BIM技術在裝配式建筑中的集成應用

王振剛，任向鋒

（中國建筑第二工程局有限公司華東公司）

1 引言

建筑信息模型是對工程建筑物理方面特征和功能方面特征的智能化表達方式[1]。非常有效的處理了信息傳送障礙，提出了數據信息之間可進行互動的三維可視化管理，通過這個服務平臺可以讓項目多方參加到基礎建設過程中，完成各個專業、各個階段、各個監管方的信息集成。可以提升裝配式建筑的信息化水準，充分發揮裝配式建筑現代化集成修建的好處。

2 裝配式建筑的發展趨勢

對裝配式建筑的發展來講，經營維護的各個階段包含了設計、生產及其施工，這種方式也導致信息在交互時不夠及時、專業配合不協調的問題存在，對建筑施工形成極大的障礙。因此，必須提高裝配式建筑工程在施工的各個階段的靈活性及技術性[2]。對于生產配件也需要提前明確設計的需求，提升預制構件的使用率，努力探尋智能化生產的道路。因裝配式建筑涉及（如建筑、機電、結構等），為了可以完成預制構件的系統性的集成安裝，必須提升技術協作，努力提升與之相關的專業技術協調統一，對各技術的一體化管理不斷加強提升。

3 BIM技術在裝配式建筑體系中的應用價值

3.1 設計階段

在裝配式建筑體系的設計過程中，BIM技術需要完成預制構件分拆、實體模型構建、撞擊后查驗等各項功能，通過完成各種專業能力來滿足不同模型的不同需求。對于構件、鋼筋、管道等出現的碰撞情況，需要通過該技術快速理清物料清單，會有利于裝配式建筑體系工程量清單的計算結果。在設計的階段，BIM技術必須滿足以下三點。

①達成了裝配式建筑方案質量和高效率，實現了智能模型的建立以及數據信息的一體化管理方式。

②因為BIM技術使用了云端備份的技術，對模型升級、碰撞糾錯等工作提升效率，為數據信息提供了資源。

③BIM技術具備規范化設計的優勢，完全滿足人性化設計的需求。

3.2 生產階段

通過BIM技術里的智能化信息管理模式，可以達到菜單模式的生產，可以極大的提升預制構件商品使用率，因在預制混凝土結構的構件中，還需要借助人的力量來生產鋼筋骨架，因此在生產的效率層面，與現澆構件相比，完全體現不出預制構件的生產優勢，所以如要設計相對的功能來幫助預制構件，并更改預制構件設計好的重要數據，進而再導入到生產預制構件的管理系統內，采用輔助方式來形成預制構件生產的自動化。

3.3 施工階段

BIM技術在施工階段的應用體現在現場布局優化、物料管理、吊裝模擬以及模擬技術交底等多個階段。由于BIM技術的不斷應用，采用電子化標簽，用以提升預制構件的信息化管理，而且在預制構件的組裝檢驗中可以運用3D激光器掃描儀，將不同的先進技術與BIM技術結合，借此可以控制裝配式建筑的品質與精密度。

4 BIM技術在裝配式建筑中的集成應用現狀

4.1 BIM技術的應用范圍與廣度

BIM技術可以廣泛應用于各式各樣的裝配式建筑中。如今該技術已經普遍應用在裝配式混凝土建筑中。另外，該技術也可以廣泛應用于項目的每個階段，比如施工階段、運維階段、方案階段、生產階段等等。在設計階段的主要應用點有預制構件的分拆、概率的統計、管線優化及碰撞檢測等等。在施工過程中通過BIM模型仿真模擬施工場預制構件的堆積和安裝的過程，對施工規劃提前做好準備。

