BIM技术助推装配式住宅施工精细化管理.pdf
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1、第 15 卷 第 4 期2023 年 8 月Vol.15 No.4Aug.2023引言随着时代的进步和发展,建筑业逐渐由传统型、粗放式管理模式向精细化、信息化管理模式发展1,由于劳动力短缺、环保和绿色文明施工要求提高、工业化进程加速等客观状况和需求,新时代高质量、高标准和绿色化发展要求对建筑业发展也提出了更高的要求,并且装配式建筑数量越来越来越多,其发展速度越来越快,覆盖范围也越来越广。国内科技水平快速发展和大幅提升,虽然信息化技术在建筑业发展的进程中不断拓展和深化,但是相较其他行业,应用深度和落地程度仍然相对滞后,还有较大的潜力和发展空间,尤其是相关技术的交叉和融合发展,如 BIM+装配式管
2、理、BIM+VR 技术应用、BIM 技术与物联网、互联网以及 GIS 技术融合和协同发展应用等2。先进技术在建筑业中的应用应重点关注创新应用和落地应用,关键是形成示范效应,切实为施工管理带来便利和效益,将先进技术的政策驱动型应用向主动探索型应用转化,从而推动整个建筑业中科技引领的水平,提高建筑业整体信息化和精细化管理水平,促进建筑业持续稳定向前发展。1 项目简介北京翠湖科技园住宅项目位于北京市海淀区,是中关村国家自主创新示范区核心区的重要组成部分,占地面积 7.48 万 m2,总建筑面积 24.18 万 m2,总投资6.35 亿元。项目包括 17 座住宅主楼、5 座居服楼和 3层地下车库,住宅
3、主楼最高 10 层,建筑高度 29.20 m,标准层高度 2.90 m,主体为装配整体式剪力墙结构,设计装配率 50%,预制构件共计 3.53 万块,包括预制外墙、预制内墙、预制楼梯、预制楼板等十种,如图 1所示。工程是北京区域装配式、花园式、限竞房中的纯洋房,政府及各方的关注和重视也对施工过程管理水平和竣工交付质量提出了更高的要求。相对于传统住宅建筑而言,本工程施工管理的重难点主要为大体量装配式预制构件的过程管理,并在场内综合管理、危大工程管理和施工作业管理方面有均较大难度,如图 2所示。本文重点讲解基于 BIM 技术的装配式构件全生命周期管理方法,并介绍了 BIM 技术在解决其他重难点问题
4、、提升项目精细化管理水平中的应用,为行业BIM 技术应用发展提供参考。2 BIM 应用实施策划与保障2.1 BIM 应用目标(1)管理高效化:基于协同平台进行协同管理,将建设、设计、监理、施工单位组成有机整体,加强BIM 技术助推装配式住宅施工精细化管理靳惠文 周冀伟 易希鹏 侯文亮 毛传东靳惠文 周冀伟 易希鹏 侯文亮 毛传东(中国建筑一局(集团)有限公司,北京 100161)【摘 要】【摘 要】北京翠湖科技园住宅项目位于北京市海淀区,是中关村国家自主创新示范区核心区的重要组成部分,地上主体为装配整体式剪力墙结构,设计装配率 50%。项目通过应用 BIM 技术进行装配式结构深化设计,基于广联
5、达数字项目管理平台对大体量、多种类装配式预制构件的生产、运输、存储和安装等环节进行信息化、数字化协同管理,并将管理过程形成电子数据库系统,为运维阶段可追溯化查询管理提供基础。同时,建立 BIM 技术标准化应用和管理流程,通过狭小场地动态管理,辅助材料水平、垂直运输管理,施工模拟分析、可视化交底、VR交互模拟培训等方法,顺利解决了场内综合管理、危大工程管理和施工作业管理等系列重难点问题,有效提升了项目施工管理精细化水平,具有一定的推广和参考价值。【关键词】【关键词】BIM;装配式;预制构件;协同【中图分类号】【中图分类号】TU17 【文献标识码】【文献标识码】A 【文章编号】【文章编号】1674
6、-7461(2023)04-0120-07【DOI】【DOI】10.16670/11-5823/tu.2023.04.21【第一作者】靳惠文(1988-),男,工程师,BIM 应用工程师,主要研究方向:BIM 施工管理、BIM 计量。121BIM 技术助推装配式住宅施工精细化管理信息共享,减少信息孤岛,提高沟通和管理效率;图 1 项目整体鸟瞰图图 2 预制构件种类及应用示意图(2)应用示范化:利用 BIM 技术解决施工重难点和各项问题,积累 BIM 技术应用管理经验,凝练 BIM管理流程和方法,形成可推广 BIM 应用示范点,为业内 BIM 技术应用及推广做好示范;(3)形象品牌化:提高项目管
