裝配式建筑中BIM技術應用研究

華倢 重慶市涪陵區建筑業服務中心

1 前言

裝配式建筑同傳統建筑有較大區別，只需將建筑構件生產完成后直接送到施工現場進行裝配即可，并不需要在施工現場制作混凝土。在安裝過程中，將構件預留的孔洞與鋼筋相匹配后進行澆筑就可以，既省時又省力，還不會對生態環境造成破壞，BIM技術屬于一種3D數字模型，可優化內部工作結構，強化施工安全性，提升整體施工水平。

2 裝配式建筑和BIM技術概述

2.1 裝配式建筑

裝配式建筑是用預制部品部件在工地裝配而成的建筑。發展裝配式建筑是建造方式的重大變革，是推進供給側結構性改革和新型城鎮化發展的重要舉措，有利于節約資源能源、減少施工污染、提升勞動生產效率和質量安全水平，有利于促進建筑業與信息化工業化深度融合、培育新產業新動能、推動化解過剩產能。近年來，我國積極探索發展裝配式建筑，但建造方式大多仍以現場澆筑為主，裝配式建筑比例和規模化程度較低，與發展綠色建筑的有關要求以及先進建造方式相比還有很大差距。

裝配式建筑外墻能起到保溫的作用，住在其中冬暖夏涼，很大程度上減少了空調的使用頻率，降低對環境的污染，實現節能減排的效果，裝配式建筑的墻體與密閉性與隔聲效果好，防火、防震性佳。現階段的建筑設計形式較為死板，缺乏靈活性，裝配式建筑可有效彌補這一缺陷，通過對空間進行大小分割，按照住戶的需要來配置。裝配式建筑展示出全新的建筑理念，從設計到最后安裝中間的每個環節都需要做好人力與物力的協調，最終完成建造[1]。

2.2 BIM技術

BIM是指創建并利用數字化模型對建設工程項目的設計、建造和運行維護全過程進行管理和優化的過程、方法和技術。

基于BIM技術的三維數字仿真模型，可以實現建筑工程的虛擬化設計、可視化決策、協同化建造、透明化管理，將極大地提升工程決策、規劃、勘察、設計、施工和運營管理的水平，減少失誤，縮短工期，提高工程質量和投資效益。

BIM技術能夠為建筑物全生命周期提供資源，通過此項技術進行參數模型整合，保證項目信息的正確性。通過計算機對不同信息進行處理，搭建模型，保證建筑施工工作的全面性。在裝配式建筑施工階段，要合理運用該技術，以提高施工質量與效率作為目標，改進施工方法以解決各種實際問題，通過三維信息技術理清構件間的相互關系，盡可能提高設計效果，確保施工工作的全面性和直觀性。BIM技術還可以很好地銜接施工中的各個環節，保證施工策略符合業主要求[2]。制作三維立體建筑效果圖可讓業主直接了解建筑情況，BIM軟件可模擬出較難實現的構想，制作出各種建筑模型，盡量呈現出建筑的實際環境，提高業主安全意識。

3 裝配式建筑中BIM技術應用方法

建筑信息模型BIM技術應用的裝配式建筑，建筑規劃、勘察、設計、生產、施工、裝修、運行維護全過程的集成應用，實現工程建設項目全生命周期數據共享和信息化管理。

3.1 規劃階段

由于大型建筑工程逐漸增多，工程的結構形式，整體規模與設計單位等各種不穩定因素導致建設項目有了更嚴格的要求，工程項目要加強對全生命周期的管理，從投資決策、勘察設計、生產構建、實際施工都能用到BIM技術，因此要按照項目本身的提點明確實施目標，將目標作為指導，做好策劃，規范影響項目進程的要素，確保項目的正常推進。

建設項目中涵蓋多方面的內容，應用的BIM軟件也各不相同，為確保信息之間的高質量傳遞，要明確BIM軟件的數據傳輸格式，比如：當前認可度很高的IFC格式。另外，模型基準點與不同專業和構件的區分要做出明確規定。當項目進入到預制構件生產時期，要利用BIM模型管理平臺進行數據交互。目前，主要存在管理與自主開發管理平臺兩種模式，要按照各方項目特點進行協商確定。現階段的BIM使用尚未普及，專業人才較為欠缺，為滿足后期審查、生產等，目前還是通過二維圖紙提交[3]。

