文／曹言敏 濟(jì)南市城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展服務(wù)中心 山東濟(jì)南 250000

引言：

近些年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，建筑行業(yè)呈現(xiàn)了蓬勃的發(fā)展態(tài)勢。但與此同時，也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染及資源浪費等問題，這些問題與建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展理念目標(biāo)不相符。為了實現(xiàn)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，需注重裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計及施工應(yīng)用，在提升生產(chǎn)效率、節(jié)約能源的基礎(chǔ)上，促進(jìn)綠色環(huán)保建筑發(fā)展，并促進(jìn)建筑工程質(zhì)量的提升[1]。值得注意的是，要想實現(xiàn)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計施工流程的優(yōu)化，還需注重現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的合理應(yīng)用，以BIM 技術(shù)為例，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性等諸多特點優(yōu)勢，對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計施工工作的優(yōu)化能夠起到技術(shù)支撐作用。鑒于此，本文圍繞“BIM 技術(shù)在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計施工流程中的應(yīng)用”進(jìn)行分析研究價值意義顯著。

1.BIM 技術(shù)的概念及特點分析

1.1 技術(shù)概念

BIM 技術(shù)，即“建筑信息模型”，為建筑學(xué)、工程學(xué)、土木工程的新工具，此項技術(shù)在三維圖像為主、物體導(dǎo)向、建筑學(xué)相關(guān)的電腦輔助設(shè)計中應(yīng)用廣泛。比如，在建筑項目策劃、運行及維護(hù)的全生命周期過程當(dāng)中共享傳遞，可以讓工程技術(shù)工作人員對各類建筑信息做出正確理解及有效應(yīng)對，且可以確保設(shè)計團(tuán)隊、建筑及運營單位等各方建設(shè)主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，進(jìn)而提升生產(chǎn)效率，節(jié)省建設(shè)成本，并促進(jìn)施工作業(yè)工期的有效縮短。

1.2 技術(shù)特點

BIM 技術(shù)特點鮮明，具體包括：

（1）可視化特點。BIM 技術(shù)為建筑構(gòu)件（物件）可視化提供了全新的思路，能夠使原本線條式的構(gòu)件以三維的立體實物圖形式在工作人員面前展示出來。與此同時，建筑行業(yè)設(shè)計效果圖在BIM 技術(shù)的支持下，也可以實現(xiàn)可視化展示，即在BIM 技術(shù)的加持下，可以使建筑構(gòu)件與構(gòu)件之間形成良好的互動，并使反饋的信息實現(xiàn)可視化[2]。此外，值得注意的是，因BIM 技術(shù)可以使建筑構(gòu)件實現(xiàn)全過程可視化展示，其可視化結(jié)果能夠以效果圖的方式展示出來，還可以生成工作報表，在可視化展示建筑參數(shù)及相關(guān)信息的基礎(chǔ)上，能夠為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工的優(yōu)化提供有效參考依據(jù)。

（2）協(xié)調(diào)性特點。從建筑行業(yè)整體考量，保證施工單位、業(yè)主方、設(shè)計單位各方之間的協(xié)調(diào)性至關(guān)重要，在建筑項目實施過程當(dāng)中，若出現(xiàn)相關(guān)問題，發(fā)揮組織協(xié)調(diào)作用，使各方積極參與，就建筑項目設(shè)計、施工、管理等各環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題及原因進(jìn)行分析討論的基礎(chǔ)上，有助于及時制定并實施有效預(yù)防控制對策。值得注意的是，在合理應(yīng)用BIM 技術(shù)的條件下，能夠在建筑物建造前期對各專業(yè)的碰撞問題有效協(xié)調(diào)，使協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)有效生成，并實時提供出來。此外，BIM 技術(shù)的合理應(yīng)用，還可以使電梯井布置和其他設(shè)計布置、凈空要求之間的協(xié)調(diào)性得到有效滿足，進(jìn)而實現(xiàn)建筑設(shè)計、施工及管理的優(yōu)化。

