Применение технологии BIM в сборных бетонных зданиях



На данном этапе стоимость строительства сборных бетонных зданий в России высока по сравнению с монолитными бетонными конструкциями, что в определенной степени сдерживает распространение применения сборных бетонных зданий. Однако технология BIM играет важную роль в снижении и контроле стоимости сборных бетонных зданий. В статье анализируются основные причины высокой стоимости сборных бетонных зданий и предлагаются стратегии контроля стоимости сборных бетонных зданий.

Ключевые слова: технология BIM, сборные здания, бетонные здания, контроль затрат.

Важными составляющими себестоимости традиционной монолитной бетонной конструкции являются: налоги, прибыль, прямые затраты, косвенные затраты и т. д., из которых прямые затраты являются существенной частью себестоимости и составляют большую долю. Стоимость сборных строительных конструкций включает в себя не только стоимость материалов и рабочей силы, но и затраты на производство, монтаж и транспортировку собранных компонентов, которые являются решающими факторами в стоимости сборных бетонных зданий.

1. Основные причины высокой стоимости сборных бетонных зданий

Причины, по которым стоимость собранных бетонных зданий превышала установленные требования на различных этапах, были следующие:

1. Отсутствие рациональности при разделении сборных компонентов. Проектировщики должны взять за основу конструкцию точки подъема сборных элементов, конструктивные особенности и основные требования для последующей транспортировки, использовать чертежи, предоставленные проектным институтом, глубоко изучить узловые детали, содержащиеся в чертежах, научно разделить размеры сборных элементов и избежать повторного демонтажа, что повлечет за собой дополнительные затраты и расходы. В тоже время, необоснованный демонтаж существенно увеличит сложность транспортировки компонентов и подъема конструкции, что также приведет к увеличению стоимости строительства.
2. Отсутствие стандартизированных и единых стандартов для сборных компонентов. На данном этапе стандарты производства и проектирования сборных компонентов еще не совершенны, что может значительно снизить производственные возможности сборных строительных конструкций и сделать возможным выпуск слишком однородного вида продукции. В то же время, поскольку стандарты разных компаний не одинаковы, альтернатив друг другу не существует, что также снижает конкурентоспособность производства комплектующих и не позволяет им снижать цены. По этой причине стандартизация производства сборных компонентов является неотложной и должна быть коренным образом усилена для снижения затрат на строительство.
3. Отсутствие рациональности в программе строительного подъема. По сравнению с монолитными бетонными конструкциями, фактический объем работы по монтажу сборных элементов больше, при этом большинство из них транспортируется вертикально. При выполнении фактических грузоподъемных работ выбор различных решений башенных кранов и количество различных компонентов может повлиять на фактическую стоимость строительства. Что касается стоимости материалов, то значительная часть затрат на установку приходится на соединительные элементы. Незрелость технологии монтажа и острая нехватка квалифицированных специалистов по монтажу также значительно повысят стоимость строительства монтажных зданий.

2. Стратегии контроля затрат для сборных бетонных зданий на основе технологии BIM

Стоимость строительства сборных железобетонных конструкций, как правило, выше, чем у монолитных, что является весьма существенной проблемой. Понимая разницу между стоимостью традиционного монолитного строительства и стоимостью сборного строительства, можно определить основные причины проблемы высокой стоимости сборных бетонных зданий. В управлении строительными проектами технология BIM — это информативный метод, применяемый на всех этапах сборки железобетонных зданий для улучшения процесса производства сборных компонентов, что повышает качество проектирования и способствует снижению затрат на сборку железобетонных зданий. Применение технологии BIM для контроля затрат на сборные бетонные здания включает следующее:

1. Применение на этапе проектирования

Конструктивное проектирование сборных бетонных зданий в основном основано на оптимизации монолитных бетонных конструкций, которая обычно выполняется после обычных проектных работ, где вся конструкция анализируется как единое целое, затем соответствующие узлы разбиваются на основе различных компонентов, и когда разбивка завершена, выполняются работы по глубокому проектированию. Затем завод выполняет сборные работы на основе углубленных проектных чертежей и, наконец, транспортирует сборные изделия на строительную площадку (рис. 1).

На строительной площадке, если проектировщики не проверят структурные строительные чертежи и слепо разделят их, возникнет множество проблем, что отнимет много коммуникационного времени, потребует повторного рассмотрения готовых строительных чертежей и значительно снизит эффективность строительства, что в полной мере отражает неадекватность и ограничения традиционного подхода к управлению монтажом. По этой причине технология BIM должна рационально применяться в этом процессе, фокусируясь на стандартизации сборных компонентов на начальной стадии проектирования, удовлетворяя строительные потребности различных зданий за счет использования меньшего количества типов компонентов и формируя идеальную библиотеку сборных компонентов, реализуя таким образом визуализацию, стандартизацию, мордализация и т. д. проектирования и демонстрируя значительные преимущества. Этот подход к проектированию состоит из трех основных этапов: разработка библиотеки сборных компонентов, создание информационной модели BIM и уточнение информационной модели BIM.

Рис. 1. Песочный стол из сборного железобетона

1) Создание библиотеки сборных компонентов

Создание библиотеки компонентов сборного железобетона направлено на повышение универсальности сборного железобетонного строительства и стандартизацию сборного железобетонного строительства. Это поможет повысить эффективность конвейерного строительства и удовлетворить требования к различным строительным изделиям из сборного железобетона.

