BIM 技術助力裝配式建筑的新發展

文｜靳五一

利用PC 構件數字化信息管理平臺，基于IOT 技術的軟硬件結合可以對構件的生產全過程進行信息化管控，確保構件生產、存儲、運輸等工作的高效性和正確度。

隨著我國建筑行業的飛速發展，現階段較為粗放式管理的傳統建筑業給環境帶來諸多問題，主要表現在資源浪費過高、整體環境污染嚴重、施工效率低、機械化程度落后、現場施工人員技能和素養參差不齊等方面。因此，要符合國內建筑業綠色、環保、安全、經濟可持續發展的要求和特點，傳統建筑行業的變革亟待開展。

裝配式建筑具有設計系統化、構件生產工廠化、安裝專業化等優點，相比傳統現澆方式可節約資源、提高建筑質量，符合建筑行業持續發展的理念。對于建筑業，云計算、大數據、物聯網、移動通訊、人工智能、BIM 等新興信息技術的應用，可以在建筑施工中發揮多項作用，能夠協助設計人員進行深化設計、構件生產加工、實現施工過程的管理，還能發揮保護資源和環境的功能，進而提高工作質量和效率，為項目總體實施提供良好的保障。

裝配式建筑在快速發展中也暴露出較多的問題，包括深化設計的不合理性和圖紙質量問題較多、構件生產質量頻發以及構件現場施工不規范等問題。具體表現在，PC 構件深化設計深化程度不夠、多專業協同化設計差、深化效率低，導致深化設計質量問題較多，給后續的構件生產與現場裝配埋下質量和進度隱患；PC 構件在生產階段，圖紙信息傳遞不及時、設計意圖表述不清晰直觀、溝通成本高，造成構件加工效率和質量低、錯誤代價大；現場施工階段，場地存放不合理且占用面積大，吊裝順序與項目需求不匹配，導致現場施工管理混亂、裝配進度滯后。上述問題直接影響 PC 構件生產效率、施工現場安裝效率、項目實施成本。

BIM 技術作為建筑工程項目的設計、生產、建造管理數字化的工具，通過模型整合項目各類參數化的相關信息，從項目策劃開始，直至生產加工、施工的全過程中進行數據及信息傳遞和共享，提高項目建設中人員對建筑信息的認識、理解及應對的實效性，為參與方提供協同工作的基礎和平臺，可以提高生產效率、優化工期和節約成本。

一、BIM 技術在構件深化設計中的應用

1、建立BIM 模型及圖紙繪制

BIM 技術通過參數化的設計方式，建立整個模型的信息數據庫，利用標準化模型庫構建建筑三維模型，使各專業數據產生關聯。BIM 模型中每一個圖元都由參數控制，這就實現了模型之間的關聯性，若BIM 構件模型中某一參數發生變化時，與之相關的所有構件都會隨之變化更新，可以有效解決圖紙之間的錯誤、遺漏導致的信息不一致性。構件生產方在收到設計內容后，接受或建立BIM綜合模型信息，深化設計中預留預埋、構件配置信息應滿足精裝修需要、滿足施工需要、滿足生產需要，然后根據需要方便快捷的導出所需的圖紙、工程構件信息統計表等信息。BIM 技術具有的可視化特征，可與建設方、設計方、施工方、構件生產方進行交流溝通，及時對設計信息溝通和完善，為后續各階段的協同工作打下良好基礎。

2、協同工作及碰撞檢查

裝配式建筑深化設計中，需要對預制構件中預留預埋等內容進行深化設計，因此更加需要各專業的設計人員密切配合。BIM 技術最大價值在于信息化和協同管理，使各專業深化設計人員能夠快速地傳遞各自專業的設計信息，對設計方案進行協同設計和修改，然后設計人員可以將包含有各自專業設計信息的BIM 模型導入碰撞軟件，對設計文件、施工流程進行模擬，開展施工碰撞檢查，然后對碰撞點認真分析、排除、討論，解決因信息不暢通造成的各專業設計沖突，在項目構件加工前、施工前預先解決問題，減少不必要的設計變更與返工，從而優化工程設計文件。

