BIM技術在裝配式建筑中的應用研究

陳麗，徐斌

（紹興職業技術學院）

1 引言

為使全國建筑業可以綠色健康持續發展，國家相關部門出臺了各種關于大力推廣裝配式建筑的政策，并加大政策的宣傳力度，這些政策從國家層面為裝配式建筑的發展奠定了良好的基礎。建筑信息技術是發展裝配式建筑必要的技術支承。BIM技術在裝配式建筑中的應用，通過BIM技術對裝配式建筑進行全專業一體化設計，實現數字化生產、智能化建造、裝配化施工、一體化裝修以及信息化運營等。在保證建筑質量的同時，提高建設效率，有效降低建設成本，有效節約建設資源，有效控制環境污染，從而促使整個建筑業的綠色、健康發展。

2 相關概念

2.1 BIM技術

BIM即Building Information Modeling，是技術的一個集成平臺。通過該技術集成平臺，組建一種多維的信息模型，使建設項目的所有參與方參與規劃、設計、生產、施工、裝修、管理和運營等階段，從根本上改變了從業人員依靠符號文字和形式圖紙進行項目建設和運營管理的工作方式。在工程的各個階段做到可視化模擬以及數據化、信息化描述，同時各個專業之間協同工作。預先模擬復雜節點連接，檢測碰撞等全新運作，實現了在建項目全生命周期內提高工作效率和質量、減少錯誤和降低風險的目標。整個建筑產業鏈的完善，為實現裝配式建筑提供了一定的技術支撐。

2.2 裝配式建筑

裝配式建筑是指建筑的結構系統、外圍護系統、設備與管線系統以及內裝系統的全部構件或部分構件采用預制形式，然后把各個預制構件運輸到施工現場，通過可靠連接各類預制構件而建成的建筑。裝配式建筑是具有設計標準化、生產工業化、施工裝配化、裝修一體化和管理信息化“五化一體”的建筑。裝配式建筑減少了施工現場的澆筑作業量，有效節約了勞動力資源，施工現場干凈整潔，符合綠色建筑的要求[1]。裝配式建筑是一次產業變革，從傳統的分割式模式轉型升級為全產業鏈系統模式。

3 BIM技術在裝配式建筑中的應用舉例

3.1 國內應用情況

在大數據時代發展趨勢下，建筑信息化與裝配式建筑互融發展，依托信息技術集成平臺，區別于傳統建筑業的操作模式，實現建筑產業鏈共享信息平臺，推動裝配式建筑的健康發展。例如，紹興某政府項目為鋼結構裝配式建筑，建設方在項目中采用BIM技術對項目的各個階段進行信息化管理。通過BIM平臺進行可視化模型建設，復雜節點進行模擬預拼裝，再把模型數據輸入生產車間設備，模型數據化直接導入生產設備，避免了人為輸入易出錯的情況發生，而且生產出來的構件都有二維碼標識。當構件運輸到施工現場后，施工人員可以通過云端平臺掃描構件上的二維碼，獲取構件設計、加工和運輸信息，控制構件質量，提高施工進度。又如趙巷鎮地塊商品住宅項目，通過BIM技術進行施工流程的方案模擬并進行優化設計，PC構件內的鋼筋提前做碰撞檢測，以減少鋼筋的浪費。PC構件之間預先進行可視化模擬拼裝，實現各PC構件之間的無差錯安裝。通過協同平臺，機電模型與結構模型進行碰撞檢查，修改后實現優化出圖[2]。

