BIM技術在裝配式建筑中的集成應用

汪凱

摘? 要：在我國裝配式建筑項目中，通過應用BIM技術，將裝配式建筑從設計階段一直到竣工投入運營全過程鏈條聯系更加合理和緊密，可以有效提升建筑項目設計、施工水平和經濟效益。在我國，現代化建筑行業積極推行“綠色建筑、節能減排”，BIM技術在促進建筑行業轉型發展中也起到了非常重要的作用。

關鍵詞：BIM技術;裝配式建筑工程;集成技術

中圖分類號：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

裝配式建筑結構具有施工效率高、工程工期短以及節能環保等優勢，這與我國日益增加的勞動力成本、持續加大的環保壓力背景下，建筑企業繼續轉型的目標相一致。就目前來看，由于我國裝配式建筑體系有著30多年的斷檔期，使得設計施工經驗和施工技術相對落后，在國內的發展困難遠多于其他國家。從現有的研究綜述和國內外發展啟示上看，對BIM技術和裝配式建筑兩者緊密融合的文獻資料較少，大多從技術體系不足和優化方面著手。而裝配式建筑結構的核心就是“集成”，BIM技術更是突出信息的集成化，因此，加強對BIM技術的裝配式建筑集成應用研究有著非常重要的意義。

1 裝配式建筑結構體系具體分類

該研究依據建筑材料的特點，將裝配式建筑結構體系分為以下3類。

1.1 混凝土結構體系

混凝土結構體系主要包括全預制裝配式剪力墻結構和疊合剪力墻結構為代表的剪力墻體系、以現澆節點結構體系、現澆柱結構體系以及預應力裝配式框架體系為代表的裝配式框架體系、以日本HPC體系為代表的框架—剪力墻結構體系等。

1.2 鋼結構體系

鋼結構體系包括輕鋼體系，例如鋼架和輕鋼門式體系以及框架體系，例如斜撐節點加強型鋼框架和鋼管束組合結構體系等。

1.3 木結構體系

木結構體系主要包括裝配式木混合結構體系和純木結構體系等。

2 BIM技術在裝配式建筑的應用形式

2.1 設計階段的應用

在設計階段，裝配式建筑結構主要由生產廠家和建筑設計院聯合進行，其建筑圖紙經設計院進行初步設計，之后交給裝配式生產廠家進行深化，再交由建筑設計院進行結構確定，準確無誤后方可開展裝配施工。

裝配式建筑結構對設計要求較高，設計院和生產廠家通過應用BIM技術可以實現各項參數資源共享，包括構建尺寸、預制裝配率等，使雙方能充分了解專業流程的情況。

2.2 現場施工階段的應用

現場施工階段，裝配式結構可以通過結合BIM技術統一開展構件吊裝、施工安裝和監測等項目。施工前，一方面利用BIM技術可以模擬現場構件施工，另一方面模擬現場資源投入和流程布置等，并在模擬過程中對施工方案進行合理調整。這可以有效避免施工問題和安全事故發。

2.3 后期運營維護階段的應用

在后期運營維護階段，BIM技術應用于裝配式建筑工程中，能對工程項目各構件進行實時監測和維護。例如針對損壞的構件，BIM技術能提供全面性數據，并直接傳達給裝配式維修工廠，從而進行智能制造和更換;對于需要加固的構件，可以利用BIM技術模擬加固流程，從而制定合理有效的加固方案。

3 BIM技術在裝配式建筑中的集成應用分析

3.1 構建BIM平臺的裝配式建筑集成體系

建筑企業依托BIM技術和平臺，實現裝配式建筑全專業、全過程、全周期的集成應用，與我國現代化裝配式建筑發展需要相同。BIM技術的應用，一方面通過構建裝配式建筑產業鏈設計、生產、施工和運營管理等所有流程的信息數據，實現對產業鏈上下游企業協同管理，在建筑流程中做減法，不僅節約了生產成本，還提高了工程效率。另一方面，依托BIM平臺，可以將裝配式建筑各個部件數據化、信息化，將有關建筑所有流程的信息集成到BIM平臺上，從而實現建筑信息的多維度化、透明化、共享化。

