BIM技术在预制装配式钢筋混凝土结构中的应用

　　引言

　　1、BIM的英文全称是Building Information Modeling，国内较为一致的中文翻译为：建筑信息模型。BIM技术是一种构建和应用建筑信息模型的数字信息技术，在不断的发展中此方面实现了技术优化，也使得应用领域得到了拓展，尤其在建筑行业的应用效果尤为显著。该技术的应用使得建筑信息处理工作得到了解决，也可以通过仿真模拟功能来对施工方案、工艺进行优选与优化，协调性、优化性、可视性是其最为基本的特点。BIM技术应用于工程设计建造管理，通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。

　　2、预制装配式建筑是用工业化生产方式建造的建筑物，指将建筑物的部分或全部构件提前预制完成，然后在工地现场吊装到设计位置，并将预制构件通过可靠的连接方式组装而成的建筑。装配式建筑包括装配式混凝土结构、装配式钢结构和装配式木结构三个类别。预制装配式建筑可有效促进节能减排，提升建筑质量，提高安全水平和劳动生产效率，全面推动建筑产业升级。2016年国务院办公厅印发了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》，指出要以京津冀、长三角、珠三角三大城市群为重点推进地区，常住人口超过300万的其他城市为积极推进地区，其余城市为鼓励推进地区，因地制宜发展装配式混凝土结构、钢结构和现代木结构等装配式建筑。力争用10年左右的时间，使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%。2017年底唐山市也推出了推进装配式建筑发展的若干政策措施，以加快推进唐山市装配式建筑发展，提高建筑产业现代化水平。

　　装配式建筑在建造过程中存在的问题

　　基于装配式建筑的工艺特点可以看出，装配式建造方式对设计、制作、施工等各环节的设备与人员专业性要求非常高，需要一批既懂工业化技术，又熟悉建筑实操的专业队伍;二维的图纸表达方式，容易导致图纸表达的不完整，和装配人员对图纸的不理解，使得施工过程中出现错、漏、碰、缺等问题;为保证结构整体性，预制与现浇节点设计要求严格、构造复杂，在采用传统二维设计软件情况下，人工校对、筛查工作量大;一旦出现设计变更，图纸修改量大，构件深化加工调整周期长，已有预制构件改造困难，缺乏灵活性;为控制成本和施工难度，建筑立面、户型相对简单、单一，缺乏建筑个性与多样性;由于需要大体积构件吊装，施工现场布置、物料堆放、产品保护较传统建筑有更高要求。

　　BIM技术在装配式建筑中的应用优势

　　BIM技术集成了整个建筑项目中各个部门的数据信息,BIM模型本身就是一个数据模型。这个数据模型可以完整准确的提供整个建筑工程项目的信息。下文分别对BIM技术在装配式建筑中的应用优势进行总结。

　　1、相互匹配的精度,BIM能适应建筑工业化精密建造的要求

　　装配式建筑是采用工厂化生产的构件、配件、部品,采用机械化、信息化的装配式技术组装而成的建筑整体,其工厂化生产的构配件精度能够在毫米级,现场组装也要求较高精度,以满足各种产品组件的安装精度要求。总体来说,建筑工业化要求全面“精密建造”,也就是要全面实现设计的精细化、生产加工的产品化和施工装配的精密化。而BIM应用的优势,从“可视化”和“3D”模拟的层面,在于“所见即所得”,这和建筑工业化的“精密建造”特点高度契合。而在传统建筑生产方式下,由于其粗放型的管理模式和“齐不齐、一把泥”的误差、工艺和建造模式,无法实现精细化设计、精密化施工的要求,也无法和BIM相匹配。新型装配式建筑是设计、生产、施工、装修和管理“五位一体”的体系化和集成化的建筑,不是“传统生产方式+装配化”的建筑,它应该具备新型建筑工业化的五大特点:“标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修和信息化管理”,用传统的设计、施工和管理模式进行装配化施工不是建筑工业化。装配式建筑核心是“集成”,BIM方法是“集成”的主线。这条主线串联起设计、生产、施工、装修和管理的全过程,服务于设计、建设、运维、拆除的全生命周期,可以数字化仿真模拟,信息化描述各种系统要素,实现信息化协同设计、可视化装配,工程量信息的交互和节点连接模拟及检验等全新运用,整合建筑全产业链,实现全过程、全方位的信息化集成。

　　2、设计过程中建筑、结构、机电、内装各专业的高效合作与协同

　　BIM技术可以提供一个信息共享平台,各个专业的设计师通过这一平台建立模型,共享信息。大家在一个模型上设计,每个专业都能共享同一个最新信息。任何一个环节出现误差或者修改,其他设计人员均可以及时发现,并对其进行处理。同时,不同专业的设计师可以在同一平台上分工合作,按照一定的标准和原则进行设计,可以大大提高设计精度和设计效率。

　　BIM技术在预制装配式建筑深化设计、施工阶段的应用

　　BIM技术可用于预制装配式建筑的设计、生产、运输和安装的全过程，有效提高预制构件设计的合理性和精确性，并辅助实现生产、运输和安装的动态管理。

　　适用于预制装配式建筑的BIM软件

　　1、预制构件深化设计

　　在三维设计模型的基础上进行构件拆分，可精确统计预制构件的体积和重量，指导预制率和装配率的计算，并形成各个预制构件的模型。然后在预制构件模型上进行深化设计，布置钢筋与各类埋件，直接生成构件生产所需的图纸，并准确统计钢筋规格与长度、埋件型号与数量等。

　　2、预制构件碰撞检测

　　将预制构件信息模型按照设计要求，并结合施工顺序在计算机上进行拼装，对拼接位置进行碰撞检测，检查预制构件与现浇部分的关系，预制构件与预制构件(包括伸出的钢筋)之间的关系，以及预制构件和机电管道之间的关系，避免施工现场的错误与返工。

　　3、预制构件生产加工

　　根据预制构件深化设计单位提供的包含完整设计信息的预制构件信息模型，添加生产与运输所需的信息，完成模具设计与制作、材料采购准备、模具安装、钢筋下料、埋件定位、构件生产、编码及装车运输等工作。如有条件，可利用预制构件信息模型导出的数据对接生产设备完成自动化生产。采用BIM技术辅助生产管理，将有利于构件生产厂商提高生产效率，提升产品质量。

　　4、施工模拟与进度管理

　　在施工图深化设计模型和预制构件模型的基础上添加建造过程、进度安排、施工顺序、堆场位置、安装位置和施工工艺等信息。充分利用信息模型所包含的信息，根据项目施工组织计划方案，对预制构件的安装进行动态虚拟仿真模拟，优化施工工序，实现可视化交底。

　　通过构件编码将虚拟的建筑信息模型与现实的构件联系起来，将施工现场的质量检查信息、进度状况等数据反映到建筑信息模型中，实现三维可视化施工管理。

　　来源：混凝土园地