3.2 國外應用情況

美國的住宅建設以極其發達的工業化水平為背景，具有各產業協調發展和勞動生產率高的特點。美國住宅使用的構件和部品的標準化、系列化、專業化、商品化和社會化程度很高，幾乎達到100%。美國住宅的主要結構形式有木結構、混合結構和輕鋼結構，其結構形式推動了工業化的迅速發展。2012年，美國建筑企業采用三維協同設計比例值達到71%。美國政府通過頒布一系列BIM指導與實施標準推動BIM技術應用于工業化建筑中[3]。日本的工業化住宅主要通過政府強力推進實現，大力推動住宅標準化建設，建立優良住宅部品認定制度等。日本住宅主體結構以預制裝配式混凝土PC結構為主，在多層住宅中大量采用鋼結構集成住宅、模塊化建筑和木結構，實現了住宅的高度裝配化和集成化。2008年以來，BIM技術被應用于建筑業的可視化和三維協同設計中[4]。

4 BIM技術在裝配式建筑全生命周期中的應用及方法

4.1 BIM技術與標準化設計

通過BIM技術建立裝配式建筑預制構件庫的BIM模型，以數字和圖形形式表示這些構件的信息，用BIM平臺進行智能化控制：根據裝配式建筑部品部件的用途和使用位置進行分類，統計數量和規格，逐步形成標準化的預制構件庫[5]，為標準化設計積累素材。BIM技術還可通過可視化設計和信息化管理對裝配式建筑中的預制構件進行精細化拆分設計，對預制構件的類型和數量進行優化設計。

通過協同設計使各專業在同一平臺上預先進行可視化模擬建造，使建筑中各類管線鋪設、結構高度和室內環境等相互協調，避免碰撞，提前打通裝配式建筑全產業鏈。

4.2 BIM技術與工業化生產

BIM信息化技術把裝配式建筑的預制部品部件以圖形和數據化信息導入工廠自動生產設備中。設備可以自動生成構件材料清單和下料單等，并通過可視化表達幫助工人更好地理解設計意圖。通過BIM技術的應用，可以縮短構件生產循環時間，使“拉動式生產系統”成為可能。通過BIM技術的應用，還可以降低工廠優化和深化設計費用，增加自動化設計和分析軟件的使用，加強生產質量控制和設計協調，減少返工。

4.3 BIM技術與裝配化施工

通過BIM平臺提前對項目進行施工組織設計，以立體模擬形式，對施工過程中的各個環節進行施工順序和施工進度的模擬，解決施工過程中的“硬沖突”“軟沖突”“邏輯沖突”，減少設計協調錯誤。例如，在兩塊墻板之間進行現澆作業時，由于鋼筋間距過小，要通過BIM技術模型預先進行模擬施工，進而解決混凝土內預埋管線空間的問題。

5 結語

將BIM技術應用于裝配式建筑中，使其全方位參與項目建設前期、設計、生產、施工以及后期維護。

1）建設前期

使建設方較準確地把握項目的可行性，利用前期模型確定項目的建筑性能和提高項目質量。

2）設計階段

通過BIM技術更早和更精確地進行可視化設計，避免低級錯誤的發生，隨時生成與模型一致的二維施工圖。各專業之間相互協作，降低圖紙錯誤，提高設計質量。

3）生產階段

利用設計模型進行預制構件生產，快速修改設計變更內容，在施工前及時發現設計錯誤和遺漏。

4）施工階段

通過BIM技術完成的建筑模型是建筑的真實反映，可以對建筑施工進行總體計劃，提高工作效率，保證工程進度，使高水平的施工技術運用到復雜的項目中，同時增強設計與施工之間的聯系。

5）項目建設后期

BIM技術可以改善設備信息移交方式，為其提供良好的設施運營和管理平臺。

BIM技術在裝配式建筑中雖然已經有了一些發展，但仍存在一定的缺陷，主要表現在以下方面：

①頂層制度設計相對滯后，裝配式建筑與BIM設計結合的發展目標、重點任務和政策措施仍需完善；

②相關標準規范有待健全；

③技術體系有待完善，目前迫切需要總結和梳理成熟的可靠技術體系，總結國內典型工程的經驗；

④人才緊缺，由于這種建設模式相對來講發展時間不長，目前，無論從設計、生產和施工等各環節都存在人才不足的問題，嚴重制約了新技術的發展。