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BIM 技术在装配式建筑施工技术管理中的应用研究论文

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2024-04-19 10:21:04    来源:SCI论文网    作者:xuling

摘要:建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)技术作为建筑行业重要的信息化建设与管理工具,在建筑工程建设与运营中的应用越来越广泛。装配式建筑施工技术管理具有技术复杂、技术方案编制难度大、技术质量控制影响因素多、施工控制风险多,以及需要技术约束与施工执行间高质量的沟通交流等特点。

  [摘要]建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)技术作为建筑行业重要的信息化建设与管理工具,在建筑工程建设与运营中的应用越来越广泛。装配式建筑施工技术管理具有技术复杂、技术方案编制难度大、技术质量控制影响因素多、施工控制风险多,以及需要技术约束与施工执行间高质量的沟通交流等特点。文章从装配式建筑施工技术管理特点出发,探讨BIM技术在装配式建筑施工技术管理中应用的重要性,以及应用注意事项。BIM技术在提升装配式建筑施工技术方案编制的科学性与合理性,提高施工技术过程控制的便利性,以及确保施工技术与施工执行间的高效沟通等方面具有重要作用,但也需要工程建设单位基于施工技术管理特点,合理应用BIM技术,同时增强施工技术管理人员对BIM技术的应用能力。

  [关键词]BIM技术,装配式建筑,施工技术管理

  0引言

  BIM技术与装配式建筑之间存在相辅相成、相互促进和成就的关系。BIM技术具有可视化、协作协调性、仿真模拟性、优化性、数字性、信息关联性、数据交互性、可出图性等特点[1],为装配式建筑的发展提供了更为高效的建设工具;同时,装配式建筑的标准化、模块化建设形式也为BIM技术在建筑勘察、设计、施工、运营等全过程建设中的应用提供了便利,更有利于BIM技术发挥特色优势。BIM技术在装配式建筑施工设计方案评估、施工规划、进度管理、成本管控、质量控制和施工问题解决等方面具有重要意义[2]。BIM技术在提升装配式建筑施工技术水平、施工效率,确保工程安全和质量方面具有重要作用。

  1装配式建筑施工技术管理的主要特点

  1.1施工技术复杂,技术方案编制难度大

  装配式建筑主要采用标准化预制件和现场装配施工的模式进行施工,装配结构协同建筑主体结构要求与造型变化等特点而变化。装配式建筑施工技术涉及构件深化设计、预制构件预制,以及预制构件运输、存放、吊装、拼接等诸多内容[3]。针对预制构件种类多、数量多、体量差异大,以及吊装工艺复杂、精度要求高、各专业协同施工等特点。技术方案编制过程中,对预制工艺技术、装配吊装工艺技术、拼接技术等要求高,面临施工作业精准性、安全性、可靠性等控制难题,技术方案编制难度大,需要更加系统而科学的技术可行性、可靠性分析工具。

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  1.2技术质量控制影响因素多,施工过程风险多

  施工技术方案质量受到技术方案合理性、施工人员技术能力、施工工序、材料和设备的匹配能力等多因素影响。尤其是装配式建筑施工活动,对预制构件制备、装配、拼接的协同性要求极高。在装配式建筑预制构件制备、装配、拼接等全过程实施中,存在预制构件制备工艺精度不够、结构拼装精确度差、工序衔接不当、吊装安全保障不到位等导致的预制构件损坏,以及施工安全风险大等诸多风险问题,需要在施工管理中加强对施工工艺技术的监督和管理,以此及时发现和解决风险问题,确保施工质量和安全。

  2 BIM技术概述

  BIM是建筑信息模型的英文缩写,是一种综合计算机辅助设计、现代信息技术、数字化技术等的多维建筑模型信息集成管理技术,具有高度可视化、协调性、优化性、模拟性、可出图性、协同性、参数化性等特性。BIM技术通过数字化、信息化手段,可以实现对建筑物理特征和功能特性的数字化、信息化表达,实现建筑物物理建设运营与计算机镜像之间高仿真模拟和协同关联,以及建筑设计、采购、施工、运营间的高效衔接与协同处理等。伴随信息化、数字化技术的不断发展及其在建筑领域的应用,BIM技术逐渐成为建筑行业信息化和数字化管理的重要技术手段和管理工具,在提升建筑工程建设质量与效率,降低建设与运营成本等方面发挥着重要作用。

