BIM技術在裝配式建筑結構施工中的應用

鄭 偉 胡 彬 廖志勇

（1．遂寧廣利工業發展有限公司，四川 遂寧 629000；2．四川職業技術學院，四川 遂寧 629000）

1 BIM技術的相關技術要點和內涵

1.1 BIM的概念

BIM技術是指建立基于3D技術的相應數字模型，并通過改進建設項目信息的方式，為建筑工程施工單位提供完善的技術支撐，即建筑信息模型技術。其中BIM技術中的相應建模技術，能夠極大地提升建筑施工人員的工作效率，并且優化內部工作結構，給項目的施工提供安全保障。

1.2 BIM的技術在制造建筑領域的特點

BIM技術具有協調、虛擬、可視化和優化的特點。其中，可視化意味著BIM技術可以直接在建筑結構的相關信息中提取相應的幾何和物理信息。通過數字建模的方式，優化建筑施工項目的各個階段，為建筑設計人員提供完善的建筑方案和施工圖紙。BIM技術憑借自身完善的性能，不需要借助其他的軟件工具，就可以建立可視化的數字模型。BIM技術主要依托于BIM建模軟件平臺。其中有完善的建筑結構施工信息和參數，能夠直接建立相應的建筑施工圖，可以為建筑施工人員提供可視化的操作界面，其中動態施工模擬和日照分析模擬極大地保障了建設項目的設計階段的順利進行。建筑設計人員應當根據實際的生產需要，選擇相應的BIM建模軟件，進行相關的操作。協調性是指由于建筑工程的設計方、施工方、管理方存在不同的工作交叉。BIM技術具有良好的施工協調性，例如在進行建筑結構碰撞系統測試時，BIM模型能夠對調試過程中相應的參數快速進行反饋，有利于設計和施工人員根據相應數據及時有效的溝通。BIM建模技術，支持不同利益相關方在施工各階段的相關要求，有利于在建筑施工過程中進行設計圖的修改和更新，方便設計圖完善。并且可以使建筑項目順利進行而不受時間和空間的限制。BIM技術能夠以圖紙的形式進行展示，方便施工項目的設計方與業主方進行及時有效的溝通，降低施工難度和成本，保證施工項目最終的質量。虛擬性是指BIM技術可以在建筑結構施工的過程中，進行各項目的仿真工作，尤其是在設計、運營管理和施工階段，起著非常關鍵的作用。在項目設計階段，建筑施工人員可以利用BIM的虛擬特性進行一系列模擬實驗。例如模擬熱傳導、模擬緊急疏散、模擬節能特性、模擬應急情況等。

2 當前我國裝配式建筑結構施工存在的問題

由于我國裝配式建筑結構施工跟國外發達國家相比，起步較晚，還處于初級階段，很多技術并不完善，受到現有的設備、技術和相關理論的限制，很難進行科學有效的裝配式建筑結構施工工作。目前，中國裝配式房屋的建設成本遠高于現澆建筑，并存在諸多制約因素。

2.1 施工標準不完善

由于我國裝配式建筑施工相關的標準并不完善，缺少相應的配套政策和優惠政策，到目前為止，還沒有形成科學統一的標準，不能進行大規模的推廣，形成相應的規模效應。直到最近，我國為了優化裝配式建筑結構才開始公開征求意見，其中技術規范、消耗量定額和評價標準依舊不夠成熟，引入時存在一定滯后，影響了現有預制建筑結構的施工工作。政府對企業的支持不足，缺乏激勵措施。由于目前我國政府沒有對裝配式建筑進行相應的宣傳工作，消費者對裝配式建筑的安全性、可靠性和穩定性還存在懷疑的態度。許多消費者不愿意購買裝配式建筑，這極大地限制了市場上裝配式建筑項目的推廣。此外，作為一種新型住宅建筑模型，裝配式建筑需要政府在早期階段進行一定的財政和政策支持。但是目前我國在稅收、金融、技術、土地等方面尚未提供全面的優惠政策，而且獎勵措施也比較缺乏。因此，建筑公司的裝配式建筑結構工程難以有效實施。國家對裝配式房屋建筑征稅不合理，目前裝配式建筑的預制件征稅為18%，而其他建筑材料只有4%，這種差別化的稅收政策極大地影響了建設單位開展裝配式建筑施工的積極性。裝配式建筑預制件的投資非常大，這又增加了建筑成本，使得裝配式建筑結構的施工工作存在很多障礙。

2.2 裝配式建筑的施工系統不完善

傳統項目設計和施工分離。由于我國目前在項目采購時，依舊采用了平行發包的方式進行相應的招標工作，將建筑施工的設計、施工、設備安裝等階段分別與不同的設計公司和建筑公司簽訂合同，相應的施工工作是在不使用總承包方法的情況下進行的。裝配式建筑施工需要統一的設計，生產和施工。總承包企業必須擁有較強的自主設計能力和生產能力，依靠先進的施工技術和完善的設備進行相應的施工工作。然而目前市場上具有成熟完善的裝配式建筑施工能力的企業并不多，這就影響了建筑施工項目很難統一地進行展開。其次，裝配式住宅建筑結構并不完善，因為目前我國主要采用現澆方式進行住宅建設。房屋結構主要采用傳統的混凝土結構，或少量的鋼結構和磚結構，沒有采用預制混凝土結構。這就導致了預制建筑項目市場有限，應用空間狹窄，難以發揮自身的優勢。

