BIM預(yù)制裝配式建筑綠色施工應(yīng)用實踐
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摘要：中國城鎮(zhèn)化發(fā)展進度的加快，建筑施工技術(shù)水平提高，各種新的施工技術(shù)涌現(xiàn)出來，特別是綠色施工技術(shù)的應(yīng)用，符合了中國綠色發(fā)展戰(zhàn)略的，同時加快了施工進度，降低了施工成本。但是，從中國現(xiàn)在的建筑業(yè)發(fā)展情況來看，一些建筑依然采用傳統(tǒng)的建造方式。預(yù)制裝配式建筑以其綠色化和低碳化而受到歡迎。在設(shè)計預(yù)制裝配式建筑以及施工的過程中將bim技術(shù)充分利用起來，可以提高設(shè)計質(zhì)量，保證施工效率，對實現(xiàn)綠色施工起到一定的促進作用。本論文著重于研究基于BIM探討預(yù)制裝配式建筑綠色施工的應(yīng)用實踐。
關(guān)鍵詞：預(yù)制裝配式建筑；BIM；綠色施工；應(yīng)用；實踐
1引言
預(yù)制裝配式建筑越來越受到歡迎，是因為這種建筑在建房的時候所采用的是工業(yè)化方法，即施工中使用的構(gòu)件大部分在工廠內(nèi)完成，對于需要使用的構(gòu)建運到施工現(xiàn)場，經(jīng)過技術(shù)人員按照設(shè)計圖紙拼接后可安裝在建筑結(jié)構(gòu)上。需要注意的是，所有構(gòu)件應(yīng)牢固連接，以確保建筑物的可靠性。在預(yù)制裝配式建筑中應(yīng)用BIM技術(shù)，可以在構(gòu)件運到施工現(xiàn)場后按照三維設(shè)計圖拼裝，取代傳統(tǒng)的按照二維平面圖進行澆筑施工和現(xiàn)場拼裝的方式。這樣，建筑的外觀就與傳統(tǒng)方法建造的房子一樣，施工方法卻截然不同。預(yù)制裝配式建筑應(yīng)用BIM技術(shù)，縮短了施工現(xiàn)場的工作時間，減少了用電、用水和人力資源，簡化了施工過程。此外，還可以減少各種污染物，減少了垃圾量，避免了施工環(huán)境的污染，對施工現(xiàn)場的管理非常有利。
2預(yù)制裝配式建筑的介紹
預(yù)制裝配式建筑的一個重要優(yōu)勢是，可以提高工程的施工質(zhì)量，確保整個工程的施工進度加快。在預(yù)制裝配式建筑施工的過程中，由于某些施工采用裝配施工方式，在生產(chǎn)施工過程中，通常采用運行機械裝配線的方式，對于零件的生產(chǎn)不再采用人工操作方式，使得零件有更高的精度，確保每道工序符合有關(guān)的規(guī)定，建筑結(jié)構(gòu)的各個部位得以改進，工程施工質(zhì)量有所提高[1]。預(yù)制裝配式建筑的整個施工都采用裝配模式，施工管理模式也發(fā)生了變化。在裝配式建筑施工的過程中，整個施工過程按照一定的產(chǎn)業(yè)流程進行，部分結(jié)構(gòu)零部件在工程中完成，實現(xiàn)了施工標(biāo)準(zhǔn)化操作，使大部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)比傳統(tǒng)的施工模式更加完善，當(dāng)然這對施工人員的專業(yè)素質(zhì)有較高的要求，特別是施工中采用工業(yè)管理模式，結(jié)合現(xiàn)場施工管理，使施工項目既實現(xiàn)了現(xiàn)代化，又實現(xiàn)了自動化運行。預(yù)制裝配式建筑的施工特點是，采用預(yù)制模式，大大提高了管理效率。從裝配式建筑施工的現(xiàn)狀來看，已經(jīng)實現(xiàn)了半自動作業(yè)模式。與手工生產(chǎn)操作相比，這種生產(chǎn)方式的速度更快，生產(chǎn)質(zhì)量有所保證。所以，建筑施工中整體化操作，使得施工的進度加快，縮短了施工時間。預(yù)制裝配式建筑施工與傳統(tǒng)的建筑工程施工模式相比較，工期大大縮短，原材料的使用量明顯減少，由此降低了成本，提高了工作效率。
3預(yù)制裝配式建筑施工技術(shù)要點
3.1預(yù)制吊裝施工技術(shù)
預(yù)制裝配式建筑施工中，對于預(yù)制外墻板要使用車輛運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場,施工管理人員將外墻板的數(shù)量清點正確，對編號都要核對好，外墻板使用專用的吊具，將其吊到建筑結(jié)構(gòu)上，放置在指定的安裝位置。施工人員對外墻板初步就位之后，將臨時的支撐系統(tǒng)設(shè)置好，還要采取必要的固定限位措施[2]。外墻板與樓層面限位固定的時候要做好清點工作，對編號進行核對,防止產(chǎn)生錯誤。當(dāng)預(yù)制樓梯運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場并清點完畢，對編號予以核對，使用專用吊具將預(yù)制樓梯段運輸?shù)筋A(yù)安裝樓的板位置,由施工人員安裝就位。