4.2 BIM技術的應用關鍵問題

BIM技術的應用依然存在各種問題，從以下幾個層面分析：

①從技術層面分析，裝配式建筑的設計及施工階段均沒有被BIM平臺完全采納，一體化的管理不足。尤其是在審圖及工程施工階段依舊是以藍圖為主導；

②從生命周期管理層面分析，該模型數據信息的傳送效率仍需得到很大的提高，相關數據的傳輸也存有很多阻礙，甚至在項目的實施過程中依舊會出現重復構建模型的狀況；

③關于BIM技術的標準不夠統一，多個軟件之間的數據信息沒有實現共享；

④對于BIM技術的應用不夠深入，比如在質量與安全管理工作方面；

⑤從組織層面來分析，BIM服務平臺對各個層面的管理沒有達到統一，在業務溝通時會有阻礙，導致溝通不順暢；

⑥對于BIM軟件中的管理信息無法有效的應用在裝配式建筑產業鏈中，各方面的權益分配不公平，BIM管理的深入受到阻礙；

⑦嚴重缺乏技術型人才，尤其是缺少裝配式建筑的技術人才；

⑧沒有統一現行政策的管理標準，面臨數據不統一的問題，并且在BIM的應用上也沒有達到要求。

5 基于BIM技術的裝配式建筑集成應用措施

5.1 裝配式建筑技術策劃階段

在足夠了解項目定位、工程范圍、預制構件裝配率目標、成本費等影響因素的前提下，要建立有效的技術路線。對技術選擇、經濟性和適用性進行評估，對項目所在地區的預制構件生產、安裝、運送及起吊等能力進行評估。使用無人機傾斜攝影技術，通過云數據分析拍攝的相片，建立BIM模型，再對場地內現有建筑和大城市GIS系統中的道路運輸流線提前做好規劃并合理分析。

5.2 裝配式建筑方案設計階段

在裝配式建筑設計階段，需要做好建筑平面布局、立面構成及空間設計等，滿足設計及使用功能。在施工項目過程中對采用的預制構件類型、聯接技術提出設計方案。搭建裝配式建筑各種預制構件的“族”庫，進行裝配式建筑預制構件的標準化設計，遵循“少規格、多構成”的工業化建筑設計理念。

5.3 裝配式建筑初步設計階段

在裝配式建筑前期設計階段，BIM與設計平臺，各個專業能夠有效地實現數據互換、優化和落實技術方案。在預制構件裝配率指標值的統計分析、分拆預制構件、預留機器管道、建設和評估等各個階段，BIM協同軟件能夠更加便捷快速、精準完成專業協作和分析指標值等工作。

5.4 裝配式建筑施工圖設計階段

在裝配式建筑項目中，需要對地下及地上裝配式建筑部分的機電管線利用BIM三維場景技術進行優化調整。在保證人行通道高度不低于2.2m的情況下，預留出維修及安裝的空間，對碰撞在一起的管線進行重新分布和翻彎調整。

5.5 裝配式建筑預制構件深化設計階段

通過應用BIM模型技術進行拆分預制構件、計算預制構件、設計構造節點、設計預留預埋點，以及預制構件之間與現澆部分的碰撞檢測、生成深化設計圖以及預制構件混凝土體積重量和預埋鋼筋規格長度等指標統計，使用已達成的預制構件BIM模型技術進行深化設計，放置鋼筋及各類預埋件，形成預制構件拆分圖、裝配圖、預制構件深化設計圖。

5.6 裝配式建筑預制構件生產加工階段

在進行生產時，通過BIM技術達成構件生產的信息化管理，使設計信息與生產制造密切相連。以預制構件BIM模型為主要核心，以計算機輔助制造(CAM)為主要手段，以生產信息化管理系統(MES)為主要工具，以物聯網(IOT)為主要媒介，利用BIM技術為設計院和構件廠提供了能夠實現數據傳輸及互動的平臺。數字化的預制構件信息對構件廠的自動化生產提高了可能性。實現了設計并制做模具、提前準備生產材料、加工處理鋼筋、定位預埋件、設置編碼等預制構件生產加工等工作，添加生產及運輸信息，很大程度上提升了生產效率和產品質量。

5.7 裝配式建筑施工階段

在施工準備階段，以BIM模型為基礎進行施工規劃和施工交底。采用BIM技術對預制構件的起吊及吊車部位、放置范圍實行仿真模擬，將施工過程中極有可能出現的問題提前發現并完善，有效的優化工序，從而保障施工能夠順利執行。BIM模型設計在歷經輕量化處理后可以作為運維模型的基礎，對管理建筑空間、維護設備、分析綜合能耗等進行管控。

6 結語

BIM技術是裝配式建筑能夠達成“集成化”管理的核心，可以在裝配式建筑全生命周期的管理，分別從設計、生產到施工、維護等方面入手，可以有效獲得裝配式建筑的所有信息，對信息共享與管理協作方面彌補了不足，對于裝配式的建筑發展也提供很大的幫助。