BIM技術在裝配式建筑全生命周期中的應用

夏祝煒，王建峰，徐 濤，曹小鳳

中建一局第一建筑工程有限公司，上海 201100

裝配式建筑大部分的預制構件是在工廠制造完成的，后期運輸到施工現象進行裝配。為優化裝配式建筑設計、生產、運輸等環節，加強對裝配式建筑全過程的管理，就需要借助BIM技術來實現。因此，相關建筑企業需要提高對BIM技術應用價值的重視，發揮BIM技術在裝配式建筑全生命周期中的作用，更好地整合資源，提高資源利用率，進而為裝配式建筑各個環節提供技術支持。

1 裝配式建筑中BIM技術的應用價值

當前，在城市化進程快速推進的背景下，建筑工程規模不斷擴大，工程數量不斷增加，行業內已廣泛應用BIM技術，并在建筑行業掀起技術革命，在實踐應用中產生了顯著性的成效，具有較大的應用價值。BIM技術改變了傳統建筑設計、生產等環節模式，通過構建三維模型實現對場景的仿真設計，加強主體結構、預制構件等參數信息的碰撞和分析，從而保證工程信息的完整性，推動項目的高效開展。BIM技術在裝配式建筑中的應用價值主要體現在工程信息的整合和共享上，能實現協同設計目標，確保設計與施工同步，降低誤差，還能通過4D模型模擬和評估，實現對項目的管理。BIM技術的應用減少了人工方面的干預，實現了二維圖紙向三維無紙化的轉化，提高了設計、出圖精細化管理水平，還提高了項目全流程的管理水平；通過精準定位構件的位置，為建筑企業提供了高度集成的信息化平臺，使企業加強了對裝配式建筑項目的指導和管理。

建筑行業的迅速發展擴大了BIM技術的應用范圍，保證了項目質量，實現了對施工進度的管理，可利用技術可視化、全面化、協同性優勢，結合具體的工程信息建立參數模型，并實現對裝配式建筑的數字化管理，加強對工程中不足之處的糾正和指導，及時提供具有針對性的解決措施，推動裝配式建筑項目的高質量開展。此外，還能減少設計變更，保證設計與施工的一致性，通過建立BIM信息管理平臺實現工程信息共享，提高信息數據傳遞時效，促進各部門之間的溝通和交流，進而提高工作效率，并根據模型碰撞檢驗加強對具體環節的優化和調整，實現BIM技術在裝配式建筑全生命周期中的管理目標。

BIM技術與裝配式建筑的融合與國家提出的宏觀經濟政策相吻合，是國家中長期發展規劃的重要目標。技術的融合推動了建筑行業向建筑產業化方向發展，加快了城市現代化進程，促使產業鏈的復合式發展。未來，建筑行業將依托現代化技術帶動建筑產業發展，掀起建筑領域的巨大變革。

2 BIM技術在裝配式建筑全生命周期中的具體應用

2.1 BIM技術在裝配式建筑設計階段的應用

利用BIM技術，通過建立裝配式建筑3D模型，為設計人員提供了設計指導，進一步優化了方案設計、初步設計、施工圖設計、預制構件設計環節；相關人員根據裝配式預制構件各項參數信息創建模型，能加強對參數信息的控制和分析，將構件的尺寸、型號、材質等參數信息錄入模型中，通常，在參數信息改變的情況下，模型中的信息也隨之改變。以某裝配式建筑項目為例，在設計階段應用了BIM技術，加強了對2D圖紙信息內容的檢驗和校驗，并創建了三維圖紙，彌補了2D圖紙的缺陷，建筑設計單位根據BIM可視化優勢進行分析和驗證，顯著提升了方案設計的合理性和科學性。BIM技術應用在施工深化階段，通過施工模型的設計，納入了工程實體信息，能清晰地標識關鍵點施工辦法，進一步深化設計圖，并借助施工深化設計模型輸出施工圖，最終進行碰撞檢查報告分析和工程量清單計算。

2.2 BIM技術在裝配式建筑生產階段的應用

裝配式預制構件生產階段的圖紙設計包括了模具設計、加工模具等環節，在BIM技術支持下，能實現對異形構件缺陷的彌補，解決了鋼筋碰撞問題。同時，BIM技術為施工單位和構件生產商提供了信息交流平臺，裝配式預制構件生產商通過BIM信息平臺直接獲取生產信息，加快信息傳遞時效，保證設計階段的合理性，高效銜接了設計和施工環節。在預制構件的生產過程中，設計單位結合用戶實際需求，在BIM技術中引入了RFID技術，實現了構件編碼的編訂，保證了預制構件信息的準確性，并為預制構件后續運輸工作夯實了基礎，避免出現疏漏和停工待料的情況。通過加強對預制鋼筋構件的碰撞檢查，能對鋼筋排布進行校核。借助BIM模型可將符合零件加工要求的預制件篩選出來，確保滿足工程建造和構件安裝要求，并生成生產批次構件清單，實時跟蹤構件入庫和移庫以及運輸相關信息，合理規劃部署構件堆放的位置，保證構件位置信息的有效性，從而為后續的施工管理提供數據參考。