7、理目标站位,积极参加各类培训、比赛、示范工程,做好项目 BIM 科技成果输出和品牌宣传,为公司和各参建方树立科技领先的业内形象。2.2 组织保障构建施工总承包集团 BIM 工作站领导,建设单位、设计单位指导,监理单位监督的有机组合 BIM 应用管理体系,组建公司层、项目层、分包层三级 BIM 应用管理实施团队,并制定项目 BIM 应用实施标准流程,明确各环节成员工作职责及要求,保证各单位和部门有序配合,实现协同作业流程化。2.3 软硬件保障按应用需求配备相关软硬件,应用品茗等系列软件提升 Revit 建模效率和模架安全配置,基于数字项目管理平台进行协同管理,提升数字化管理水平,并开发建筑 VR
8、 工艺可视化培训平台,增强 BIM+VR 融合交互体验,提升作业人员技术水平。3 基于 BIM 技术的装配式构件全生命周期管理应用 BIM 技术提升预制构件深化设计水平和标准化程度,然后依托数字项目管理平台进行生产、运输、存储、安装等全过程信息化管理,形成可追溯化的数据库系统,建筑运维提供全套电子信息档案。3.1 应用分析项目使用装配式预制构件种类多、数量大,深化设计难度高,施工管理难度大。对比传统管理方法和应用 BIM 技术管理方法,分析认为 BIM 技术可以切实增强构件标准化程度,提高施工过程协同管理效率,并能形成符合实际和可追溯化的电子数据库系统,较传统管理方法有较大优势,故确定应用 B
9、IM 技术进行装配式构件全生命周期的管理。3.2 应用实施3.2.1 应用流程基于 BIM 技术的装配式构件全生命周期管理主要包括深化设计、施工管理和运维管理,整体实施流程如图 3 所示。图 3 装配式构件全生命周期管理应用流程3.2.2 深化设计阶段应用(1)深化设计主要内容主要采用 Revit 软件进行 BIM 深化设计,直接输出二维图纸和构配件明细表,指导构件生产和构配件采购3,主要深化内容包括:a.构件拆分:考虑构件生产、运输、吊装因素,在构件 BIM 模型关联的明细表中分类筛查,对重量、尺寸较大的构件进行拆分优化。项目最大单体预制内墙重 6.3 t,拆分优化为两块重 2.8 t 的预
10、制内墙,中间更改为现浇暗柱结构连接,重约 0.7 t,预制构件单块最大重量由 6.3 t 降低至 4.7 t,对优化塔吊选型具有重要意义,大幅降低了塔吊租赁费用;b.埋件深化:基于三维 BIM 模型进行深化设计,精准布置钢筋、套筒、线盒、吊件等结构件,并进行碰撞检查,避免钢筋和埋件碰撞干涉,确保深化模型结构合理5;c.施工措施构造深化:塔吊附墙杆件、花篮螺杆等需在预制外墙上开洞连接,直接在三维 BIM 模型中进行深化设计,并在构件生产时预留孔洞,质量和精122度更易保证,避免了现场开洞作业可能造成周围配筋破坏的问题,节约了现场施工时间;d.节点区优化:基于 BIM 技术三维可视化设计和碰撞检查
11、,对构件与现浇节点区钢筋排布进行优化,重点检查和解决构件与现浇节点区钢筋碰撞、漏筋等问题,可更加直观便捷地解决节点区钢筋不匹配的问题。(2)预制构件协同管理实施运行环境配置基于数字项目管理平台,依据施工质量、进度等管理要求,确定构件跟踪管理的跟踪事项和管控点预设信息,如本项目跟踪事项设置有生产、运输、进场、存储、吊装,管控点设置有构件尺寸偏差、外观质量、堆放形式、车辆信息、责任人员等。将 BIM 模型转化为协同平台管理模型,建立建筑虚拟几何空间模型。各预制构件在系统内自动编码并生成唯一的 ID,可输出二维码标签或写入无线射频芯片(RFID),用于构件信息输入、更新和状态跟踪监控,实现多方协同管
