BIM技術在裝配式建筑中的應用

高暢 戴金 張朋

摘要：裝配式建筑以其標準化設計、工廠化生產、機械化施工得到了建筑業內的廣泛關注及重視，是一種環保、節能、高效的建筑生產方式。而BIM技術作為建筑領域的一種信息化技術，具有可視化、模擬性、協調性、優化性、可出圖性等特點。本文將BIM技術應用到裝配式建筑，從建設項目全壽命周期的角度看，可以極大的提高建設項目設計、施工、運維的工作質量、效率及管理水平，推動新型建筑業向工業化和信息化方向的發展和融合。

Abstract： The prefabricated building has received extensive attention from the construction industry for its standardized design， factory production and mechanized construction. It is an environmentally friendly， energy-saving and efficient construction method. As an information technology in the field of architecture， BIM technology has the characteristics of visualization， simulation， coordination， optimization， and portability. This paper applies BIM technology to prefabricated buildings. From the perspective of the life cycle of construction projects， it can greatly improve the quality， efficiency and management level of construction project design， construction， operation and maintenance， and promote the new construction industry developing towards industrialization and informatization.

關鍵詞：BIM技術;裝配式建筑;施工模擬

Key words： BIM technology;fabricated building;construction simulation

中圖分類號：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）21-0190-02

0? 引言

當前我國建筑傳統生產方式相比較于國外的建筑方式還相對落后，不注重建筑信息集成一體化，設計階段與施工環節配合不契合，導致了建筑材料消耗大、建設工程施工效率低、建筑施工周邊環境污染嚴重等突出問題，急需在國家經濟轉型升級的政策背景下走產業化生產模式。裝配式建筑的標準化設計、工廠化生產、機械化施工正好打破了傳統建筑生產方式的詬病，得到了建筑業內的廣泛關注及重視，是一種環保、節能、高效的建筑生產方式。

與現澆式建筑生產相比，裝配式建筑的建筑構件可在構件工廠內進行產業化生產，運輸到施工現場后可直接用吊裝設備進行安裝，即方便又快捷，建筑構件的質量也更容易得到有效控制，還可縮短建筑工程施工工期;周轉料具的投入量減少，料具租賃費用也大大降低;施工現場濕作業量也有顯著下降，即有利于環境保護，也可在一定程度上降低建筑材料的浪費;并且構件的機械化成度提高，可最大限度的減少現場施工人員配備。

但是，裝配式建筑在設計時，必須充分考慮到建筑構件在生產、運輸、安裝等方面的各種實際問題，以及各個施工項目方面的協調問題，如果這些不能得到有效解決，將會產生各方面的設計沖突，導致大范圍的施工、設計變更，從而影響工程施工進度，導致工程施工成本的增加。

然而，我國裝配式建筑目前還不能做到完全的標準化一體設計，不能夠滿足建筑工業化的自動生產模式，施工現場預制構件安裝的效率低下，施工項目的各個參與方協調溝通能力較差，建筑資料信息化管理水平還有待提高，這些問題嚴重阻礙了裝配式建筑的在我國的快速發展。

2017年2月24日，國家為了推動預制裝配式建筑在我國的快速發展，國務院特別印發了《國務院辦公廳關于促進建筑業持續健康發展的意見》，《意見》中指出，國家將大力推廣裝配式建筑，力爭用10年左右的時間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%。發展裝配式建筑是建造方式的重大變更，有利于促進建筑業與信息工業化深度融合。而為了增強建筑業信息化發展能力，加快推動信息技術在裝配式建筑中的應用，住建部早在2016年就印發《2016-2020年建筑業信息化發展綱要》，《綱要》中明確指出：“研究開發基于BIM的集成設計系統及協同工作系統，實現建筑、結構、水暖電等專業的信息集成與共享。”

2004年，我國建筑業正式引入BIM技術，并在2011年將BIM技術納入第十二個五年計劃。近年來，我國將近百分之八十的世界百強設計企業都已將BIM技術納入應用范圍。為了促進BIM技術在我國的快速發展，很多大型設計的單位還專門成立了BIM技術研究中心，廣泛開展BIM技術的應用和推廣，甚至還開展了建筑全生命周期的信息技術服務。

BIM技術其本質就是建筑信息模型，它與傳統的二維建筑圖紙不同，傳統的建筑CAD圖紙就只是將建筑物以點、線、面的方法呈現出來，而BIM技術是利用計算機技術將建筑建成后的基本圖像以三維立體模型的方式展現，還在其中儲存了大量的建筑工程項目施工信息，真正的實現了建筑信息集成化協同處理。

本文從四個階段分析BIM技術在裝配式建筑中的應用。

1? 設計階段

工程設計是建設項目的龍頭。在建設項目設計階段，各專業的設計工程師可以基于BIM技術進行三維協同設計。BIM技術可以讓二維平面圖紙和3D立體模型隨時隨地的進行轉換。設計方將建設項目三維模型設計出來以后，將三維模型交給建設方和施工方，若有不滿意或者不符合要求的地方，建設方和施工方不需要將圖紙再交還給設計方更改，而是可以利用BIM技術直接在計算機上進行更改，這個更改將會同步到每一個設計方，減少了交回圖紙并進行更改的時間。

BIM技術可以對建筑工程的選址及場地進行規劃和分析，比如建筑面積分析，建筑性能分析，能源消耗分析，采光、日照分析等，建筑場地的選址關乎到隨后施工時的各種構件運輸和構件吊裝機械的安裝，十分重要。