2.3 預制建筑的施工標準不統一

由于缺乏完善的預制構件標準體系，導致了市場上預制構件的占有率很低，通用部件非常少，給施工項目帶來了采購方面的困難。根據調查結果顯示，目前日本已經建立了1萬多種預制構件產品庫，其中包括外維護部件、內裝飾部件、結構部件、設備部件、機械部件等，每個預制構件都具有統一的標準規范。正是由于外國在裝配式建筑施工領域，根據實際的施工需要建立了完善的預制件數據庫，裝配式建筑才能迅速發展。產品供應商可以根據相應的標準，進行預制構件的生產。這為裝配式建筑的施工單位帶來了極大的便利。但是我國目前只有很少的企業能夠進行預制構件的設計和生產。這種情況對裝配式房屋建筑項目的系列化和規模化發展非常不利。例如現場預制構件的布置擺放、選擇起重機位置、預制構建的連接、機械的作業方式、預制構件的精準度檢測等方面缺乏完善的技術理論支撐，很多施工人員根據以往的經驗，很難保證建設項目的最終質量，而且目前中國在預制建筑的建設中，缺乏相應的人才，并且信息技術落后。這使得裝配式建筑結構的施工工作在短期內變得更加困難且難以改進。

3 BIM技術在裝配工程項目中的應用

3.1 完善BIM技術在設計階段的應用

BIM技術主要通過BIM建模軟件平臺進行裝配工程設計工作。設計人員可以利用這項技術進行信息建模，將建模軟件中的相應數據與實際建筑施工結構的參數進行對比，從而保證建設項目可以順利、高效地進行。在傳統的建筑過程中，由于建筑設計者通常是按照圖紙進行平面設計的，然后再進行立體化的模型搭建，最后，根據施工的實際情況修改設計圖紙。這種工作方式導致了設計階段存在著大量的技術誤差，同時效率也難以提升。通過 BIM技術可以改變以往工作方式的弊端，施工設計人員能夠將設計圖紙的參數信息進行直觀的模擬，無須根據圖紙重復比較和修改，從而大大提高了工作效率。因此，BIM技術在建筑工程的設計階段起著重要作用。建筑模型的構建是為了保障建筑設計人員能夠進行便利的操作，由于BIM技術為設計者提供了非常容易操作的人機交互界面，不僅能夠滿足設計者實際的工作需要，同時能夠保障模型的各項數據跟實際建設施工的數據相匹配，從而提高建筑工程的技術精度。

3.2 完善BIM技術在生產階段的應用

在裝配式建筑結構的施工過程中，施工人員使用BIM技術將生產所需的預制構件的相關材料參數信息上傳到BIM數據平臺。這樣不僅能夠保證裝配式建筑結構預制件供應商能夠根據信息，及時有效進行反饋，保證BIM模型相關參數可以滿足實際施工需要，使得裝配式建筑結構的施工工程順利進行，避免參數問題而影響施工進度等現象的發生。為了在裝配式建筑的構造中最大限度地保證各種類型的預制構件可以實現實際的工作需求。相關工作人員需要使用BIM技術對建造裝配式建筑所需的預制構件進行參數化審核。同時利用RFID芯片，調整修改預制件的材質和尺寸，達到實際的施工需求。通過完善的 BIM數據庫，可以為后續的工作進展提供便利的條件，同時能夠保障施工方和產品供應商能夠及時有效的溝通，確保裝配式建筑的施工技術和供應配件能夠滿足實際施工需要

3.3 完善BIM技術在施工階段的應用

裝配式建筑施工單位的工作人員應采用BIM技術對現場施工環境進行全方位嚴格管理。在以往的建筑施工過程中，由于所需要的預制件數量較多，并且材質、類型等方面存在著一定的差異。常常因為擺放和編制的不規范，導致了施工項目進度受到影響，并且整體的施工質量也會難以保障。因此，采用BIM技術進行預制建筑施工管理可以有效地減少這些問題。工作人員可以對施工現場中的細節進行真實有效的模擬管理，施工場地部署和管理計劃能夠協調統一進行，避免工作人員因為操作不規范帶來的各種問題，減少二次處理，提高工作效率，并能夠有效地控制人力成本。利用BIM技術和RFID技術，施工管理人員可以充分優化裝配結構管理模式，及時了解施工過程各個階段的實際信息，并做出相應的調整和控制，這確保了裝配式建筑項目可以科學有效地進行。

4 結語

裝配式建筑結構施工技術對于完善我國建筑項目有著重要的意義，然而現階段存在著預配件規格不統一，相關管理體系不完善等問題，為了有效地解決這些缺點，BIM技術應該被廣泛應用于裝配式建筑結構的建設中。BIM技術憑借自身良好的可視化、模擬化和優化性等特點，能夠極大地提升施工效率，保障施工項目的質量。工程建筑結構設計師應根據實際施工需求和BIM軟件的特點，改進施工過程的設計、生產和施工階段。確保施工的各個方面都能有序開展，從而促進裝配式建筑結構行業的不斷發展。