的过程中,可以利用二维图纸的形式将各部件的尺寸、位置等参数表示出来,然后将其转换为三维的数据而在实体的绘制完成后,就需要对其进行模拟,并根据实际情况对其结果做出相应的修改与调整。BIM 的主要作用就是能够有效地解决传统的建筑行业的问题,首先,由于设计人员的工作量较大,所以会导致一些浪费,其次,因为有的设计师没有足够的知识和经验,无法准确地表达出所要的内容等。这些都会造成资源的大量流失。最后则,对于一个工程项目的建设,可能会涉及很多的专业性的部门以及材料设备,而使用了虚拟的软件后,就能很好地避免重复的劳动力,节约成本。总之,BIM 技术的应用为建筑业的发展带来了新的契机。

3.3 数据处理

当完成了装配式建筑的建模之后,需要对其进行数据的处理操作,将其转换成二维图纸的形式来表示,这样就可以将模型的信息传递给其他的构件了。在装配过程中,如果没有达到预想的结果或者是效果不好,就会导致最后的工作量增加,从而影响工程的质量和进度。因此在实际的施工中,要根据不同的情况采取相应的措施来改善这种状况。①对于预制的构件来说,要先对它的尺寸、形状等做一个详细的检查记录,以便于以后的安装和拆卸。②当把这些数据输入到软件里面的时候就要做一些必要的调整和修改,以保证最终的计算准确无误。

3.4 经济效益评价

在装配式建筑施工过程中,通过对BIM 技术的应用可以实现资源的合理配置,降低了工程建设的成本投入节约了人力物力,提高了工作效率,同时也减少了工期的支出费用。在装配式建筑的生产阶段,利用BIM 的模拟仿真功能,能够使设计人员和施工人员及时地获取相关的信息资料,了解该设计方案的可行性以及优缺点,从而更好地进行方案的优化和改进。在装配式建筑的施工阶段,使用BIM 的3D 效果,不仅仅节省时间,还能让施工人员更加直观地看到自己的操作流程,也有利于现场的监督管理工作。

随着我国经济的快速增长,人民生活水平的不断提高,建筑工程建设的数量也越来越多,而对于工程的设计、施工等各个环节的要求也就越发严格。而装配式的建筑施工方式,由于其具有高效、节能、环保的优点被广泛地应用于各行各业。从目前的情况来看,虽然装配式的技术已经比较成熟,但仍然存在着很多的问题需要解决,比如因为没有完善的法律法规,导致一些企业钻空子,这就给我们的安全带来很大的隐患。在实际的施工过程中,还可能出现各种意外事故例如碰撞倾覆等,这些都会影响到现场的正常运行,给人们的生命财产造成损失。

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