3.2墻面施工技術(shù)
應(yīng)用預(yù)制裝配式技術(shù)，主要的目的是實現(xiàn)綠色施工，對工程的整個建設(shè)環(huán)節(jié)實施一體化管理，如此形成一個科學(xué)化的管理模式，避免管理不當(dāng)造成材料和資金的浪費。在預(yù)制裝配式施工的過程中，采用綜合化的管理模式能夠及時發(fā)現(xiàn)隱患，及時采取有效地措施處理，避免造成嚴重后果，導(dǎo)致資金投入量增加。在承重墻建設(shè)以及剪力墻建設(shè)中應(yīng)用BIM技術(shù)設(shè)計和施工，流程簡化，工程建設(shè)效果更好，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)。在工程施工中采用預(yù)制裝配式建筑施工技術(shù)，可以從建筑結(jié)構(gòu)整體的角度出發(fā)進行墻體建設(shè)，應(yīng)用BIM技術(shù)規(guī)劃建筑結(jié)構(gòu)，根據(jù)立體化、透視化的設(shè)計圖進行拼接，在加工部件的時候可以測試承重能力并對所獲得的數(shù)據(jù)精確分析，對于不當(dāng)之處適當(dāng)調(diào)整[3]。在墻面施工的過程中注重綠色化，將預(yù)制裝配式模式發(fā)優(yōu)勢發(fā)揮出來，結(jié)合使用BIM技術(shù)可以避免拆除重建，可以一次性成型，同時排除各種安全隱患，施工效果良好。
4應(yīng)用BIM技術(shù)實現(xiàn)綠色施工
4.1應(yīng)用BIM技術(shù)設(shè)計模型
工程項目部在施工的初期階段將BIM應(yīng)用小組建立起來，應(yīng)用BIM技術(shù)設(shè)計預(yù)制裝配式建筑模型。將BIM技術(shù)應(yīng)用于施工實踐中，就是通過運行工作軟件進行設(shè)計，主要使用的軟件包括Autodesk、Navisworks、Revit、斯維爾二維算量和廣聯(lián)達場地布置等，所設(shè)計的模型惟妙惟肖，而且是立體化呈現(xiàn)，具有良好的透視效果，每個細節(jié)出現(xiàn)問題都能夠及時修改，方式施工中發(fā)現(xiàn)予以返工，由此節(jié)省了人力和物力，保證工期[4]。在預(yù)制裝配式建筑施工中應(yīng)用BIM技術(shù)，考慮到建筑的主體結(jié)構(gòu)所采用的是框架結(jié)構(gòu)，以屋面外圍護系統(tǒng)和墻面外圍護系統(tǒng)為主，按照綠色理念，外覆雙曲造型所使用的鋁板幕墻和玻璃幕墻。按照BIM模型，就是將各種構(gòu)件拼接起來，構(gòu)成多種形式的實體[5]。在預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的中心筒部分施工中，工序復(fù)雜，難度大，對施工精度有較高的要求。對于這種情況，BIM小組運行BIM建立模型的時候，以樹權(quán)部位的二維模型為主，臨時支撐間距在設(shè)計的過程中計算出來，根據(jù)計算的結(jié)構(gòu)排布支撐，還要與施工進度計劃相結(jié)合，對施工的工序進行四維施工模擬。應(yīng)用BIM模型對施工技術(shù)進行交底，避免設(shè)計與現(xiàn)場施工存在不符之處，保證施工質(zhì)量。
4.2設(shè)置臨時支撐
在進行預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工的過程中，要保證屋面的結(jié)構(gòu)安裝保持較高的穩(wěn)定性，將屋面的梁撓度減少，在進行樹權(quán)施工的過程中，需要將臨時支撐設(shè)置好。在確定臨時支撐型號的時候，需要根據(jù)受力計算所獲得的結(jié)果進行。對于整個建筑結(jié)構(gòu)的整體受力，要保證其具有較高的穩(wěn)定性之后，按照設(shè)計圖紙將臨時支撐拆除，如此可以起到轉(zhuǎn)換受力體系的作用[6]。某建筑工程的上施工中，按照設(shè)計圖紙要求在屋架的下方所設(shè)置臨時支撐，所選用的材料為鋼管，規(guī)格為152mm×5.0mm，材質(zhì)為Q235，鋼支撐的高度介于3.2m~5.5m之間，根據(jù)具體的需要進行選擇。鋼支撐之間的距離設(shè)定需要根據(jù)鋼梁跨度進行布置，介于3.5m~4.8m之間，在支撐的上部與屋架梁底部可以采用鋼接的方法，這種連接方式比較簡單。支撐的下部如果不在樹權(quán)部位，可以將型鋼連接到混凝土結(jié)構(gòu)，型鋼的規(guī)格為H200mm×200mm×8mm×12mm，使用膨脹螺栓連接，支撐鋼管連接到型鋼件上，采用剛性連接的方法。與樹權(quán)部位交接的部位，可以直接在主桿件的頂面連接。由于螺栓在圓管的外側(cè)布置，整個結(jié)構(gòu)更加簡潔，而且節(jié)省了材料[7]。