（3）模擬性特點。利用BIM 技術(shù)，可對建筑工程建設(shè)各環(huán)節(jié)進(jìn)行有效模擬，比如在建筑工程項目設(shè)計環(huán)節(jié)，可進(jìn)行節(jié)能設(shè)計模擬、緊急疏散通道設(shè)計模擬、日照設(shè)計模擬等。基于招投標(biāo)與施工階段，可進(jìn)行4D 模擬，或結(jié)合施工組織設(shè)計情況，對實際施工過程進(jìn)行模擬，在對合理科學(xué)的施工方案加以明確的基礎(chǔ)上，能夠為實際施工提供科學(xué)的指導(dǎo)[3]。此外，還可通過5D 模擬，即以4D 模型為基礎(chǔ)，結(jié)合造價控制，使建設(shè)項目成本控制目標(biāo)得到有效實現(xiàn)。

（4）優(yōu)化性及可出圖性特點。對于建筑工程項目來說，設(shè)計、施工、運營為不斷優(yōu)化的過程，各環(huán)節(jié)優(yōu)化會受到信息、復(fù)雜程度及時間的影響。而在BIM 技術(shù)的合理科學(xué)應(yīng)用下，能夠為建筑物提供所需優(yōu)化信息數(shù)據(jù)，比如在構(gòu)建基于建筑工程項目的BIM 建筑模型的基礎(chǔ)上，可提供相關(guān)規(guī)則信息、物理信息、幾何信息，從而更加直觀、清晰地了解建筑物實際變化情況[4]。與此同時，在BIM 模型的支持下，可以使原本復(fù)雜的項目獲得各類優(yōu)化工具的支持，從而使相關(guān)工作人員直觀了解項目實際情況，為復(fù)雜性問題的處理提供有效依據(jù)支持。此外，利用BIM技術(shù)，在構(gòu)建BIM 模型的基礎(chǔ)上，可以將常規(guī)建筑設(shè)計圖紙、構(gòu)件加工圖紙繪制出來，在可視化展示、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化建筑物的基礎(chǔ)上，出具相關(guān)專業(yè)的設(shè)計施工圖紙，為建筑工程項目設(shè)計施工作業(yè)的優(yōu)化提供有效參考支持。

2.裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的概念及特點分析

2.1 概念

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，指的是以預(yù)制構(gòu)件為主要受力構(gòu)件，在裝配/連接的基礎(chǔ)上形成的混凝土結(jié)構(gòu)。從現(xiàn)狀來看，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)為建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的必然趨勢，其對我國建筑工業(yè)化發(fā)展極為有利，有助于生產(chǎn)效率的提升，能源資源的節(jié)約，進(jìn)而促進(jìn)綠色環(huán)保建筑發(fā)展，并使建筑工程質(zhì)量得到有效提升[5]。

2.2 特點

從裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的特點層面分析，總結(jié)起來，具體如下：

（1）施工過程簡單，節(jié)能環(huán)保。對于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件來說，因在工廠特定制作，并于施工現(xiàn)場進(jìn)行安裝，在此基礎(chǔ)上可以使支模、拆模環(huán)節(jié)及流程省去，且施工現(xiàn)場裝配，可以使現(xiàn)場施工濕作業(yè)減少，使建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的垃圾量、粉塵污染、噪聲污染得到有效控制，可以使建筑施工現(xiàn)場周圍環(huán)境得到有效維護(hù)，使周圍居民正常工作、生活、學(xué)習(xí)。此外，預(yù)制構(gòu)件工業(yè)化生產(chǎn)模式能夠使資源得到有效節(jié)約，使建筑項目節(jié)能環(huán)保特點充分展現(xiàn)出來，并使環(huán)境優(yōu)化型建筑施工現(xiàn)場的構(gòu)建目標(biāo)得到有效實現(xiàn)。

（2）質(zhì)量優(yōu)良。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件基于工程生產(chǎn)期間，從其生產(chǎn)流程來看，存在機(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化的鮮明特點，與現(xiàn)澆構(gòu)件比較，強(qiáng)度更高、品質(zhì)更優(yōu)，且耐久性更好。因此，預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量優(yōu)良，表面平整，尺寸精準(zhǔn)，在保溫層、水電管線的融合應(yīng)用下，可使后期裝修工作量減少，體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、實用的鮮明特點優(yōu)勢。

