裝配式建筑中BIM 技術應用探討

宋開鋒

（民航機場建設工程有限公司，天津 300456）

0 引言

裝配式屬于一種新型的建筑，其在我國發展起步相比于部分發達國家來說比較晚，還處于裝配式運用和處理的初步探索階段。目前裝配式建筑模式擁有廣闊的發展空間及應用前景，我國建筑行業應當大力發展裝配式，對其含義和施工標準化流程等深入研究[1]。BIM 技術在裝配式建筑中擁有突出的應用優勢，能夠明顯減少修改次數，提高工作效率，從而為整體工程質量的提升提供保證。

1 裝配式建筑工程、BIM 技術簡單介紹

一般情況下，裝配式所使用的構件都需要在工廠提前完成制作，然后將這些構件搬運至目標施工現場，之后由專業的施工人員完成構件之間的裝配工作。在搭筑構件時既要充分考慮整體的穩定性，還要顧及其本身的抗震性。裝配式的施工流程主要包括建筑方案設計、相關構件制造、現場裝配，其中建筑方案設計又分為具體的方案設計、施工圖紙設計、設計優化等。在發展的最初階段，裝配式設計工作的開展主要利用CAD 軟件，隨著工程技術的不斷提高，BIM 技術逐漸被應用至裝配式設計中，為設計方案的優化提供了有力的技術支持[2]。并且，在建筑構件現場裝配時使用BIM 技術實現定位安裝，這樣有利于提高建筑構件裝配位置的準確率。

BIM 技術之所以得到廣泛應用，主要是因為其自身具有突出的優勢，可視化、協調性、模擬性、信息完備性、參數化性、一體化性等都屬于BIM 技術獨特的優勢，在這一系列技術優勢的協同作用下，有利促進了建筑施工目標的實現。將BIM 技術應用至設計階段，既提升了設計效率，又明顯降低了工程建設成本。并且，將BIM 技術應用至工程建設中還能夠滿足用戶想要詳細了解建筑信息的需求，在提高整體施工效率的基礎上緩解施工人員的壓力[3]。

2 我國裝配式建筑工程現狀、存在的主要問題

在勞動力成本急劇上升、社會整體工業化水平迅速提升的背景下，裝配式建筑已經成為建筑業發展的必然趨勢，從結構材料的角度將裝配式建筑分為鋼結構、混凝土結構、鋼-混凝土結構、木質結構，不同結構的裝配式建筑應用范圍、發展之間的差異也比較明顯，其中木結構的裝配式建筑受到森林資源有限的影響，其應用范圍較為有限[4]。

我國裝配式建筑起步比較晚，發展速度較快，不過在取得諸多發展成果的同時也面臨著一系列問題。裝配式建筑工程對于技術水平的要求相對較高，吊裝工序一般具有明顯的復雜性特點，工程整體需要數量眾多并且形式多樣的部件。現階段，我國裝配式建筑構件模具還未有統一的生產標準，為后期工程建造埋下了風險隱患。且裝配式建筑構件供應商的資源處于嚴重不足的狀態，構件生產工藝、生產技術急需提高和完善，制作的許多構件并沒有達到可使用級標準，在出廠檢查時未進行嚴格的質量檢查。裝配式建筑工程需要大量吊裝、組裝各類零件，但是各工作人員在操作大型機械設備時無法有效配合。

雖然鋼結構裝配式建筑體系發展相對比較成熟，但在標準化設計和集成化生產方面仍舊存在不足，嚴重限制了裝配式建筑優勢的進一步發揮。目前，高層建筑應用裝配式建筑的技術研發尚處于初級階段，未形成系統的研究，這明顯限制了裝配式建筑的大規模發展。在裝配式建筑知識系統培訓缺乏的環境下，人才的缺乏同樣對其發展造成了限制。除此之外，由于我國裝配式建筑還處于初級發展階段，未形成完善的監督與施工標準，因此缺乏市場監管，最終造成裝配式質量無法得到保障，在這一系列限制問題的影響下，我國的裝配式建筑發展和進步空間仍舊比較大，在今后應當更加深入地探索。

3 裝配式建筑工程施工過程中BIM 技術的應用實踐

BIM 技術在裝配式建筑中的應用空間巨大，無論是在前期規劃階段、建筑設計階段、構件生產階段還是施工階段、運營階段都可有效應用BIM 技術，將BIM 技術貫穿整個施工過程，以此提高裝配式建筑的施工質量和效率。

3.1 在前期規劃階段的應用

在裝配式施工規劃制定階段，將地理信息系統和BIM 技術結合在一起，并且利用地理信息系統全面分析和研究已經搜索到的場地數據。之后，在場地數據信息分析結果的基礎上，利用BIM 技術建立相應的信息化模型，其中包含即將建設的裝配式空間環境（日照、風速等），為項目規劃人員提供更加直觀的項目建設場地信息。另外，利用BIM 技術深入和全面分析即將建設裝配式建筑與已有工程之間的關系。BIM 技術具有強大的建模功能，利用這一技術功能建立3D 模型，以此提升裝配式總體規劃的科學性、可行性。譬如，某一裝配式建筑工程在項目前期策劃階段依據已有的資料、現狀圖紙等，將其導入到BIM 技術軟件中，有效創造出工程道路、建筑物以及綠化等變化起伏，之后結合規劃條件生成本地塊的用地紅線、道路紅線以及面積指標等，并且充分利用BIM 模型進行了總圖規劃以及綜合環境評估。

