BIM技术在预制装配式混凝土结构施工中的应用

BIM技术在预制装配式混凝土结构施工中的应用

吴权张寿晨屈江旺刘超俞华文

中国建筑第八工程局有限公司，上海 200122

摘要：装配式建筑是由构件预制、现场拼装的新型建筑形式，和传统的建筑施工相比，装配式建筑的施工周期更短、施工形成的建筑废料也更少，在提升施工效率的同时，实现了节能环保。但是这类建筑对构件的设计要求很高，需要提升设计质量。以往常用的CAD技术主要是形成二维平面图，呈现的效果有限，容易出现理解偏差。相比之下，BIM技术能够呈现三维立体的模型，并将模型和构件的结构、尺寸等参数相结合，进行施工模拟，为装配式建筑工程设计提供更加直观、可靠的参考。

关键词：BIM技术;预制装配式;混凝土结构

引言

随着建筑业的发展和现代化程度的提高，装配式混凝土建筑已成为现代建筑的主流趋势。然而，在实际施工过程中，装配式混凝土建筑结构的连接质量和精度控制一直是施工难点和瓶颈问题。为了解决这一问题，需要采用先进的技术手段和控制方法。

1、BIM技术的特征

BIM是在信息化的大环境下，建筑业发展起来的一种新型信息化辅助系统，以3D数字化技术为基础，以可视化模型，并可与参数相结合模拟施工。将BIM技术引入到装配式建筑设计中，可实现三维可视化建模，并对建筑各部分部件的结构、尺寸、形状、材质等参数进行校检，提升设计的合理性。借助BIM技术，还能合理地规划建筑施工安排，保证装配式建筑施工质量的基础上，对控制成本和施工进度也有显著帮助。

2、装配式混凝土结构关键技术及存在的问题

2.1构件的连接和拼装

装配式混凝土结构的施工需要将预制构件进行连接和拼装，以确保结构的整体性和稳定性。装配式混凝土构件的连接不牢固是常见的问题，由于连接件的设计不合理、安装位置不准确等原因，导致连接件的承载能力不足，无法承受结构在使用过程中产生的荷载和作用力，这不仅影响到结构的安全性和使用寿命，还可能引发安全事故；其次，由于拼装工艺不规范、拼装设备不精确等原因，导致预制构件的拼装精度较低，这不仅影响到结构的外观和质量，还可能引发结构变形和开裂等问题

2.2预制构件的设计和制造

预制构件是装配式混凝土结构的基本单元，其设计和制造质量直接影响到整个结构的质量和性能。然而，在预制构件的设计和制造过程中存在的一些问题，会导致预制构件的质量和性能受到影响。预制构件的尺寸偏差是常见的问题，由于模具设计不合理、制造精度不高等原因，导致预制构件的尺寸偏差较大，无法满足设计要求，这不仅影响到结构的整体性和稳定性，还会增加施工难度和成本[1]。

3、BIM技术在预制装配式混凝土结构施工中的应用

3.1装配式建筑预制构件可视化施工模拟

目前，我国的装配式建筑工程尚处在起步阶段，缺乏经验丰富的技术型人才，参建企业的技术人员一般都是在常规建筑，如整体现浇建筑、砌块建筑等方面具有多年的经验，相比之下，对于装配式建筑的工作经验则明显不足。这就导致一些技术人员对一些装配式建筑的细节，如构件的吊装次序和关键节点的质量控制都不是很清楚，仍然按照常规整体现浇建筑的惯性思维，这势必会对施工质量造成影响，甚至可能导致大批预制构件的损毁，造成极大浪费。借助BIM技术可以实现对建筑施工的模拟仿真，形成三维可视化仿真影响，技术人员就可以检验各部件的起吊次序是否合理，并依据工程模拟实际状况适时地调整各部件的吊装次序。利用BIM的可视化与虚拟模拟技术，还可将建筑中的重点和难点部分进行了形象化的演示，明确质量控制重点环节，降低了人为影响导致的失误，提升装配式建筑工程质量，也有助于控制成本和施工进度。

