裝配式建筑中怎樣利用BIM進行智能施工安裝？

通過BIM技術對裝配式建筑在實際施工前對施工方案進行模擬論證，可觀測整個施工過程，通過施工模擬，可提前發(fā)現(xiàn)施工過程中可能出現(xiàn)的安全問題，并制定方案規(guī)避風險，同時減少了設計變更，并節(jié)省了資源。對不合理的部分進行修改，特別是對資源和進度方面實行有效地控制，可以更好地協(xié)調施工中的進度和資源使用情況。在研究裝配式結構的吊裝方案同時，也可對局部的重點復雜部位進行模擬，模擬其施工安裝過程，實現(xiàn)智能施工安裝。

01

BIM 技術實現(xiàn)施工方案

全過程模擬

利用3D建筑信息模型與施工進度計劃相鏈接進行施工模擬，可針對不同的施工計劃進行分析和比較，從而選擇最優(yōu)方案；同時，在分析施工方案中質量偏差以及進度拖延等施工問題的根本原因時更加方便，從而及時采取相應的解決方案。模擬施工過程如圖1。

圖1 模擬施工過程

Fig. 1 Simulation of the construction process

裝配式項目4D模型構建采用的是Navisworks

Management 和Microsoft Project 軟件工具組合進行。

首先，在Navisworks Management中導入裝配式項目的三維實體模型（包含建筑和結構信息）；

其次，進行WBS 分解，這一過程可以在Microsoft Project 軟件中完成。在MP 中的信息包括，任務的名稱、編碼、計劃開始時間、計劃完成時間、工期（見圖2）；

第三，將Project完成的進度計劃導入到Navisworks 軟件中，與構件和施工階段進行匹配（見圖3）。

圖2 在Project 中設置工序的安裝

Fig. 2 Installation of setting procedures in Project

圖3 將Project 和Naviswork 中Timeliner 關聯(lián)

Fig. 3 Associates Project with Timeliner in Naviswork

前期經過模型的建立、審核、虛擬驗收后，形成用于指導施工的BIM 總體模型。所以，根據(jù)施工方提供的工程籌劃方案，給模型中的構件添加相應的時間屬性，讓籌劃方案與模型緊密結合，三維呈現(xiàn)出施工順序步驟。

項目施工的所有活動都與時間相關，進度計劃即是從項目開始施工到竣工驗收為止的全過程規(guī)劃，它需要根據(jù)合同工期統(tǒng)一安排，也需要海量的數(shù)據(jù)（圖紙、設計變更、施工方案等）為基礎，而BIM技術的優(yōu)勢是對工程量的實時統(tǒng)計，及時體現(xiàn)工程變更對進度的影響。

02

BIM 技術指導解決裝配式建筑

施工安裝中的若干問題

施工關鍵節(jié)點模擬

對于復雜節(jié)點，僅進行施工技術交底無法對其施工特點和方法詳盡說明，這時可采用三維可視化施工交底，對構件的安裝進行模擬，使得施工技術人員迅速了解施工工藝。節(jié)點的施工模擬是將構件先后安裝順序進行設定，通過施工動畫的形式將節(jié)點的施工過程形象展示。以某項目框架節(jié)點為例，如圖4所示部位，為三段預制梁相連，出現(xiàn)的問題是縱筋在錨固部位，按照設計圖紙中的連接方式，箍筋高度不對，彎折鋼筋部位保護層厚度太小，鋼筋之間的伸出碰撞。