  3 BIM技术在装配式建筑施工技术管理中应用的重要性

  BIM技术与装配式建筑围绕装配式建筑的高质量建设要求而共同发展,存在相辅相成、相互促进的关系。装配式建筑施工技术管理面临施工技术复杂、施工质量控制协同性强、施工技术方案编制缺乏经验,以及缺乏高质量沟通等特点,加之BIM技术在项目协同管理、可视化表达、虚拟分析与优化等方面具有技术突出能力,使得BIM技术在施工技术方案编制、技术质量管控以及人员组织沟通等方面具有重要作用,在提升装配式建筑施工技术管理能力、避免技术风险、确保施工质量等方面具有重要意义。

  3.1提升施工技术方案编制的科学性与合理性,提高施工质量

  装配式建筑施工技术管理中应用BIM技术,以技术创新为引领,以包含计划(Plan)、执行(Do)、检查(Check)与处理(Act)的PDCA循环模式作为装配式建筑施工品质管理方式,同时为确保装配式建筑施工技术方案的可行性与可靠性,在方案编制前充分了解项目特点、周边环境等信息,了解不同工种、不同阶段、不同专业施工技术要点,以及施工人员的技术能力匹配情况等,通过BIM技术进行信息集成,对施工技术方案进行详尽、科学、合理的分析。

  在装配式建筑施工中,预制构件拼接过程较传统现浇施工工艺更加复杂,对拼装的精度要求极高,容易出现拼装误差偏大的问题。面对装配式建筑复杂的施工技术特点和质量控制的高协同性要求,利用BIM技术在施工场地策划、预制构件堆场布置、塔吊能力分析、施工工艺仿真、施工进度模拟、预制构件数字深化加工以及资源调配优化等方面的技术优势,全过程应用BIM技术,并进行全过程数据交互,在设计阶段建立设计模型或建筑施工图,建立统一的建筑实体模型,明确表达构件属性信息和构件之间的空间逻辑和力学关系,以及关联清晰的物料特点、工程量与造价信息等。在施工前,通过BIM技术对预制构件全过程施工工艺流程(如图1所示)进行施工工序、资源调配以及施工过程风险等模拟仿真分析,预测施工过程中的关键路径和风险点,优化施工顺序和资源分配。通过基于BIM技术的施工模拟,施工单位可以极大提升施工技术方案科学性与合理性,减少产生工艺技术偏差、吊装施工安全风险、装配精度不够、管线冲突等问题,确保施工技术安全可靠。

 

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  在施工工序优化方面,基于施工的规范性、高效性、安全性、适用性以及优化目标,借助BIM技术的模拟和优化算法,能分析工序间的时间冲突、资源需求、材料供给等影响因素,确定施工工序间的逻辑关系、约束条件和依赖关系,找到最优的施工顺序,并验证工序的可行性和有效性,进而与施工计划和资源调配相协调,并在施工过程中予以监控,在发生问题或变化时予以协同调整,确保施工过程与施工计划相匹配。

  在施工资源调配优化方面,能够借助BIM技术的模拟优化算法,基于施工人员、设备、物料等资源数据,以及资源可用性和限制条件,从资源的时间和空间需求、资源间的依赖关系、资源的利用效率等方面,寻找最优的资源配置方案,进而根据施工计划进行监控、管理,并对资源利用情况进行评估。通过资源调配优化,施工单位能够合理配置和利用施工资源,在确保施工质量的前提下,提高施工效率,降低施工成本。

  在过程风险控制方面,施工单位能够基于施工顺序、资源调配等,对包括各种不确定性、缺陷和冲突等在内的施工风险要素与建筑信息模型进行对比分析,根据分析结果形成风险等级评估报告,并制定相应的风险防控策略与措施,通过调整施工顺序、优化资源调配、改进施工技术等方式防控风险,并制定应急预案。

  3.2便利施工技术的过程控制

  施工过程的技术管理要求基于施工技术方案的规范和标准要求,组织施工人员严格按照施工工艺流程、用料、设备操作等要求开展施工活动。由于装配式建筑的结构复杂性,施工过程对预制构件和装配质量的要求高,施工单位可利用BIM技术对施工技术方案进行数字仿真和规范约束,辅以物联网技术,实现装配式建筑全生命周期数字化、信息化管理,对构件进行全生命周期的唯一性编码,以此实现精准的预制构件加工、运输、堆放、安装管理,实现施工的远程、动态、可视化监管,实现技术方案在工程进度、施工过程中的虚拟与物理施工建设间的协同监测和管理,帮助施工管理人员建立规范、标准、动态、可视化的施工技术控制模式,进而带动项目资源与流程的协同跟进,减少现场技术监督人员人为的监管纰漏,提前发现技术风险问题,减少施工技术风险事件,确保工程项目施工质量。