3.2碰撞检测运用

Navisworks碰撞检测功能，可以精准发现一些冲突问题（如灌浆套筒与竖向钢筋之间的空间冲突、预制构件梁和柱节点区钢筋相互打架等）生成并提供碰撞检查报告，然后按照碰撞报告修正优化模型。这些在传统设计和施工流程中难以预见的问题，若在装配式建筑施工现场才发现，往往会引发工程延期、增加额外费用，并可能对工程质量与安全构成威胁。通过在设计深化阶段进行深度的碰撞检测和问题解决方案制定，能够显著提升施工过程的效率，确保项目按照预定的施工计划进行。有利于节约资源，提高工程整体的经济效益，还能保障建筑工程的质量和安全性[2]。

3.3施工进度管理和控制

BIM技术可以支持项目进度的管理和控制。通过建立建筑物的施工模型，可以对项目的进度进行可视化展示和分析。项目管理者可以根据模型中的信息，进行进度计划和调整，提前预测和解决可能出现的延误和冲突。同时，通过搭建施工进度模型，可以有效地比较计划和实际施工情况，为进度分析和研判提供数据支撑，完善项目进度数据库，解决施工过程中由于工序安排不合理、人材机供应不及时等导致的进度延缓问题，实时纠偏，确保项目按时完工。

3.4采用BIM信息化技术

BIM技术对于装配式结构而言,可有效地提高设计、生产及施工效率?实现降本增效,(1)提高设计效率、降低出错率近年来?装配式结构与参数化设计相结合的方式,为BIM技术在装配式结构中的应用提供了新的发展方向。利用参数化的建模方式，可自动布置钢筋和预埋件，快速生成预制构件图纸。通过BIM模型，可直观地观察预制构件，进行错、漏、碰、缺检测。(2)加快施工进度，保障施工安全利用BIM技术进行施工现场模拟和仿真分析，通过模拟预制构件施工过程，使问题早发现早解决。BIM技术也可用于模拟施工现场安全突发事件?完善安全管理预案，排除安全隐患。

3.5加大产业化人才培养，提高施工技术水平

在质量问题中，专业人才缺乏、产业化工人技能不熟练是制约装配式结构发展和问题产生的主要因素。装配式结构的设计和施工是综合性很强的工作。传统设计人员缺乏预制构件与设备、给排水、电气等专业的统筹考虑；预制构件生产安装缺乏熟练的操作工人，造成了质量问题频出，阻碍了装配式结构的发展[3]。

3.6实行EPC承包模式

EPC模式优点在于一体化的设计、施工，这与装配式结构特性相符。EPC模式能使设计方和其他各方高度协作，实现工程建设高度组织化。通过EPC模式，可加快施工进度，质量风险得到有效控制。总承包方集设计施工为一体，在设计阶段要充分考虑施工情况，确保设计的可行性，出现问题由总承包负责，避免互相推诿的情况发生。通过EPC模式，可有效控制成本，在保证质量前提下，总承包方要通过精细化管理，以减少各环节冲突，真正从管理上增益。

3.7装配深化图

在BIM模型完成后，通过Revit可以创建构件的各种视图，包括前视图、顶视图、剖面图和透视图等，这些视图为项目提供全方位、多角度的视觉理解。此外，生成的图纸内容丰富详尽，涵盖了楼层key‐plan、钢筋布置及间距、钢筋明细表、构件重量等，这些数据及信息对于构件加工和施工吊装等环节都具有重要的参考价值。这样的出图过程不仅提高设计效率，也确保工程项目的信息准确性和完整性，极大地推动了建筑行业的数字化建设和精细化管理。

结束语

总之，BIM技术在装配式混凝土项目的设计优化和管理中带来了显著的效益，它提高了设计的精确性，优化施工效率，强化了建筑的安全性，同时也使得项目的后续维护更加方便。BIM技术未来的发展必将影响整个建筑行业，从项目的设计阶段到施工，再到最终的维护管理，甚至在建筑的拆除和资料存档方面都将发挥着不可替代的作用。

参考文献：

[1]王晓辉,邓倩茹,陆苏亮,王为宏.基于BIM技术的预制装配式混凝土结构设计方法探析[J].居舍,2019,(24):62+5.

[2]张海东,徐宁,方坤.某装配式住宅项目结构设计和BIM应用[J].建筑结构,2019,49(11):62-66.

[3]邢丹丹.浅析基于BIM技术的预制装配式混凝土结构设计[J].中国住宅设施,2019,(05):24-25.