圖4 復雜節(jié)點處鋼筋碰撞

Fig. 4 Reinforcement collision at complex joints

通過運用BIM的模擬施工，發(fā)現(xiàn)了該問題，提供了修改建議：

1.箍筋的高度在后澆段進行調整，最初的高度為160mm設置為180mm；

2.后澆段伸出鋼筋向內在1/6處進行稍微彎折，此時梁縱筋可按照施工圖紙節(jié)點說明進行彎折，鋼筋能夠錨固，并且保護層厚度合乎規(guī)范；

3.當調整不開時，可以調整梁鋼筋型號（見圖5）。

圖5 模擬節(jié)點的安裝

Fig.5 Simulation node Installation

設備管線模擬優(yōu)化

在拆分后對管線和結構模型進行碰撞檢查，可以對布置的管線進行優(yōu)化，避免現(xiàn)場安裝管線再進行二次加工和處理。

首先，利用BIM 技術整合各專業(yè)三維模型，然后上傳至Navisworks 軟件平臺中對其進行碰撞檢查，可以自動查找出模型中的碰撞點，使其之間的碰撞進行可視化，并通過“圖片+ 文字”描述的型式輸出紙質報告。

其次，將3D建筑信息模型上傳至BIM系統(tǒng)中，可以準確觀察項目中復雜管線節(jié)點的具體構造，生成詳細的二維平面圖，從而指導后續(xù)的施工。

第三，在工程項目施工之前實現(xiàn)BIM模型內部漫游，直觀地觀察內部管線的排布與走向，優(yōu)化管道的布置，從而避免施工過程中遇到的問題，減少返工。

在疊合板內，電氣管線一般敷設在疊合板的現(xiàn)澆層，即電氣專業(yè)沿樓板暗敷設管線可以走的高度大概僅為70~80mm，所以盡量避免管與管重疊否則會減少保護層厚度（見圖6）。

圖6 管線重疊導致后澆保護層減少

Fig.6 Reduction of post-pouring protective layer due to pipeline overlap

考慮到需要保證裝配式建筑結構樓板的后澆層厚度，將多個線管重疊的部位全部放置在板－板的拼縫之間。豎直方向布置的管線，并穿梁的管線，在進行設計時，盡量將穿過位置選擇在梁的后澆段（見圖7）。

圖7 管線敷設優(yōu)化

Fig. 7 Pipeline laying optimization

模板工程施工模擬

當梁板柱墻都已經安裝就位后，開始進行模板工程作業(yè)，布置模板的位置主要有：

1.梁后澆段；

2.疊合板后澆段布置。

在實際工程中，傳統(tǒng)模板工程存在用料不清晰，設計方案不合理等問題，將BIM技術應用于模板工程，可以使方案策劃、技術交底、材料加工等工作減少溝通難度。同時對于模板、方木、鋼管和扣減等材料的用量進行計算匯總，有效地控制了模板用量。

當創(chuàng)建模板時需要考慮：

1.工程項目要求的施工質量和工藝，疊合板底模板使用吊模，疊合梁后澆段使用側模；

2.按照規(guī)范制定模板的尺寸，模板的定位及形狀；

3.模板的安裝和拆除方案，保證模板能夠重復使用。

在BIM 模型中創(chuàng)建模板工程的解決辦法是：

首先，在Revit 中進行梁板柱拆分完成，在空間原點位置放置一根定位方形柱，轉換為IFC 格式；

其次，在Tekla 中建立軸網，并將IFC 模型導入其中，作為參考模型；

第三，Tekla 中建立腳手架零件，腳手架及支撐布置好后，布置后澆段的的模板；

最后，將模板工程也導入進Autodesk Naviswork，進行模擬的安裝及拆裝（見圖8）。

圖8 布置模板流程

Fig. 8 Layout template flow

指導現(xiàn)場中，碗扣式腳手架的搭設，空間的合理利用；模板的布置，指導現(xiàn)場工人進行吊模的作業(yè)，如圖9所示。

圖9 搭設的腳手架和模板

Fig.9 Scaffolding and formwork set up

03

結論

本文應用BIM技術對裝配式建筑施工方案進行全過程模擬，總結了BIM 技術在裝配式建筑工程施工進度管理中的應用過程。應用BIM4D 相關軟件模擬了裝配式建筑的施工過程，并能夠運用BIM模型對裝配式建筑指導現(xiàn)場施工，實現(xiàn)精準安裝預制構件，布置預制構件模板，避免了現(xiàn)場安裝碰撞和錯誤的問題，合理地利用了施工場地。

（責任編輯：奚雅青）