3.1.1 信息共享

建筑信息的共享促進了建筑行業的發展，在裝配式建筑中應用BIM技術，使建筑流程部署于云端，通過幾何模型描述方法和構件控制參數、實時同步數據和集成化管理方法，能有效協調各個單位之間建筑方案設計、方案變更等溝通問題，并減少裝配式建筑在設計、結構以及機電等方面的沖突問題，以此提高裝配式建筑結構設計水平。此外，建筑單位還可以建立合理的契約關系，包括利益分配制和信任制等，以此保證BIM信息在裝配式建筑工程各階段信息的合作與共享。

3.1.2 技術的集成化

一方面，BIM技術通過數據轉化接口，將建筑、機電、結構以及裝修等專業軟件進行技術集成，同時保持軟件開放性特點，實現了“二次開發”。另一方面，BIM技術與GIS、3D技術、VR和云計算技術等相融合，對裝配式工程拼裝校對、質量和安全管理、虛擬仿真以及智慧城市建設等方面進行深入應用，使建筑行業在BIM技術的應用潛力有所期待。

3.1.3 管理協同

BIM平臺的構建，可以使多個管理人員進行不同施工階段，包括建筑、機電、結構和裝修階段的協同設計，并能同時對各個專業階段的成果和質量進行管理。在裝配式建筑設計階段建立BIM平臺，分析產業流程，可以經過轉換輸入構建出生產企業計算機輔助制造（CAM）系統，從而輸出裝配構件產品。通過構建信息管理平臺以及資源計劃系統（ERP），對生產企業的材料、資金、成品和庫存進行管理和控制。通過實施更新信息，施工企業可以對施工場地布置、項目進度等進行優化和管理，并能向設計方和生產方及時反饋項目實時進度情況和施工過程中出現的問題等。綜上所述，BIM信息在裝配式建筑中的應用特點呈現全周期性。

3.2 BIM技術在裝配式建筑中的應用

BIM技術的發展可以分為3個應用層級，具體為：第一層構建建筑對象模型;第二層，給予BIM模型協同;第三層，網絡平臺的集成化。依據BIM技術發展層級特點，筆者提出未來BIM技術在裝配式建筑中的發展重點可分為以下3個階段。1）以技術研發和積累經驗的起步應用階段。這個階段主要對BIM技術中軟件和建模技術進行深度開發和應用，并積累BIM技術軟件應用于裝配式建筑工程各個階段的實際經驗，從而進一步優化和改進施工流程。此外，依據裝配式建筑工程實際施工需要，加強裝配式建筑體系與BIM信息數據標準以及各個構件參數標準等方面的研究工作。2）以市場擴張和技術完善為發展動力的成長階段。在這個階段，BIM技術逐漸構建起標準的信息數據格式，且BIM技術在實踐中的應用效果越來越顯著，各個建筑單位開始加大應用BIM技術應用，并建立起科學的契約關系與溝通協同機制，大大提升了工程經濟效益。例如，我國高層裝配式混凝土結構體系得到成熟應用，節點連接技術優化與改進等。3）BIM技術超支集成化、信息化以及綠色化方向飛速發展，例如依托BIM平臺構建建筑供應鏈，與物聯網以及VR虛擬技術結合應用，研發和創新節能環保材料以及構建起了智能城市建筑等。

4 結語

綜上所述，BIM技術在裝配式建筑中的集成應用，不僅能有效提高建筑施工質量、生產效率和經濟效益，縮短工期等，還可以實現全周期性生產鏈，使裝配式建筑工程從設計階段一直到運維階段聯系更加緊密。BIM技術的出現和使用，使得我國建筑行業在實現現代化信息管理和經濟效益飛速提高方面有著新的發展方向，更為建筑行業突破傳統瓶頸提供了技術保障。

參考文獻

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