3.2 勘察階段

可把現場勘察的數據上傳至BIM軟件，再開展數據處理分析和可視化，為勘察設計提供一定參考。通過BIM技術可達到三維融合的可操作性。還能夠整合各專業的信息，構建結構、機電、建筑相互協調統一的體系，建立三維模型，對管線進行整體優化,尤其在大規模裝配式建筑中，BIM軟件充分發揮出其強大的數據處理能力.工程量測算是全過程造價管理的重要內容，直接關乎到項目成本控制，借助BIM技術克大幅度降低工程師的工作量，提升計算效率，保證準確性，有利于應對設計變更，有效控制建設成本[4]。

3.3 設計階段

在裝配式建筑工程中，工廠要及時完成構建的生產以供拼裝，在工程設計時期應用BIM技術，需進行深入研究，全面推行通用化、模數化、標準化設計，建立完整的模型，還要做好圖紙的繪制，構建模型過程中要保證階段的完整性，在設計時，相關單位要詳細掌握建筑工程的具體情況，根據設計過程對結構類型與材質進行分析，保證設計的科學性，對其中各項參數進行嚴格管控，若某個數據出現改變，與之有聯系的數據也會隨之改變，最終導致圖紙出現問題。設計環節科學應用BIM技術，可在很大程度上提高整體設計層次。

BIM技術可以對設計中的各種參數進行有效管理，滿足信息化發展的需要，強化協調管理效果。設計人員要充分發揮出BIM技術的優勢，建立合適的信息交互平臺，使不同設計模型進行交互，提高協同設計質量，達到使用標準。

BIM軟件中的碰撞軟件分析系統能夠全面的分析建設模型，減少發生錯誤的概率，提高設計方案質量，確保后續施工的整體質量安全，提升施工效率[5]。在工程量和造價的管理方面，裝配式施工方法和傳統建筑施工之間有較大差別，因此要做好工程量統計工作，借助BIM技術對整體工程造價預算進行分析，以保證準確性，很大程度上提高了施工的整體管理水平，滿足長遠發展的目標。可優化整體設計方案，設計階段涉及的內容很多，因此其設計規劃方案有著更為嚴格的要求，若設計圖紙無法滿足施工需求，會影響后續環節的質量，甚至導致設計規格和實際不吻合，需要返工，造成資源浪費，拖延施工進度。

在設計過程中，設計師要以圖紙的規范性與合理性為切入點，做好重點部門的連接，找到潛在誤差，控制在合理范圍之內。設計人員借助BIM技術能夠及時發覺其中問題，根據實際情況進行分析，并妥善解決。

3.4 生產階段

結合部品部件的產品品種和規格，實行專業化、標準化、規模化、信息化生產，優化物流管理，合理組織配送。在制造階段使用BIM技術要將重點放在構件制作與管理環節上。在制作過程中，要對裝配式建筑生產過程展開分析，因為多數工廠對工程實際情況缺乏足夠的認識，由于受到各種因素的影響導致很多構件的規格并不符合相關設計標準，引發嚴重的質量問題影響后續工作的進行。

BIM技術與構件生產相結合，構件廠商要及時了解具體情況，依靠數據平臺分析相應生產進度，掌握實際情況，將信息及時上傳并做好展示工作。在信息平臺上反饋出來，保證BIM模型參數符合生產要求，以免由于參數原因拖延施工進度，為能夠最大限度保證預制構件發揮效用并滿足需求量，在運用BIM技術進行參數化審核，在這個過程中可完善預制件的尺寸與材質，建立并完善數據庫可為后續工作奠定基礎，保證廠商和施工方一直處于有效溝通狀態，確保構件和施工技術都滿足施工要求。

在構件管理方面，要深刻意識到無論是什么類型的預制構件都會面臨較為嚴重的運輸問題，若運輸時存在其他因素的干擾，會破壞預制構件的性能，在運輸車輛中安裝芯片，獲取車輛的定位與信息，科學選擇線路[6]。