12、理,积累管理过程数据信息6。然后在系统内创建单构件或构件组级别的跟踪计划,将系统内 BIM 模型构件(或构件组)与施工管控点进行关联,建立具有过程管理信息的构件协同管理数据库系统。应注意的是,建立构件级别或构件组级别的跟踪计划,其确定与划分尽量与现场管理要求一致,减少构件级别跟踪计划、合理配置构件组级别跟踪计划可降低构件过程管理中信息录入的操作数量和频次,提高工作效率,但应确保跟踪计划的设置能够满足质量、进度等过程管理要求,构件管理资料形成的完整性符合要求。如图 4 所示。图 4 协同平台 BIM 模型与跟踪计划设置3.2.3 施工管理阶段应用本项目施工管理主要包括构件生产、运输、进场验收、存
13、储、吊装环节,在管理的各个环节由相关责任人进行管控点信息录入和更新,管理实施过程即是数据信息库形成过程,同时数据信息库也可用于反馈管理过程,用于质量、进度等分析和纠偏管理。(1)预警和通知管理基于预警和定向通知方式对构件各个环节的管控点进行管理,较多的是在移动端 App 进行信息交互。当前环节完成或责任人发布预警信息后,系统定向推送通知消息至相关责任人,多个责任成员通过信息发布、信息接收、事件处理、信息回复形成线上协同和交互,从而形成事件处理的完整闭环。(2)质量管理应用项目施工管理过程中,某构件进场验收时发现轻微质量缺陷,验收责任人在系统内发布预警信息,经构件驻厂人员确认和修复后复检,复检合
14、格则更新检查验收记录,消除预警信息构件转入后续环节。再如某构件第一次进场验收时发现较严重质量缺陷,经构件驻厂人员确认后,验收责任人在系统内发布预警信息,并按照“进场验收运输生产”逆向流程退回该构件;同时,构件生产责任人员接到预警信息后,加急安排生产工作,重新进行“生产运输进场验收”流程,第二次进场经验收合格后流转后续环节;各流转环节责任人在系统内录入和更新构件检查和处理情况信息,从而将构件质量管理过程保存为一套完整的可追溯化管理电子档案。如图 5所示。图 5 构件跟踪质量管理应用示例(3)进度管理应用主要通过颜色模型、线上查询和二维码查询等方式跟踪管理施工进度,如图 6 所示。颜色模型:将常规
15、管理中庞大的施工进度字符信息转换为直观的颜色模型信息,根据构件颜色反映构件施工进度,从而直观、清晰地把握建筑施工进度,为构件生产、运输计划和纠偏提供决策条件。线上查询:通过线上查询方式总体跟踪管理施工进度,准确、全面掌握构件计划施工时间与实际施工时间对比情况,并可通过时间、跟踪事项、显示内容等条件进行筛选查询,实现特定条件的筛查分析和纠偏管理。二维码查询:通过二维码在移动端即可掌握构件当前施工进度及已完施工进度,并可了解构件属性等123BIM 技术助推装配式住宅施工精细化管理相关信息,为多空间、多终端施工管理查询提供条件。图 6 构件跟踪进度管理应用示例(4)技术管理应用a.BIM+VR 交互
16、模拟培训和考核通过研发建筑 VR 工艺可视化培训平台,应用BIM+VR 交互模拟技术进行装配式施工培训和考核,提高操作人员施工技术水平。基于 BIM+VR 技术,工艺操作要点更易表达,技术视觉性、实操性较强,操作者与施工工序实时交互,有效增强其培训效果7。b.关键施工工艺交底充分利用 BIM 技术可视化、互联网信息共享的优势,针对关键施工工艺采用多种方式进行交底,如施工动画视频教学、协同平台线上学习、720 云节点交底、二维码扫码学习等多种方式交底,使得交底表达更加生动,学习更加便捷。(5)移动端应用通过移动端应用,在施工现场即可对发现的质量安全问题进行拍照上传和派分整改任务,构件验收时可以查
17、询对比构件尺寸、验收要点等属性信息并提交验收记录。需要注意的是,除部分管理人员外,施工作业群体本身有着非常明显的特点,相对而言其整体年龄结构偏大,文化教育水平普遍偏低,对于新技术的使用,主观上有畏难情绪,客观上学习接受程度较低,学习过程较慢,在一定程度上阻碍了 BIM 技术的普及和落地。因此应注重做好应用前的宣传教育培训工作,从思想上进行引导,提高新技术应用的主观自觉性,在过程中加强应用服务和管理,落实操作人员学习和使用过程的保障工作。3.2.4 运维管理阶段应用将成套预制构件电子二维码与 BIM 竣工模型一并移交建设方,BIM 竣工模型将建筑物空间信息和设备参数信息有机结合,为业主获取完整的
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