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装配式建筑全寿命周期中应用BIM技术

发布时间:2020-01-03    作者:admin    点击量:

来源:建医界

随着建筑业的不断发展与变革,BIM技术的运用以及装配式建筑的发展成为我国建筑业不可逆转的两大趋势。目前,由于科学技术的不断进步,计算机功能的持续精进,BIM技术的推广取得了较好的效果。相比之下,装配式的发展则显得有些迟滞,其中的问题主要体现为装配式技术体系以及产业体系不完善、信息沟通以及建造成本较高等。将BIM技术运用到装配式建筑的全寿命周期中,不仅能解决装配式发展中遇到的问题,促进建筑业的发展,还能进一步提升BIM技术的运用价值。

 

1 BIM技术与装配式建筑概述

 

BIM,是建筑信息模型(Building Information Model)的缩写。狭义的BIM可以视为融合了建筑工程项目相关信息数据的一个综合性的数据模型,从而有利于相关建设方提取、运用,进而辅助设计、施工、建造的一个工具。广义的BIM可以理解为一种区别于传统工程信息收集、加工、利用的新模式,即将正确的信息,用正确的方式、在正确的时间提供给正确的人。作为一个多维的信息模型,BIM可以仿真模拟出建筑物竣工以后的真实样貌。它具有可视性,协调性,模拟性,优化性,信息多元性等诸多优点。

 

装配式建筑,简称PC(Prefabricated Concrete),可以简单地理解为利用工厂化的方式来加工生产建筑构件,然后运输到现场,在现场进行组装浇筑完成的建筑。装配式建筑具有功效高、现场施工污染小的特点。它的发展与建筑业的绿色化以及产业化发展紧密相关。装配式建造模式能有效地将施工生产的全过程与完整的工业系统连接起来,形成建筑设计、生产、施工、管理一体化的生产组织形式,完成从传统的生产模式向现代工业模式的转变,从而全面提高建设项目的质量和效率。

 

2 BIM技术在装配式建筑设计阶段中的运用

 

2.1构件拆分

BIM具有可视化的特点,可直观地显示各部件之间的连接,保证了构件拆分的精确性,使构件的分拆设计更加合理和完善。与二维图纸设计相比,BIM技术构建的三维模型能有效地消除设计盲点,减少设计误差,提高构件拆分的设计质量。此外,使用BIM技术进行构件拆分设计的明显优点还包括,设计的模型具有较高的安全性,不会造成数据丢失。

 

2.2 钢筋创建

钢筋布置是装配式建筑设计的重要组成部分,钢筋布置的合理性是装配式建筑整体质量的基本保证。通过BIM技术的应用,利用二次开发的程序调用可以得到钢筋的相关参数信息,然后根据相关规范就能生成并配置预制构件的钢筋。

 

2.3合理布置埋件

在埋件设置过程中,BIM技术可以根据需要随时调整数据,保证埋件布置的合理性。例如,采用BIM技术,通过预制件数据对预制柱族进行布置,在操作过程中将整体参数替换为全局参数,从而设置预制墙板连接器的高度,并根据需要调整柱上连接器的高度。

 

2.4碰撞检查

利用BIM技术,可以检查预制构件内部、预制构件和机电之间、预制构件之间的碰撞情况,解决设计阶段的碰撞问题。

 

2.5建筑性能分析

利用BIM模型参数化的优点,建立计算模型,能够通过模型对建筑进行自然采光模拟、室外风环境模拟和室内自然通风模拟,以此来分析建筑性能。

 

3 BIM技术在装配式建筑生产、运输中的运用

 

3.1构件生产

通过BIM技术可以对装配式建筑进行三维模型构建,能够直接将模型中的构件信息进行提取,并将这些提取的构件信息发送给生产商,由生产商利用条形码的方式来读取构件的尺寸信息、材质信息、钢筋等级等参数内容,从而完成构件的生产工作,使构件生产能够和设计信息进行直接对接,进而有效避免生产错误问题的发生,使构件能够进行自动化生产,以此实现构件生产效率的大幅提升。

 