3.5 施工階段

運用BIM技術可有效提高施工質量，對工地環境進行統籌全方位管理，加強管理預見性和嚴格性，使得預制構件可以合理存放于施工現場，減少現場雜亂度提高構件存儲安全性，保證工程的整體成果，BIM技術可以起到很好的施工管理功能，在整個工程建設過程中要用到大量的各種類型的預制構件，因此，在施工時極易出現丟失、使用錯誤等情況。

BIM技術能夠有效追蹤預制構件，達到很好的管控效果，在預制構件抵達施工現場后，在門禁系統中增設RPID閱讀器，及時記錄構件入場情況，工作人員也要進行仔細的檢查，通過全面檢查，強化了預制構件的管理效果，提升了生產效率。可對整體施工流程進行仿真模擬，根據設計內容對具體施工情況進行模擬。對于裝配式建筑來說，對機械化水平、施工技術等方面有著嚴格的要求，為防止在施工中出現材料浪費的現象，可利用BIM技術進行模擬，找出施工方案中的不足之處，有針對性的加以改進，施工時要制定完整的材料管理制度，找出工程建設的重點，降低安全事故的發生率，提高工程施工質量。

施工環節是最為關鍵的，若沒有科學的管控，則無法發揮出設計圖紙的優勢[7]。在進行施工之前，要借助BIM技術模擬施工中的潛在問題，把工程的各項數據都傳輸進去，構建相應模型，有利于工作人員察覺到其中的隱患，制定改進方案。

3.6 裝修階段

傳統的建筑工程中裝修設計通常比較滯后，與主體設計相分離，裝修施工的問題通常在主體施工完成后才出現，傳統裝修設計是在圖紙上進行展示，很容易出現圖紙和施工現場不符的情況，業主也無法很好的了解到整體效果。

隨著裝配式建筑的興起，誕生了集成式廚房等概念，讓裝修部門對主體設計和施工進行綜合考慮。裝配式建筑裝飾裝修與主體結構、機電設備協同施工。全面推廣標準化、集成化、模塊化的裝修模式，促進整體廚衛、輕質隔墻等材料、產品和設備管線集成化技術的應用，提高裝配化裝修水平[8]。倡導菜單式全裝修，滿足消費者個性化需求。

運用BIM技術將數據化模型信息融入裝修設計中，設計人員能夠按照模型數據庫挑選滿意的家具、潔具與設備，真實反映現實情況，BIM軟件具有漫游功能，業主能夠選擇不同的角度與路線展示裝修效果，再根據建議進行調整。還能夠進行裝修專業與主體設計之間的碰撞檢查，比如凈高檢查、風管碰撞檢查。BIM技術的運用讓設計師獲得更加直觀的感受，挖掘設計的靈感和創意，讓業主的需求得到了滿足，加上設計師的全力配合，提升了整體項目的裝修質量。

3.7 運行維護階段

目前工程的運營大多是通過二維圖紙進行描述的，原因在于建筑在設計階段沒有運用BIM技術搭建模型，致使后期運營困難，維護成本高，信息無法集成與共享。若運用了BIM技術，在工程交付時，設計和施工階段的集成化模型能夠共同交付，達到了信息共享[9]。BIM模型擁有可視化特點，可視化特點使得建筑信息更為直觀，即使非專業人士也能迅速地獲取信息。

當設備發生故障時，管理人員能夠通過BIM模型定位事故地點，及時抵達事發地，保證用戶的人身安全與設備的正常應用。為實現對建筑物的更好管理，裝配式建筑中的預制構件能夠結合芯片技術，有助于及時找到問題構件，搜索構件信息，馬上通知有關部門進行處理，最大限度降低運營成本，提升了建筑使用壽命。

4 結束語

裝配式建筑施工過程中應用BIM技術可大幅度提高生產質量，節省施工成本，確保工程可以在規定時間內完成，建筑工程較為復雜，要對BIM技術進行深入研究，充分利用此項技術的優勢，不斷完善各個環節，避免出現建設風險，使之更加科學合理的應用在項目建設中，提高工程質量。