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关于国际工程中装配式建筑BIM技术的应用

张劲峰
  
建筑创作
2022年3期

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【摘  要】随着国家“一带一路”倡议的不断深入推进,建筑工业化、建筑智能化相关技术在国际工程中的应用逐渐增多。装配式建筑受各个国别的标准、规范、环境、地质情况等因素影响,往往实施难度较大,本文以中资企业在境外实施的装配式建筑类工程项目经验为依据,研究此类项目实施的管理理念和应用BIM技术协调各参与方更有效地规划项目设计、施工和运维的方法。

【关键词】国际工程  装配式  BIM技术

1  引言

随着国家“一带一路”倡议的不断深入推进,沿线的国际工程项目日趋多元化,对工程的技术、质量要求也越来越高,建筑工业化、建筑智能化相关技术在国际工程中的应用逐渐增多。相较于国内项目,国际工程的顺利实施还需要适应所在国的政治、经济、法律、标准、规范、环境、地质情况等多方面影响因素,项目难度在多个维度均有所增加。本文以中资企业在境外实施的装配式建筑类工程项目的经验为依据,总结分析国际工程中装配式建筑施工过程的重点、难点,提出应用BIM技术提升项目建设水平的相关方法。

2  现状及问题

2.1  装配式建筑应用的现状

装配式建筑是指把传统现场浇筑作业转变为工厂化预制生产方式,然后运至现场通过可靠的连接方式进行装配施工而成的建筑。装配式建筑主要包括预制装配式混凝土结构、钢结构、现代木结构建筑等,具备效率高、质量好、标准化、信息化、节能环保等优点[1],是一种新型的建筑理念。

在很多发达国家,装配式建筑技术已经有了比较成熟的应用。法国是世界上推行装配式建筑最早的国家之一,目前全国的建筑装配率可达80%;美国于20世纪70年代开始推行装配式建筑,并出台了相关法案和标准规范;德国装配式建筑多采用装配式与混凝土结构相结合的方式,并提出了零能耗的新建筑理念;日本政府对于装配式建筑更是通过立法来进行规范和推广,近几年还研发了耐火超厚合成板技术,推出以“固碳”为目的的纯木结构装配式建筑[2]。

我国的装配式建筑在上世纪八十年代后期开始兴起,是国家的战略导向,契合国家节能减排、新型城镇化、实施供给侧改革和建筑业企业转型升级的战略机遇。各省市陆续出台扶持相关建筑产业发展政策,推进产业化基地和试点示范工程建设[3]。与此同时,随着国家“一带一路”倡议的不断深入推进,装配式建筑在国际工程尤其是发展中国家的工程实践中的应用逐渐增多,是建筑产业响应国家政策“走出去”发展新的增长点。

2.2  国际工程中应用的问题

装配式建筑在国际工程中的应用与普通国内工程项目比,无论是设计、施工、采购还是管理都有其特殊性和需要解决的问题。

1)工程实施的背景情况不同。“一带一路”沿线国家政治、经济、法律、标准、环境、地质情况与国内截然不同,尤其是各国的设计理念、施工规范、验收标准等方面的差异,都会给所在国推广应用装配式建筑造成困难。

2)很多发展中国家的工业化程度低。以公司参与的非洲地区国别项目为例,当地只有唯一的一家预制构件生产厂家,虽然引进了欧洲的生产设备和技术指导人员,但是生产线作业工人以新培训的当地工人为主,技术集成度弱,生产效率低。

3)项目进度和成本的风险。由于不同国家尤其是发展中国家的社会环境、市场条件存在一定的不确定性,预制构件的生产、运输等供应链环节一旦出现问题,会造成施工进度的延后,以及额外成本的增加。

4)绿色环保方面的要求高。海外工程涉及的不少国别重视生态环境保护,对于绿色环保的施工要求较高,一定程度上高于国内建筑工程的要求。装配式建筑可以在施工工程中更好的做到节材节水节能节地,减少对环境的破坏,如何引导业主在项目规划设计期间采用装配式建筑非常关键。

3  装配式建筑理念及技术实践

对于国际工程中装配式建筑的应用和问题的解决,需要从设计、预制、采购、施工、维护等环节着手,提高工程实施的规范性、质量和效率。

3.1  设计生产施工一体化

将国际工程中装配式建筑的设计、生产、施工进行一体化推进,可使得技术体系与管理模式相适应,能够更好的实现资源的优化配置。在国内设计方或第三国设计方启动设计时就要考虑有利于工厂规模生产以及现场组装的方案,发挥出装配式建筑的优势。

设计阶段,装配式建筑的总体结构、所需构件材料、技术要求等应先行明确。充分发挥设计主导作用,将工程的整体管控和施工管理统筹考虑,运用系统化思维实现设计到采购、生产、装配全过程一体化建造要求,保证各工作环节的协同。出具合理的建筑设计方案,协同建筑、结构、内装、机电等专业,提高预制构件的标准化、模块化程度,同时满足个性化要求。国际工程中装配式建筑的设计应充分考虑预制构件运输、堆放、吊装施工等因素,进行构件拆分设计、钢筋碰撞检查,从而进一步优化构件类型。