Первым шагом является четкое представление о сетке и высоте в проекте здания, а затем поиск таких же условных элементов в библиотеке сборных компонентов в соответствии с конкретными требованиями дизайна. Наконец, элементы сборного железобетона, которые отсутствуют в библиотеке компонентов сборного железобетона, должны быть разработаны на основе понимания конкретных требований, чтобы увеличить богатство библиотеки компонентов.

2) Разработка библиотеки сборных компонентов

После формирования библиотеки сборных элементов производится раскладка сборных железобетонных конструкций, в результате чего создается информационная модель BIM для проектирования собранной конструкции. На практике часто используется современное программное обеспечение для создания групп сборных элементов и изменения параметров на основе различных проектных требований, в результате чего создается информационная модель BIM (рис. 2).

3) Оптимизация информационных моделей BIM

После построения информационной модели BIM еще раз проверяется ее структурная безопасность и надежность. BIM используется как важный инструмент управления для построения строительных конструкций в виде трехмерного моделирования, для тщательной проверки столкновений и поиска мест столкновений, чтобы предотвратить большие экономические потери из-за просчетов в проектировании. Завод по производству компонентов является важным местом для производства сборных компонентов. Существующие методы управления производством могут эффективно контролировать качество сборных компонентов, но узловой контроль является сложной частью, когда противоречия и конфликты между арматурой и соединениями должны быть проверены с помощью 3D, когда необходима работа по проверке столкновений. После завершения структурного анализа BIM-модели необходимо обеспечить правильное руководство по подъему и строительству сборных железобетонных элементов на месте, чтобы избежать дополнительных затрат из-за плохого проектирования.

Рис. 2. Библиотека стандартных компонентов

2. Применение на этапе производства

Хотя в России создано много перерабатывающих предприятий по производству сборных компонентов, большинство из них имеют низкий уровень механизации и очень мало информационного программного обеспечения используется в фактической обработке, что затрудняет контроль стоимости и качества сборных компонентов. Технология BIM является параметрической, визуализированной и моделируемой, и ее эффективное сочетание с процессом производства и обработки сборных компонентов может повысить эффективность производства и достичь цели снижения затрат. Расходы на амортизацию форм составляют значительную часть стоимости сборных элементов, и хорошая работа по проектированию форм может не только уменьшить объем работы и эффективно сэкономить время строительства, но и снизить расходы на строительство. По этой причине использование технологии BIM в 3D при проектировании пресс-форм значительно упрощает работу и позволяет проводить прямую корректирующую проверку моделирования сборки (рис. 3).

При построении BIM-модели такая информация, как материалы компонентов и размеры, может быть введена в заданные параметры строительства, чтобы вывести удельный расход материалов в BIM-модели и разработать ежедневный план производства и план объема обработки стали. Технология BIM может также использоваться для экспорта информации об арматуре, использования станков с ЧПУ для сгибания и резки арматуры, а затем использовать графическую информацию о конструкции, сформированную на основе BIM, для завершения работ по вибрированию и заливке бетона и автоматической загрузки конструкции, которую необходимо обслуживать, в комнату технического обслуживания, что позволит эффективно снизить затраты и достичь цели контроля источников опасности на начальном этапе.

Рис. 3. Моделирование BIM-модели

3. Применение на этапе строительства

При строительстве сборных бетонных зданий разумное использование технологии BIM позволяет заранее выявить проблемы в строительстве и эффективно избежать потенциальных строительных рисков, тем самым минимизируя затраты на строительство.

1) Моделирование подъемных файлов

В процессе строительства и подъема сборные железобетонные элементы большого веса и объема по возможности не должны устанавливаться вручную и поэтому требуют использования кранов. На самом деле, точность подъемных механизмов не отвечает соответствующим требованиям к установке, что приведет к увеличению затрат и не сможет эффективно гарантировать и контролировать ход строительства на площадке. По этой причине функция моделирования строительного крана в технологии BIM может быть использована для повышения качества монтажа сборных железобетонных элементов. Сначала на основе хорошо построенной BIM-модели здания задается размещение сборных компонентов, затем на основе проектного плана строительной организации моделируется весь процесс подъема сборных компонентов на строительной площадке. Наконец, анимированный видеоролик демонстрируется строительному персоналу на площадке для целенаправленного информирования о потенциальных проблемах, а также для оптимизации и улучшения плана подъема строительных конструкций.

Вывод:

В целом, факторы, которые приводят к высокой стоимости строительства, отражаются соответственно на этапах проектирования, производства и строительства сборных бетонных строительных компонентов. Поэтому разумное использование технологии BIM может эффективно решить проблему высокой стоимости строительства и может коренным образом улучшить уровень производства сборных бетонных зданий, обеспечивая важную техническую поддержку для снижения стоимости сборных бетонных зданий.

Литература:

1. Балагура Н. Ю., Позмогова С. Б. Использование энергосберегающих технологий в строительстве // Вестиник УлГТУ. 2011. № 4. С. 45–47.
2. Бадьин, Г. М. Строительство и реконструкция малоэтажного энергоэффективного дома. СПб.: БХВ — Петербург, 2011. 432 с.
3. Чэнь Вэй. Исследование контроля стоимости сборного бетонного здания на основе технологии BIM [J]. Инженерно-строительные технологии и проектирование, 2019(36):73.
4. Сунь Фэй Исследование проектирования сборных бетонных конструкций на основе технологии BIM [J]. Глобальный рынок, 2019(12):187.
5. Ли Сяодань Исследование по планированию и контролю процесса строительства сборных зданий [D]. Далянь: Даляньский технологический университет, 2020.
6. Huang Huapeng.Research on the application of BIM technology in housing construction schedule control [J]. China Survey and Design,2021(3):99–102.