3.2 在設計階段的應用

裝配式建筑設計階段包含多方面的設計內容，不僅要對整體構件設計，還應當在設計工作中預留好管線和鋼筋等與洞口之間的距離。裝配式建筑設計工作還牽扯到機電專業、構件拆分等方面的內容，因此屬于一項綜合性較強的工作。在傳統的裝配式建設設計工作中，不同專業單獨設計，嚴重降低了裝配式建筑整體設計的連貫性和合理性。而BIM 技術在裝配式設計工作的應用為不同專業的工程師提供了一個信息共享平臺，有利于不同專業設計信息之間的融合協調，以便及時發現整體設計工作中所存在的問題，及時采取調整措施改善，避免裝配式建筑施工階段頻繁出現設計方案變更，嚴重影響施工進度和施工質量[5]。

3.3 在構件生產階段的應用

構件生產屬于裝配式重要的組成部分，所有施工工作的開展都以建筑構件為基礎。設計人員應當加強與構件生產人員之間的聯系，在生產之前做好設計交底工作。傳統的設計交底基本上以二維設計圖紙為主，生產人員面對種類繁多的構件很容易出現信息錯漏的情況，從而影響生產質量和進度。在BIM 信息平臺的支持下，構件生產人員與設計人員之間的交流將會變得更加有效和準確，生產人員在理解需要生產的構件信息時也變得更加簡單。并且，將BIM 技術和RFID 技術結合到一起，有利于施工單位更加及時和準確地了解構件的生產進度。BIM 技術可以模擬和分析數控機床構件生產，經過科學的計算挑選出最佳的構件生產方案，還可以直接將最優生產方案傳輸至數控機床當中。

3.4 在施工階段的應用

裝配式施工最核心的環節是吊裝施工，其復雜性比較突出，并且機械化程度較高，所以在施工過程中容易出現較多問題。將BIM 技術應用至施工階段之后，先模擬吊裝施工過程，進一步完善施工方案，及時排除吊裝施工潛在的安全隱患[6]。另外，在BIM 技術的支持下，還能夠優化布置施工現場運載車輛的行進路線，確保施工現場場地得到充分利用，避免建筑構件或者其他施工材料二次搬運。有許多裝配式施工中利用BIM 等技術，在施工現場張貼施工工藝標準、施工圖二維碼，這樣有利于施工人員和管理人員更加直觀地了解工藝流程。利用BIM 技術可以模擬構件安裝的整個過程，盡早發現和排除安裝過程中存在的疏漏之處，減少和避免安裝失誤以及安全事故的發生。BIM 技術可以動態模擬工程施工，識別和分析危險因素之后將其影響范圍反映至模型中，可以為施工人員明確安全事故數量、區域提供可靠依據[7]。

譬如，某一裝配式建筑工程在施工前期階段利用BIM 模型檢查專業管道之間以及管道與結構之間的碰撞情況，之后及時調整有碰撞的部分，有效減少和避免了后續施工過程管道碰撞等問題，利用BIM 技術對施工方案進行分析模擬以及科學管理，為裝配式建筑施工帶來了全新的面貌。

3.5 在運營階段的應用

裝配式建筑運營階段主要是項目維護、修繕、整治，這一過程仍舊需要與建設單位、設計單位、施工單位充分交流溝通，如果忽略了這一階段的溝通工作會導致運營工作存在明顯的盲目性等問題[8]。在裝配式運營階段應用BIM 技術，能夠提高運營管理工作的精細化程度，運營管理人員借助BIM 模型查詢相關構建屬性，最終提升運營管理工作水平。在裝配式建筑設備維護、建筑拆除改建時，同樣利用BIM 模型提供的信息改善整體工作[9]。當裝配式建筑發生火災之后，利用BIM 技術可以實現火警警報自動化接觸，并且準確定位火災確切位置，有助于及時疏散人群以及處理災情。結合RFID 標簽可以在BIM 模型內部準確定位高能耗部位，動態監控和處理建筑高能耗問題，還可以追溯預制構件施工質量信息，有助于明確施工問題責任歸屬。以某裝配式建筑工程為例，在竣工后利用BIM 模型對建筑進行必要測試及調整，之后提交給業主，充分利用BIM 技術的空間定位以及數據記錄優勢，極大提高了業主的滿意度，為企業形象以及競爭力的提升提供了巨大的促進作用[10]。

4 結束語

綜上所述，裝配式建筑雖然屬于一種新型的建筑，但是其應用前景十分廣闊。目前，我國裝配式建筑施工仍舊處于摸索階段，在施工過程中存在一系列問題。BIM 技術在裝配式建筑工程中的應用能夠為施工人員帶來更加便利的施工條件。BIM 技術在裝配式前期規劃階段、建筑設計階段、構件生產階段、施工階段、運營階段的有效應用，從整體上改善了不同施工環節存在的問題，促進工程整體施工質量的提升，為裝配式創造更加有利的發展空間。