（3）施工工期比較短。對于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件來說，在工廠化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，可以使現(xiàn)場支模、拆模、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)減少，在此基礎(chǔ)上，使施工作業(yè)施工大大節(jié)省，進(jìn)而有助于施工作業(yè)工期的有效縮短[6]。與此同時，在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中，可以減少施工人員叉弩，使施工機(jī)械數(shù)量減少，進(jìn)而使施工材料、機(jī)械設(shè)備、人員管理工作的難度降低。此外，在流水化施工組織方案實施的條件下，可進(jìn)行交叉作業(yè)，使各施工工序間歇時間縮短，進(jìn)而使施工總工期有效縮短。

3.BIM 技術(shù)在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)的應(yīng)用優(yōu)勢分析

如前所述，BIM 技術(shù)特點優(yōu)勢鮮明，且裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的一大發(fā)展趨勢。因此，為確保裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，可以將BIM 技術(shù)合理應(yīng)用到裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計過程。結(jié)合實踐工作經(jīng)驗來看，BIM 技術(shù)在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)的應(yīng)用優(yōu)勢顯著，具體如下：

3.1 有助于合理控制建筑工期

在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件信息分析過程中，合理應(yīng)用BIM 技術(shù)，并結(jié)合具體情況，可優(yōu)化生產(chǎn)計劃流程，以此使構(gòu)件生產(chǎn)效率得到有效提高，并使構(gòu)件質(zhì)量隱患問題的發(fā)生得到有效預(yù)防控制[7]。與此同時，合理利用BIM 技術(shù)，可使構(gòu)件生產(chǎn)過程資源浪費問題避免出現(xiàn)，使材料利用率得到有效提高，并節(jié)約材料成本，使建筑工期控制在預(yù)計范圍內(nèi)。

3.2 有助三維技術(shù)交底工作的優(yōu)化

基于裝配式建筑工程項目施工期間，需確保施工質(zhì)量，則需采取合理科學(xué)的現(xiàn)代化施工技術(shù)。對于BIM技術(shù)來說，有助于施工現(xiàn)場的優(yōu)化，在施工人員密切配合條件下，能夠分析了解項目工程潛在質(zhì)量隱患問題，進(jìn)一步通過BIM模型分析，制定預(yù)防控制措施，能夠使?jié)撛谫|(zhì)量安全問題的發(fā)生得到有效預(yù)防，進(jìn)一步使三維技術(shù)交底工作得以優(yōu)化，為后續(xù)工作質(zhì)量及安全性的協(xié)同提升提供有效的技術(shù)保障支持。

3.3 有助于設(shè)計與施工工作一體化目標(biāo)的實現(xiàn)

在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計工作開展期間，合理科學(xué)地應(yīng)用BIM 技術(shù)，可對項目構(gòu)件各項參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確計算[8]。與此同時，在BIM 模型的構(gòu)建及應(yīng)用條件下，可加深建筑相關(guān)部門之間的密切溝通交流，找出設(shè)計施工圖紙中潛在的問題，并通過多方協(xié)作溝通，制定落實相關(guān)措施，進(jìn)而確保裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工設(shè)計方案的合理性及科學(xué)性，在實現(xiàn)設(shè)計與施工工作一體化目標(biāo)的基礎(chǔ)上，有助于提高裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工工作的整體質(zhì)量效益水平。

4.BIM 技術(shù)在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計施工流程中的應(yīng)用要點分析

為提高裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計施工質(zhì)量水平，有必要優(yōu)化設(shè)計施工流程，合理科學(xué)地應(yīng)用BIM 技術(shù)。具體而言，BIM 技術(shù)在其中的具體應(yīng)用要點包括：

