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摘要：从我国建筑行业的发展现状来看，目前仍在延续着机械化程度低、资源浪费严重、环境破坏严重等现象的粗放式生产建造模式。因此，我国大力提倡装配式建筑，以此来解决传统建造方式中存在的不足。装配式建筑具有节能环保、减少人工成本、加快施工进度、缩短施工工期、提高建筑质量等优点，但同时在装配式建筑施工中，现场操作人员对施工工艺理解的不完善，现场构件堆放位置及吊装顺序中存在的不合理性，在一定程度上阻碍了装配式建筑的发展。因此本文提出了BIM技术在装配式建筑虚拟施工中的应用研究。
关键词：BIM技术；装配式建筑；虚拟施工
1 引言
基于计算机技术的BIM技术同样被应用于建筑行业，BIM技术从产生到现在已经发展有十几年了，得到了建筑行业广大技术人员的认可。同时随着BIM技术在建筑行业的发展，原来分散的各个专业被串联到一起，改变了传统的建造方式，这也是建筑业发展的一大改革。将BIM技术运用到装配式建筑当中，可以为装配式建筑设计、预制构件生产、施工过程管理以及运维管理等各个阶段都带来价值的最大化。将BIM技术应用到装配式建筑当中，可以促进装配式建筑的发展，所以BIM技术是装配式建筑未来的发展方向和发展的重要手段。
2 BIM技术应用价值
首先，BIM技术可以增加施工单位的中标率。利用BIM技术可以优化方案，施工模拟及漫游动画的优势，在投标中通过直观的可视化效果能够得到额外的加分。同时，利用BIM5D技术可以使算量与计价都变得更加的精准，使施工企业在投标中占据更大的优势。其次，提高施工单位的管控能力。如果在设计阶段，由于设计不够完善，不同专业之间的协调不够顺畅，在施工时经常会出现管道与管道，管道与主体结构之间的碰撞，使得施工单位必须对施工方案进行一次又一次的更改。而BIM技术可以利用BIM软件进行各专业之间的碰撞检查，在实际施工之间就发现问题，将问题解决在施工之前，减少施工时的方案变更。第三，可以利用BIM技术解决施工难题。在装配式建筑施工现场，由于施工场地的限制或者工程项目结构的复杂性，使施工过程不能顺利的进行，无法短时间内找到合适的解决方案，导致后续的施工无法进行，会对施工单位带来重大损失。利用BIM技术软件可以在虚拟环境中对构件进行一次虚拟的装配式施工模拟，从构件进场、构件堆放、构件吊装等各个环节入手，优化施工方案。
3 虚拟施工的关键技术
3.1 施工组织设计
施工组织设计是指在建筑工程项目启动前，根据项目自身的特点、设计内容、业主要求等主观条件，对工程项目施工全过程进行规划，即对人力、财力、物力、时间、空间等方面进行筹划和安排，以达到最优配置。在通常施工时，施工组织设计只能作为现场施工的大概指导，同时也是在施工的过程当中一步步完善。施工组织设计一般分为三个阶段，包括施工组织总设计、单位工程施工组织设计以及分部工程施工设计，划分阶段不同，施工组织的编制依次深化，内容更加具体、精确。
3.2 碰撞检测
近几年，随着计算机技术的快速发展，计算机技术、VR技术与仿真技术的结合，已然成为了建筑行业目前发展的趋势。尤其是针对建筑碰撞检测可以解决很多设计问题，特别是在管线综合方面。通过碰撞检测确保施工方案的精确性和可靠性，有利于后面的连续施工，因此碰撞检测具有很重要的地位。目前，碰撞检测的依据是带有一定规则的碰撞检测算法，在虚拟的三维空间内减少甚至消除相交的几何模型。现在常见的碰撞检测算法主要有空间分解检测法以及层次包围盒检测法。
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4 装配式建筑施工过程
4.1 施工场地布置规划