4.3應(yīng)用BIM技術(shù)模擬施工
應(yīng)用BIM技術(shù)模擬施工是BIM技術(shù)的一個重要優(yōu)勢。在預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工的過程中應(yīng)用BIM技術(shù)進行模擬操作，對施工的現(xiàn)場情況都能夠模擬操作，發(fā)揮虛擬建造技術(shù)的作用，通過操作軟件構(gòu)建模型，合理設(shè)置時間參數(shù)，在計算機中操作虛擬軟件就可以將頭腦中形成的思路用模型體現(xiàn)出來，然后進行虛擬操作，使用仿真軟件進行仿真操作。在工程項目建造的過程中會產(chǎn)生一些成本[8]。比如，當(dāng)某工程沒有按期完成工程造成的損失，施工中存在材料浪費的問題等，使用BIM技術(shù)就可以實現(xiàn)虛擬軟件建造，對工程設(shè)計圖進行模擬操作，合理規(guī)劃施工的每個環(huán)節(jié)，將施工中所存在的難點以及需要重點關(guān)注的問題都能夠展示出來，從而對施工過程管理予以優(yōu)化。在進行異型樹權(quán)鋼結(jié)構(gòu)施工之前，需要將BIM模型建立起來，還要進行模擬操作，對每個設(shè)計環(huán)節(jié)在施工中的效果都能夠體現(xiàn)出來，發(fā)現(xiàn)問題可以及時調(diào)整，避免施工中產(chǎn)生問題導(dǎo)致不良后果。工程施工中應(yīng)用BIM技術(shù)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)，具體的實施中，就是應(yīng)用三維信息模型實施管理。立體化的施工設(shè)計圖發(fā)揮指導(dǎo)作用，對于所存在的問題及時指導(dǎo)施工現(xiàn)場解決，避免施工中出現(xiàn)施工質(zhì)量問題導(dǎo)致返工。展示三維信息模型的時候，就是將工程項目的各項指標(biāo)綜合，使得工程施工現(xiàn)場的各項數(shù)據(jù)全面呈現(xiàn)，BIM軟件的運行中可以起到有效協(xié)調(diào)的作用[9]。同時，應(yīng)用BIM技術(shù)還可以實現(xiàn)精細管理。在預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工的過程中應(yīng)用BIM技術(shù)，使得復(fù)雜性問題得到有效解決。預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工中，打破了原有的循序漸進的方式，而是從整體施工高度角度出發(fā)展開，如果存在問題，可以從整體的角度出發(fā)作出調(diào)整，由此可以加快施工進度，各個施工環(huán)節(jié)都能夠合作進行，相互配合良好。發(fā)揮BIM技術(shù)的作用，可以使得復(fù)雜的設(shè)計問題和施工問題及時發(fā)現(xiàn)，并準(zhǔn)確定位，對于問題的處理簡單化，確保整個的施工中發(fā)揮設(shè)計圖的指導(dǎo)作用，各項工作更加有條理。具體的應(yīng)用中，就是發(fā)揮BIM技術(shù)的作用，通過實施模擬對施工現(xiàn)場優(yōu)化管理，對施工現(xiàn)場的障礙快速解決，施工質(zhì)量有所保證。
5結(jié)束語
通過上面的研究可以明確，預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工的過程中應(yīng)用BIM技術(shù)可以發(fā)揮優(yōu)勢。中國走綠色發(fā)展道路，建筑施工的能耗大、資源消耗量也大，而且往往工期比較長，采用預(yù)制裝配式建筑施工方式，結(jié)合BIM技術(shù)，使傳統(tǒng)施工當(dāng)中所存在的問題有效解決。如此，建筑工程更加完善，使建筑業(yè)的發(fā)展符合中國綠色戰(zhàn)略目標(biāo)。
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作者：李煒 單位：中交第四公路工程局有限公司