4.1 在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計中的應(yīng)用

為確保裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，有必要制定相關(guān)設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)制定過程，可參考《企業(yè)級BIM 實施標(biāo)準(zhǔn)》[9-10]。與此同時，在遵循企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)條件下，需對此建筑項目中BIM 的實施原則、目標(biāo)、BIM 技術(shù)應(yīng)用范圍、軟件選擇標(biāo)準(zhǔn)等逐一明確。并且，需優(yōu)化設(shè)置裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)過程BIM 模型標(biāo)準(zhǔn)，比如相關(guān)參數(shù)設(shè)置、建模過程需注意的一些基本事項等，以此使裝配式混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化工程設(shè)計方案能夠有效制定出來。除此之外，還有必要對相關(guān)構(gòu)件庫、預(yù)制構(gòu)件庫加以制定，以此確保裝配式混凝土結(jié)構(gòu)流程設(shè)計的優(yōu)化及完善。

4.2 在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)深化設(shè)計中的應(yīng)用

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)深化設(shè)計的主要內(nèi)容在于管道預(yù)留孔洞設(shè)計與預(yù)埋件設(shè)計，將BIM 技術(shù)應(yīng)用其中，需把控的技術(shù)應(yīng)用要點如下：

（1）管道預(yù)留孔洞深化設(shè)計。對于管道預(yù)留孔洞，通常在預(yù)制疊合板中分布，如廚房、衛(wèi)生間等，考慮到管道穿越樓板情況避免出現(xiàn)，進(jìn)而減少二次開鑿，在深化設(shè)計裝配式混凝土的預(yù)留孔洞時，需以給排水模型、施工圖為依據(jù)，結(jié)合管道所處部位、管徑長度、出管方式等，采取Revit 軟件對三維模型進(jìn)行構(gòu)建，然后把構(gòu)建好的各環(huán)節(jié)模型利用BIM 技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化整合，進(jìn)一步采取3D 開洞技術(shù)，對孔洞位置等相關(guān)信息加以明確，將相對應(yīng)的圖表信息導(dǎo)出之后，相關(guān)工作人員可以對各預(yù)制構(gòu)件的具體情況加深了解。

（2）預(yù)埋件深化設(shè)計?；谘b配式混凝土預(yù)制件層面分析，因自身截面存在一定限制，在此情況下對于混凝土預(yù)制件當(dāng)中的預(yù)埋件來說，需確保其深化設(shè)計方案的精準(zhǔn)性，確保加工制作工作完成的基礎(chǔ)上，預(yù)埋件所處位置能夠準(zhǔn)確確定下來，不可隨意進(jìn)行更改處理。所以，需合理控制預(yù)埋件位置，使預(yù)制層和線盒的進(jìn)出口發(fā)生重合的現(xiàn)象避免出現(xiàn)，進(jìn)一步使后續(xù)線纜穿設(shè)工作順利、有序進(jìn)行。與此同時，在預(yù)埋件深化設(shè)計工作開展期間，需以機(jī)電設(shè)計圖紙、裝修深化圖紙為依據(jù)，對其所處位置充分明確。在預(yù)制墻深化設(shè)計過程中，需對斜撐套筒做好預(yù)埋處理，基于水平面將斜撐埋件設(shè)置好[11]。基于現(xiàn)場施工作業(yè)開展期間，需參考布置圖，于板中將斜撐埋件預(yù)埋好，進(jìn)一步將預(yù)制墻吊裝好。此外，需注意的是，基于二維平面圖紙當(dāng)中，難以了解斜撐和埋件兩者之間的連接關(guān)系，倘若預(yù)制墻斜撐套筒所處位置與平面設(shè)計圖當(dāng)中斜撐埋件的位置存在一定差距，則會導(dǎo)致兩者難以正常、安全地連接完好。為避免這種問題的出現(xiàn)，可合理使用BIM 技術(shù)，構(gòu)建三維模型，在對兩者位置關(guān)系進(jìn)行仔細(xì)檢查的基礎(chǔ)上，若存在偏差，需及時有效地解決，使后續(xù)安裝作業(yè)能夠順利、有序進(jìn)行，進(jìn)一步確保安裝工程質(zhì)量及安全性的協(xié)同提升。

4.3 在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)中的應(yīng)用

將BIM 技術(shù)合理科學(xué)地應(yīng)用到裝配式預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工作過程，可實現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)的數(shù)字化，即：