施工场地的布置要以施工现场的实际情况为基础进行设计，要合理的利用一切可利用的空间，以满足不同阶段的施工要求。施工场地布置要从基础、临建设施，机械布置、预制构件堆放区域等几个方面入手。与传统的场地布置不同，在装配式建筑中主要是以吊装为主，只有现浇叠合层以及节点部位需要进行混凝土浇筑，因此在现场布置是主要是考虑构件的堆放问题，防止运输吊装时出现碰撞等事故。布置原则：a.科学规划场地道路、合理布置场地设施，使道路与设施发挥最大作用；b.合理布置现场作业区域与塔吊位置，避免施工时不同专业出现交错；c. 合理布置材料堆放位置，保证吊装效率；d.各项施工布置都要满足“有利于施工、方便生活、安全防火和环境保护”要求。
4.2 场地布置模拟
基于建立好的场地模型，对施工场地进行科学合理的布置规划，包括基础、临建设施，机械布置、预制构件堆放区域等的布置，可以形象的展现施工现场，避免用地浪费，避免运输道路拥堵，加强施工人员管理等，可以有效避免预制构件二次搬运。
4.3 吊装过程及技术要点
4.3.1 外墙吊装
1）在地面放好控制线和施工线，用于预制板定位，吊装人员将安全带固定在可靠位置，拆除需吊装预制外墙板处的安全维护措施，清扫预制墙板吊装区域地面；2）检查预制墙板的轴线、型号是否正确，然后根据编号及吊装顺序依次进行吊装，同时清扫预制墙板底部的粉尘等异物；3）吊装预制外墙板，预制外墙板吊装采用两点起吊，使用专用吊具配合施工，从堆场起吊时，轻起、快吊、慢落；注意，吊装外墙时，吊装一块，拆除一块安全围挡，安装一块预制墙板；4）预制板轻落至楼地面5~10cm时，缓慢调节至地面，对预制外墙板的位置进行精调，安装底部限位和固定装置，吊装外墙板时禁止用脚推移；5）安装斜撑，安装斜撑是应采用“先上后下”对连接件，斜撑不应少于两根，将预制外墙板调整至垂直，在预制板竖向缝处粘贴防水胶带，依次固定横向连接片；6）检验预制板安装的垂直度。
4.3.2 内墙吊装
1）用水准仪测量底部水平，在预制内墙板吊装位置下放置垫片；2）预制内墙板采用两点吊装，吊装前在预制内墙上装好斜撑杆用的吊环，预制板落下时将有预留孔的一面对准预埋件一侧，落地慢速均匀，内墙板上的预留连接孔与地面预留钢筋对齐；3）预制内墙板放平后，安装临时支撑，斜撑不应少于两根，使预制内墙板垂直，调整预制板位置与控制线平齐；4）安装底部限位，安装底部L形连接件，安装套筒钢板，用高强螺丝拧紧；5）检验验收；6）用注浆机密实灌浆孔，封闭安装孔。
4.4 预制楼梯安装施工
（1）吊装前根据预制楼梯梯段的高度，测量楼梯梁现浇面是否水平，根据测量结果放置不同厚度的垫片四块；（2）楼梯吊装采用四点起吊，使用专用吊环与预制楼梯上预埋的接驳器连接，使用钢扁担吊装、钢丝绳和吊环配合楼梯吊装；（3）吊装楼梯至吊装面高度1.5米高时，上下两端固定楼梯吊装钢丝绳，使楼梯缓缓落在控制线内；（4）调节预制楼梯平衡、楼梯位置；（5）检测楼梯水平和相邻梯段的水平。
5 结束语
随着建筑行业的发展，装配式建筑在国家政策的大力支持下开始在国内迅速发展。针对装配式建筑的设计、生产、施工等各个环节也都有了新的技术要求，特别是在施工阶段，如何合理的安排吊装顺序是装配式建筑施工的关键，如何在目前高成本的情况下节约成本，控制质量是装配式建筑发展的重点。BIM技术与装配式建筑虽然在我国取得了快速的发展，但是并没有大众化，主要还是依靠国家政策以及高校、大型企业在推动。本文研究了BIM技术在装配式建筑虚拟施工中的应用，虽然取得了一定的成果，但仍存在诸多局限条件，很多方面仍需要进一步的研究探索。
参考文献
[1] 马跃强,施宝贵,武玉琼. BIM技术在预制装配式建筑施工中的应用研究[J]. 上海建设科技,2016(04):45-47.
[2] 韩友强. BIM技术在装配式建筑结构施工中的应用[J]. 建材与装饰,2016(34):32-33.
[3] 姜浩. BIM技术在预制装配式建筑施工中的应用[J]. 建筑施工,2017,39(06):804-806+811.
论文作者:张秀敏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第31期
论文发表时间:2018/3/26
标签：技术论文; 建筑论文; 楼梯论文; 预制板论文; 场地论文; 外墙论文; 构件论文; 《建筑学研究前沿》2017年第31期论文;