  3.3确保技术施工与施工执行间的高效沟通

  施工技术方案最终需要经过相关施工人员对设备、物料、工艺工序等的协同操作来实现。因此,施工技术管理必须严肃对待技术人员的技能评估、组织安排、能力培训、技术交底等工作,使技术方案约束与施工执行间建立良好的沟通渠道,确保技术方案被理解、执行到位。施工技术管理人员基于BIM技术,能在图纸输出方面动态、可视化地呈现效果,多维度输出施工图纸和强大的数据库资源等,可以为项目技术交底、施工过程技术问题分析解决、阶段性施工技术评估等提供支持,为技术指导与施工理解提供高效的沟通工具,确保技术施工与施工执行间的高效沟通。利用基于BIM技术的系统化建筑施工平台系统,建设参建单位可以更加便利地发现施工建设中的技术问题,分析问题背后的深层原因,以及从多元的角度寻找解决的方法,并进行决策以及信息传递,从而极为快速、高效地处理施工中的各种技术问题。

  4 BIM技术在装配式建筑施工技术管理中应用的注意事项

  加强工程技术管理,以确保施工过程中的技术质量和施工效率,提高工程的质量和安全性为目的,通过管理手段实现技术价值的最大化。技术管理的功能主要包括计划和预测、决策、组织、激励、领导以及控制等内容[4]。作为工程项目管理的重要工具,BIM技术在装配式建筑施工技术管理中的应用,需要考虑技术的载体、应用价值和具备掌握技术的人才。首先,需要选用与工程技术管理相匹配的软硬件系统作为管理工具,包括能够基于设计方案进行系统结构分析、施工虚拟仿真、预制构件加工等的应用软件。其次,由于所用软件配置功能不同,配置成本也有较大差异,从简单的BIM结构分析或深化设计软件工具进行技术方案分析,到建构基于“BIM+物联网”协同化技术管理系统或工程项目建设管理系统进行分析,其成本差异很大,需要根据企业技术管理需要,以及技术投入创新价值分析等进行综合评估。最后,基于BIM技术的施工技术管理不但需要技术供应商能够基于技术管理工作实际开发初具专业性的应用软件工具,也需要施工技术管理人员具备足够驾驭BIM技术相关应用软件的能力,能够充分发挥BIM技术的优势,提升施工过程中的技术质量和施工效率,确保工程建设质量[5-6]。
       5结束语

  伴随BIM技术的发展,其在建筑施工领域得到了综合应用。装配式建筑施工技术管理从基于现场技术问题解决的管理模式,逐渐向基于BIM技术等的科学分析与合理规划,以预防技术问题发生的管理模式发展。装配式建筑施工技术管理人员需要结合装配式建筑施工技术管理特点,充分发挥BIM技术在技术方案可行性、可靠性评估,现场施工技术监督协调,以及技术资源应用优化等方面的重要作用。同时,装配式建筑施工技术管理人员要基于技术的发展变化,不断提升自己的专业技术能力和数字化工具运用能力,以更高的技术管理能力提升技术质量和施工效率,确保工程建设项目高质量完成。

 主要参考文献

  [1]黄轩安,史月霞,陈可楠,等.基于BIM技术的装配式建筑全过程信息化管理与数字化建造方法研究[J].土木建筑工程信息技术,2022(1):45-60.

  [2]黄轩安,张群力,方波,等.BIM集成技术在2022年杭州亚运会曲棍球场馆数字化建造中的应用[J].土木建筑工程信息技术,2023(3):91-97.

  [3]郑舒.装配式建筑施工技术要点及质量控制分析[J].城市建设理论研究(电子版),2023(18):175-177.

  [4]毛明阳.建筑工程技术管理要点探究[J].城市建设理论研究(电子版),2023(10):13-15.

  [5]黄梅玲.基于BIM技术的装配式建筑施工技术研究[J].四川建材,2017(10):135,152.

  [6]陈静.基于BIM技术的装配式建筑施工技术分析[J].四川水泥,2020(11):180-181.