（1）基于預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠家層面分析，可通過裝配式建筑BIM 模型，對預(yù)制構(gòu)件的幾何尺寸信息直接調(diào)取出來，以此確保構(gòu)件生產(chǎn)需要的加工信息的準(zhǔn)確性得到有效保證。與此同時，需以具體的施工計劃方案為依據(jù)，將合理科學(xué)的生產(chǎn)計劃方案詳細(xì)制定出來，比如構(gòu)件制作時間、發(fā)貨時間等等。

（2）基于構(gòu)件生產(chǎn)過程中，需對施工單位發(fā)布構(gòu)件生產(chǎn)的相關(guān)進(jìn)度信息，使施工單位了解相關(guān)信息的基礎(chǔ)上，做好施工現(xiàn)場調(diào)度工作。

（3）在合理利用BIM 技術(shù)的基礎(chǔ)上，能夠使預(yù)制構(gòu)件設(shè)計、生產(chǎn)、物料統(tǒng)計全過程成本得到有效控制，比如在控制預(yù)制構(gòu)件數(shù)量、鋼筋規(guī)格及重量、混凝土方量、預(yù)埋件數(shù)量等基礎(chǔ)上，使各環(huán)節(jié)物料用量、成本能夠準(zhǔn)確地估算出來，并確保整體成本控制在可控范圍內(nèi)，使資金成本超限的問題避免出現(xiàn)。

（4）在合理使用BIM 技術(shù)的基礎(chǔ)上，與射頻識別技術(shù)（RFID 技術(shù)）相結(jié)合，對于存儲驗收、物流配送相關(guān)工作人員，可對預(yù)制構(gòu)件相關(guān)信息直接讀取，使電子信息的自動對照得到有效實現(xiàn)，進(jìn)一步使傳統(tǒng)人工驗收模式下驗收數(shù)量偏差及尺寸偏差問題減少發(fā)生，并使出庫記錄不夠準(zhǔn)確的問題避免出現(xiàn)，最終使裝配式建筑項目管理全過程、全壽命周期精細(xì)化管理目標(biāo)得到有效實現(xiàn)。

4.4 在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工節(jié)點模擬中的應(yīng)用

基于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工期間，采取BIM技術(shù)模型展開設(shè)計時，可于具體施工前期模擬相關(guān)構(gòu)件，以此掌握設(shè)計環(huán)節(jié)存在的不足問題，便于設(shè)計方及時優(yōu)化改進(jìn)，保證裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的優(yōu)化，為開展順利、有序施工作業(yè)提供必要參考依據(jù)支持，保證構(gòu)件施工質(zhì)量。值得注意的是，基于具體施工設(shè)計方案當(dāng)中，可以將BIM 技術(shù)與虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)、無線訪問接入點（AP）技術(shù)、混合現(xiàn)實（MR）技術(shù)相結(jié)合，從而模擬裝配式建筑施工全過程，對各構(gòu)件之間可能產(chǎn)生的碰撞展開相對應(yīng)的測試，進(jìn)一步實現(xiàn)對三維可視化較低工作的優(yōu)化及細(xì)節(jié)節(jié)點施工過程的優(yōu)化，使整體施工效率得到有效提升[12]。當(dāng)然，基于實際施工前期，優(yōu)化預(yù)測作業(yè)，能夠使后期建設(shè)安全性問題的發(fā)生得到有效避免，以此確保構(gòu)件施工的進(jìn)度不受影響，施工安全性得到有效保障。

結(jié)語：

綜上所述，BIM 技術(shù)特點優(yōu)勢鮮明，在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計施工中的應(yīng)用效果顯著，比如：使建筑工期有效控制，優(yōu)化三維技術(shù)交底工作，且有助于實現(xiàn)設(shè)計與施工工作一體化目標(biāo)。因此，在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、結(jié)構(gòu)深化設(shè)計、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、構(gòu)件施工節(jié)點模擬等環(huán)節(jié)，可合理科學(xué)應(yīng)用BIM 技術(shù)，在充分發(fā)揮BIM 技術(shù)價值作用的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計施工流程的優(yōu)化，進(jìn)一步促進(jìn)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計施工工作質(zhì)量效益水平的全面提高。