此外，BIM技術能持續推進施工進度計劃，保證項目在預期時間內完工建設。經過構件生產階段的深化設計，構件生產商全面掌握了相關的尺寸信息等，并進入標準化的生產作業中，就實際問題及時與施工方進行溝通，能加強對構件相關信息的調整，加強對構架制作質量的控制。施工方一般會采用P6編制施工進度計劃，并采取BIM 4D模型對施工進度進行設計，及時調整工況，保證方案最優。

由于該項目施工過程中涉及的構件數量多，增加了吊裝工作量，為保證裝配式預制構件各項信息的精準性，在項目中借助BIM技術建立碰撞檢驗模型，實現了信息化協同管理，將項目參與各方集成到BIM信息平臺中，并加強信息交流，進而實現協同管理。在BIM模型中導入了碰撞軟件，加強對預制構件碰撞點的檢驗，促使設計與實際施工協同，避免出現二次返工或停工現象，提高了工作效率。

2.3 BIM技術在裝配式建筑施工階段的應用

BIM信息平臺能實現工程信息的采集、存儲和處理，提供了完整的工程信息鏈，能科學計算工程量信息，為材料采購提供參考，避免出現資源浪費現象，從而提高資源利用率。在該項目工程中，通過利用BIM技術進行工程量計算，加強對項目成本的控制，將造價控制在3%以下，節省了85%的造價估算；通過碰撞檢驗，解決了各專業之間的矛盾，顯著降低了項目總成本。項目施工階段，建筑設計單位借助BIM技術構建施工場景仿真模型，預先對該項目工程施工過程進行模擬，進一步優化了施工方案，保證預制構件在實際施工中合理化地進行安裝，保障了構件安裝質量。基于BIM技術支持虛擬和模擬仿真優化了施工現場的布設，包括人員布置、構配件以及機械設備布置等，通過仿真場景對預制構件運輸線路進行模擬，優化了物料運輸線路，化解了物料與機械設備之間的沖突，簡化了搬運環節，提高了施工效率，保證了項目進度。同時，建筑單位利用BIM技術加強了對施工現場安全性的模擬，以及對動力學的計算和分析，制訂了施工現場安全管理方案，最大化地實現了施工現場的安全管理。

另外，施工單位可借助ITWO系統在三維模式下進行整個施工裝配過程模擬，加強對施工工序可操作性的校驗，合理化分析各種不同方案的弊端和優勢，進而篩選出最佳的施工方案，加強對方案中潛在隱患的識別和評估，包括起重機位置和作用，為施工進度計劃的落實提供切實可行的數據支持。不同的構件需要不同的專業人士進行配備操作，借助BIM技術能實現對人工、材料等要素的設計和分析，進而選擇出最優成本方案。

基于BIM模擬性和協調性優勢，優化了項目施工圖出圖環節，將2D圖紙轉化為3D BIM模型，施工管理人員可實時掌握施工動態，實現對施工人員的定位，便于加強施工指導。為進一步實現項目的精細化管理，創建了5D BIM模型，施工單位可全程對裝配式項目過程進行模擬，全面了解和分析投資情況，保證項目施工進度以及成本管理和質量的動態化管理。在模擬階段，創建了施工吊裝模型并對其進行模擬，能實現對施工現場和三維虛擬的排布，加強對預制構件和施工材料的優化整合，避免施工材料浪費，提高資源利用率。

2.4 BIM技術在裝配式建筑施工質量控制和運營階段的應用

結合該工程項目，可運用BIM技術進行工程質量檢驗，確保將誤差控制在合理范圍內。相關人員將施工圖紙與三維模型進行對比，重點檢查外掛板吊裝后的平整度情況，并就出現的問題及時進行調整和更改。在項目運營階段，將檢驗報告、工作清單以及相關設備清單等參數信息錄入BIM模型中，實現了模型、圖紙、數據信息一體化管理，確保項目竣工階段信息與三維模型的一致。同時要加強對相關設備、管道、構件等部位的維護，借助BIM技術制訂項目運營階段的維護方案，顯著降低了能耗和后期維護成本，提高了項目整體性能。利用BIM技術可展示項目施工全過程記錄的信息和相關內容，并記錄構件受損信息等，為相關維修人員提供可靠性參考。另外，還要定期進行構件耐久性檢查，為項目運營創建良好的環境條件，保證項目管理的科學性。

3 結束語

裝配式建筑全生命周期中涉及的環節較多，從設計到后期的維護是一個全循環過程，在不同的項目階段產生的信息不同。為實現全過程的管理目標，應加強對BIM技術的應用，借助BIM技術可視化等優勢構建三維模型，實現對裝配式預制構件的碰撞檢驗、質量檢驗等，優化設計、生產、運輸等諸多環節，加強對成本費用的把控以及對全過程的監督管理，為項目建設提供技術指導，保證裝配式建筑品質。