3.2构件运输与堆放

在构件运输、堆放过程中使用BIM技术,可将其与RFID技术进行结合运用,通常在构件生产时,就将RFID芯片植入到构件中。构件在运输时,可通过RFID芯片来对运输车辆进行实时定位,以便于现场管理人员能够准确预测出构件的到达时间,以便及时组织验收工作。存放构件及材料时,利用RFID芯片中的属性信息和BIM模型中构件的位置信息,能够对待安装的构件进行准确的位置定位,从而使构件能够实现点对点的堆放,以此减少二次搬运费用的出现。

 

4 BIM技术在装配式建筑施工中的运用

 

4.1预制构件现场管理

在施工现场,把对RFID技术的运用融入到BIM技术中,对预制构件进行全天的追踪管制,来避免预制构件错用、误用、丢失情况的发生。

 

4.2施工仿真模拟

装配式建筑施工工艺复杂,机械化程度高,对安全防护有着较高的要求。所以,在正式开始施工前,可以运用BIM技术对施工过程进行仿真模拟。然后根据仿真模拟的结果,对施工方案和施工工艺进行进一步的优化,以确保构件定位准确,实现装配式建筑的高质量安装。除此之外,通过施工模拟,还可以暴露出施工过程中的安全隐患,对施工单位提前采取必要措施起着至关重要的作用,能有效避免施工安全事故的发生。

 

4.3施工质量进度成本控制

在装配式建筑施工过程中,将与施工进度相关的数据加入到BIM模型中,使“3D-BIM”模型转化为“4D-BIM”可视化模型,实现对施工对象的实时追踪和监控,便于了解施工进度情况。在此基础上,再将施工资源相关信息添加到模型中,便建立起了“5D-BIM”模型。利用5D模型,施工方可以对施工过程和资源投入情况进行模拟,建立装配式建筑的动态施工计划,实现质量、进度、成本的综合实时管理。

 

5 BIM技术在装配式建筑运营维护阶段中的运用

 

5.1设备维护管理

管理人员可以将BIM技术与RFID技术进行有效结合,创建一个装配式建筑的物业服务系统,对构件和设备进行维护与管理。例如,在火灾发生时,消防人员可以通过该系统调取相关的BIM模型和RFID芯片信息对起火点进行定位,明确着火构件的属性,便于消防员实施切实有效的灭火工作。当然,在日常的建筑和设备维护过程中,工作人员也可以借助BIM模型,快速查询预制构件中的详细规格信息和制造商信息,进一步提高设备维护和维修效率。

 

5.2质量和能耗管理

物业管理人员借助预制构件中RFID芯片,结合物业服务信息平台,可获取预制构件从设计到安装过程中各单位的准确信息,实现对质量责任的明确划分。此外,在运营维护阶段,BIM技术还可以实现对建筑能耗的实时监测和分析,找出高能耗出现的位置,再根据具体情况解决这一问题。

 

6 BIM技术在装配式建筑拆除阶段的运用

 

6.1拆除方案选择

在拆除阶段利用BIM模型,能够方便快速地获取拆除工作须知的工程规模、工程特点、隐蔽工程以及结构形式等资料。然后,利用BIM技术对先前的施工过程和施工工艺进行模拟再现,对模型中结构复杂、操作难度大的结构进行三维展示。据此找出拆除工作中的关键环节和技术难点,并预测拆除过程中可能遇到的各类问题。最后设计、选出拆除方案。在拆除前,还可以对选出的拆除方案进行仿真演示,优化拆除流程。在此过程中,还能完成对拆除所需资源的合理配置,便于现场工人和机械的调动,提高拆除效率。

 

6.2 构件处理

通过RFID芯片和BIM模型,可以读取构件的形状大小、配筋情况、安置地点、维修记录等信息,通过这些信息对构件进行评估,估计其剩余价值,根据剩余价值的具体情况再来处理这些构件,有利与资源的再利用,降低预制构件的制造成本。

 

7 结束语

 

综上所述,BIM技术在装配式建筑的全寿命周期中都发挥着关键性的作用。将BIM技术引入装配式建筑,有利于解决现阶段装配式建筑发展中遇到的各类问题。随着装配式建筑的进一步发展,有理由相信,在未来装配式建筑的建造中,BIM技术将会出现更多的运用形式,进而不断推动建筑业的发展。

 

*《BIM 技术在装配式建筑全寿命周期中的应用》

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