3、工程量統計與造價管理

在傳統的深化設計中，設計人員需花費大量的時間和精力統計PC 構件的工程量，且造價工作的精確度不是很高。由于BIM 模型是一個含有大量建筑信息的數據庫，工程量可以由BIM 軟件快速地根據模型中的數據進行統計與計算，造價管理可以基于BIM 模型中要素構成、成本等信息進行造價計算和管控，避免了人工操作，減少計算誤差，并提高工作效率。

二、PC 構件數字化信息管理平臺應用

1、構件生產制作

深化設計完成后，接下來就是非常重要的構件生產制作環節，此環節是連接設計與項目施工的橋梁與紐帶。預制構件生產廠可直接從PC 構件數字化信息管理平臺調取預制構件的規格尺寸、工程量、材質、預留預埋信息等內容，便于制定構件生產計劃，并有計劃地開展生產制造，同時將生產信息反饋至PC 構件數字化信息管理平臺，及時讓施工方了解構件生產情況，以便施工方做好施工準備及計劃，有助于在整個預制裝配過程實現零庫存、零缺陷的精細化管控目標。

2、構件儲存及運輸管理

在運輸預制構件時通常可采用IOT 技術，在運輸車輛上植入RFID（兼帶二維碼信息）芯片的方法，這樣可準確地跟蹤并收集到運輸車輛的信息數據。在構件運輸規劃前，要根據構件大小合理選擇運輸工具（重點注意重大類型的構件），并依據構件存儲位置、施工順序合理安排運輸路線和運輸順序，尋求路程及時間最短的運輸線路，做到降本增效。

三、BIM 技術在建筑施工中的應用

1、構件現場管理

在實際的施工現場PC 構件找不到、找錯或丟失等情況時有發生，所以必須嚴格對施工現場進行管理才可以預防此類問題。現場管理階段可以利用IOT 與BIM 技術相結合，快速獲得準確信息。由于信息傳遞速度快，這就可以實時地跟蹤和控制構件狀態，能夠減少人工引起的誤差。構件進入現場，通過施工現場配備的RFID 接收器與車輛信號相互交換時，物資驗收人員即可對構件進行入場檢驗，核對無誤后將構件引導存放在指定區域范圍，并按構件存放要求歸置。構件在吊裝時，作業人員依據手持的RFID 識別器和顯示器，按照顯示器提示的信息進行依次裝配和吊運，可以提升裝配效率、確保構件正確安裝。

2、施工虛擬建造

基于BIM 技術對裝配式建筑進行施工模擬，主要包括施工進度計劃模擬、施工方案模擬，通過模擬可以保證各參與方在裝配式建筑施工過程中的協調和配合，進一步優化施工進度計劃及施工方案，確保構件準確定位，從而實現高質量、高效的安裝。在模擬施工過程時，可以借助施工模擬類的軟件結合建筑結構模型、場地模型和施工計劃，獲得具有時間屬性的施工模擬動畫，使相關人員能夠對施工工藝、流程有更加直觀的了解。

3、施工質量進度成本控制

在裝配式建筑施工過程中，將施工主體、施工進度計劃與BIM 模型進行關聯，實現施工進度的實時監控與跟蹤；在質量管理方面，將BIM 模型中易出現質量通病的地方或質量問題標記在BIM模型中，方便質量管理人員進行質量管理。增加資源信息后形成多維度的BIM 綜合模型，施工方即可通過綜合模型模擬施工裝配及資源投入情況，建立裝配式建筑的動態施工計劃安排，實現對質量、進度的動態管控。

綜上，BIM 技術的應用可有效地提高裝配式建筑的綜合管理水平，在深化設計中通過模型的建立和各專業模型碰撞，有效地解決圖紙之間的錯誤、遺漏導致的信息不一致性，解決因信息不暢通造成的各專業設計沖突，優化并提高工程深化設計信息。利用PC 構件數字化信息管理平臺，基于IOT 技術的軟硬件結合可以對構件的生產全過程進行信息化管控，確保構件生產、存儲、運輸等工作的高效性和正確度。在建筑施工階段，通過BIM 技術對項目模型進行虛擬建造，事先優化進度計劃、各類資源按需投入，確保項目進度按期完成；同時基于BIM 模型在施工質量、成本等方面得到有效管控。

當前我國建筑行業正在處于轉型期，朝著節能減排和減少污染的方向發展，應用數字化技術開展裝配式建筑，可以有效實現這一目標，從而促進建筑行業又好又快的發展，提高資源利用效率，實現可持續發展的目標。