生产阶段,为了满足设计要求以及现场装配效率,应建立关键技术协同机制,完善生产质量管理体系,保障产品质量。生产方应提供关键生产参数,协同设计方进行预制构件拆分、预制构件连接节点设计、构件钢筋优化构造设计等工作,并需考虑施工顺序的影响。在预制构件生产前做好生产计划、技术交底等准备工作,过程中按照设计要求进行计划控制、质量检验,通过自动化、工业化的技术措施提高预制构件的制造精度和质量。

施工阶段,要注重与设计、生产、采购的衔接管理,工程各阶段的衔接是否合理及顺畅关系到项目整体的实施效果。应根据设计方案和相关技术要求编制具体施工方案,明确各项施工作业的内容、责任人和协调管理机制,具体描述施工工艺以及重点注意事项,根据构件特性、现场布局、工序要求等内容指导装配式建筑部品部件及时、妥当的存储、堆放和装配安装。

3.2  BIM技术的应用

装配式建筑是工业化与信息化相结合形成的产品,在国际工程中同样需要尽可能的发挥其工业化与信息化的优点。在装配式建筑工业化、信息化管理中,BIM技术的应用可提高设计、生产、施工的工作质量和效率,更加有效地控制工期、成本。

1)国际工程中的装配式建筑要根据所在国项目的现场环境、模型要求运用BIM技术。工程涉及各专业以统一的BIM模型为基础,进行建筑、结构、机电模型的协同,进行碰撞检查与规避,设置合适的模型粗细度及BIM参数,降低装配的设计误差。结合设计、生产、施工一体化的要求,BIM技术的应用可以做到三维可视化、体系化,实现模数化拆分、施工过程的优化和仿真、项目建设中的成本控制等。建立与BIM模型相关联的数据信息库,每个部件尺寸均可标准化、规则化,使各项工作间的数据无缝衔接,改善结构精度。在国际工程中,对于各个国别所涉及的装配式建筑技术标准,可以通过BIM云平台进行相关参数的修订、计算和复查。

2)对于国际工程中的装配式建筑来讲,设计、生产、施工和运营过程参与方较多且分散,通过BIM技术与RFID技术、物联网等结合,可全过程掌控设计、生产等信息,达到协同各参与方,细化各个分部分项工程的工作流程,完成施工方案及工艺模拟与优化、装配式施工三维可视化指导、现场的施工进度管控等要求,国内和国外项目现场数字化信息联通,一旦施工过程中出现错误和偏差,可以通过数字化手段加强国内总部对现场的检查和指导,实现全过程信息控制。在预制构件生产过程中,运用自动化、数字化技术生成和记录生产数据,结合RFID实现构件信息的全过程采集和管理,同时按照现场条件和施工情况及时调整生产参数和流程。在装配式建筑工程现场,利用BIM可视化和可模拟的优点,对预制构件堆场进行合理优化,提高施工作业的效率,对MEP管网和结构碰撞模拟及时发现和调整错漏环节,提高建筑质量、节约施工成本。

3)在国际工程中对于绿色建筑的要求比较高,所谓绿色建筑就是要求从设计、建设、运营、维护到改造、拆除始终能够对环境友好,最大限度节约资源、保护环境、与自然和谐共生的建筑,而通过利用BIM技术可以很好的实现绿色装配式建筑的目的。例如使用Revi软件中的Ecotect Analysis或Green Building Studio可把装配式建筑模型导入到生态系统中,方便根据各个国别的环保要求,对装配式建筑进行节能计算、能效计算、通风模拟、日照及环境影响等,可以在模型中多维度分析比较,较为方便的选择所需的不同材料,同时实现装配式建筑部品部件标准化、模块化,减少材料浪费的情况,增加各项装备的重复利用率。在设计与运维阶段,可以将不同国别的标准要求导入数据库,进行绿色装配式建筑的模拟和仿真,真正适应国际工程的绿色标准。

4  结语

国际工程中的装配式建筑受各个国别的政治、经济、法律、标准、规范、环境、地质情况等不同程度的影响,往往对技术应用和管理模式的要求更高。此外,地理区位远、预制构件生产紧张、运输量大,工程参与方众多,协调难度大,环保要求高等因素都会给项目带来挑战。本文通过理论分析和实践探索认为,将国际工程中装配式建筑的设计、生产、施工进行一体化推进,能够更好的实现资源的优化配置,同时应用BIM技术可以很好的协调各参与方,更加合理有效地规划项目实施的全过程,解决国际工程中装配式建筑实施的一系列现实问题。

参考文献

[1]肖绪文,曹志伟,刘星,廖显东.我国建筑装配化发展的现状问题与对策[J].建筑结构,2019,49(19).

[2]孙晖,樊则森,齐贺.关于EPC模式与装配式建筑技术相结合的应用研究田[J].施工技术,2018,47(7):7-10.

[3]王淑拮,周启慧,田东方.工程总承包背景下B1M技术在装配式建筑工程中的应用研究[J].工程管理学报,2017,31(6):3944.

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