BIM建模中運用到了“族”的設計，將整個建筑工程施工中所需要的異形建筑構件名稱、類型、數量、尺寸進行逐一創建，并進行分類統計，預計每個建筑材料的大概使用時間，不僅可以讓技術人員在3D立體模型中觀察各個構建之間的契合度，還可以使施工階段不因為過多過早的材料堆放、建筑材料尺寸不契合等方面造成建筑材料的浪費，或者建筑工程施工工期的延遲。

碰撞檢查是BIM技術另一重要功能。它利用建好的3D立體模型可以進行不同專業之間的以及專業本身的多種碰撞檢查，主要包括硬碰撞和間隙碰撞，也有少數的單專業碰撞和多專業碰撞。硬碰撞主要是指建筑實體結構在空間上有一定的交叉重合，特別是在沒有同一標高的情況下，主要發生在結構梁、柱構件和空調、通風、給排水管道等處。間隙碰撞則是指兩個實體結構在空間結構上并不存在交叉重合，但他們之間的距離不符合設計要求的距離，一般出于安全考慮，都被認定為此處碰撞，主要發生在不同管道之間。通過碰撞檢查可以在設計階段，即施工之前發現設計中的碰撞點，并及時的對碰撞點進行設計修改，直到消除所有碰撞點為止。這在一定程度上大大的減少了施工階段的設計變更，從而提高了設計的質量、縮短了施工的工期、節約了施工的成本。

2? 施工階段

通常建筑工程施工進度緩慢，施工效率都得不到很好的掌控，很容易因為天氣、交通等種種問題延誤工期，導致建筑工程無法如期交付，造成資金等方面的損失。BIM技術恰恰充分考慮到了這一點，我們可以將實現規劃好的施工日期、進度、工程量等輸入構建好的3D立體模型中，即可對施工進度進行虛擬演示，并可以隨時隨地將建筑工程施工現場的實際進度與BIM技術的虛擬計劃進度進行對比，觀察現場施工進度是否合理，可對當前施工進度進行相應的調整，減少因為各種原因造成的施工工期延誤。

建筑工程項目施工過程中最重要的就是施工安全問題。安全是一個建筑施工企業的效益表現，沒有了安全，也就沒有了效益。傳統的建筑施工現場的安全交底，通常就是項目技術人員對現場施工人員的耳口相傳，施工人員通常都不太能接受并記住，而BIM技術的虛擬建模可以顯示出建筑工程施工現場的易發生危險的區域，并進行標識，以此來減少建筑施工安全事故的發生。

BIM技術還可以對建筑工程施工現場進行合理的劃分，對施工現場的建筑材料進行三維布置，能夠有效減少建筑材料進行二次運輸的費用，還可以防止因為建筑材料堆積而造成的建筑施工操作空間的過度狹小。

3? 管理階段

通常在一個建筑工程項目中建筑工程成本管理也是一項相當復雜的工作，這其中包括建筑材料資金管理、建筑設備租賃購置資金管理、建筑工人工資管理等，這些項目管理的復雜之處就在于管理時需要將其逐一拆分，精確到一種構件、一件設備或者一個人上，這個過程是繁瑣而易錯的。這個時候就要想到BIM技術，運用BIM技術并結合計算機及其相應的通訊技術，以建筑工程施工項目當時所處的社會市場環境作為基礎依據，對建筑工程施工中所涉及的建筑材料費、材料運輸費、大型設備租賃費、建筑工人住宿飲食費以及建筑工人工資等費用進行處理，并且在需要時可以一件提取某一項建筑費用進行系統查看，使得建筑工程成本管理變得簡單化、智能化。

4? 運營階段

一個建設項目竣工后，由施工方將符合要求的竣工模型提交建設單位，供后期的運營維護階段使用。在運營維護階段，管理方就不僅可以根據設計和竣工圖紙，還可以根據反應真實情況的BIM模型，模型里包括了施工時的具體過程、建筑材料的使用情況、各種建筑用設備的租賃與調試記錄以及工程中的各種設計變更情況，同時還可以加載運維階段的資產信息、空間信息、設備設施信息等豐富BIM運維模型。當出現個別情況需要進行后期維護與管理時，管理方就可以及時發現和維修，減少問題發現與處理的時間，降低不必要的資金支出。

BIM技術在裝配式建筑設計、施工、運維等階段中的應用，都是基于其可視化、模擬性、協調性、優化性、可出圖性的特點，對建設項目進行三維可視化的協同設計，對危險性較大的分部分項進行施工方案的設計及模擬，基于運維模型進行空間、資產、設備設施等管控，從建設項目全壽命周期的角度看，極大的提高了建設項目設計、施工、運維的質量及管理水平，推動了建筑業的信息化。

重視BIM技術的發展，建立健全相關制度規定，大力培養更多BIM的技術型人才，國家應出臺相應政策法規，扶持BIM技術的發展，改善BIM技術在建筑業中的應用環境，增強建筑企業發展BIM技術的積極性。同時BIM技術的快速發展也推動著我國裝配式建筑走向成熟，走向新型建筑產業化。

參考文獻：

[1]周文波，蔣劍，熊成.BIM 技術在預制裝配式住宅中的應用研究 [J].施工技術，2012，41（22）：72-74.

[2]張璐薇，關瑞明.BIM 技術發展及其建筑設計應用[J].華中建筑，2016（11）：52-57.

[3]伏玉，李偉，方志國.BIM技術在裝配式房屋建設中的應用與對策[J].城市住宅，2017（11）：102-105.

[4]何國俊，楊小榮.BIM技術在預制裝配式建筑施工中的運用[J].南方農機，2017，48（16）：106.