BIM技術在裝配式建筑技術的應用分析

喬斌

摘要：推廣預制裝配式的建筑體系，推動建筑工業化，是建筑業轉型升級到高質量發展的迫切需要。BIM技術是解決裝配式建筑一體化設計、全過程信息化管理的有效手段。但在實際應用過程中存在設計與生產、施工脫節、BIM模型的利用率偏低及BIM軟件間數據的交互性差等問題。文章指出BIM技術在裝配式建筑中應用的發展方向為全生命周期應用，以實現BIM模型的最大化利用，并提出相應解決措施，為推進裝配式建筑的發展提供借鑒。

關鍵詞：BIM技術;裝配式建筑;全生命周期;制約問題;措施

近十幾年來，“裝配式”和“BIM”無疑是建筑工程應用領域最熱的兩個話題，一個被定義為傳統建筑產業轉型升級的方向，另一個被譽為繼CAD之后設計領域的二次革命。隨著相關工程項目實踐的增多，行業內越來越認識到兩者存在極佳的契合點，BIM技術是裝配式建筑的必備手段，裝配式建筑也是BIM技術的最好載體。BIM技術已經不再是裝配式建筑標榜自己技術含量的一種方式，而是保證工程質量所必需的一種手段。

1 存在的問題

目前基于BIM技術進行裝配式建筑全流程應用已經成為業內的共識，但在實際應用過程中，尚存在以下幾個問題。

1.1 設計與生產、施工的脫節

裝配式建筑在國內發展較快，技術體系繁多，對建筑結構設計有不同的要求，而傳統設計人員對裝配式技術體系不夠了解，也沒有充分考慮預制構件生產企業的設備條件、預制工藝及現場的裝配工藝，仍然延續以往的傳統設計思路，造成拆分后的構件規格不夠標準化、模具重復利用率低、生產施工埋件考慮不全、生產施工效率低等一系列問題，無疑增加了項目成本，無法體現裝配式建筑的優勢。

1.2 BIM建模的高成本與低利用率

BIM模型的建立耗費大量的人工，而目前大部分只用于整個建設過程中的某個階段，并沒有做到完全利用，導致投入產出不成正比，經濟效益并不明顯，相反給企業和項目造成額外的負擔。也有個別企業將已有構件深化圖紙翻成BIM模型，僅用于對外三維展示、宣傳，無疑增加了企業的成本，也是BIM技術應用的一個誤區。

1.3 BIM軟件間數據的交互性差

BIM技術涉及裝配式建筑的設計、生產、施工、運維等多個階段，目前不太可能通過單一BIM軟件完成，需要不同階段、不同專業的BIM軟件間相互配合，這就涉及BIM數據的交互性。雖然大多數BIM軟件公司都宣稱能通過IFC、API等格式與其他 BIM 軟件相互轉換，但效果并不理想，存在部件無法完全導出、屬性無法識別、數據丟失等一系列問題，導致不同功能模塊重復建模，信息也無法準確流通。

2 發展方向：BIM模型的最大化利用

只有同一個BIM模型在裝配式建筑的全生命周期各個階段都得到充分利用，才能發揮其最大價值。建設項目全生命周期管理，指貫穿于項目整個建設過程的，包括設計、生產、建造、運營維護及拆除后再利用的全生命周期中的信息與過程。該理念的核心思想是信息的管理，通過建立集成虛擬的建筑信息模型來實現設計—施工—管理過程的集成，減少信息在這些過程中的交流障礙。主要包括以下兩個方面：①項目實施過程中建立相關建設工程信息;②在項目全生命過程中共享和管理這些信息，從而達到提高項目建造效率、質量和獲利能力的目標。BIM技術在裝配式建筑中的全流程應用包括以下幾點：

2.1 前期設計階段

基于BIM技術進行裝配式建筑的方案設計，利用其三維可視化功能便于業主對建筑方案的快速確認;所有專業開展基于統一BIM模型的協同設計工作;BIM模型及生成的二維圖紙將同時交付及歸檔。

2.2 深化設計階段

將已有BIM模型以每層為單位拆分為梁、板、柱、墻等各個構件，進一步細化成包含鋼筋、預埋件等全部設計信息的構件BIM模型;進行碰撞檢測，可分為單個構件內部鋼筋、埋件間的碰撞檢測和整體拼裝后構件間的碰撞檢測;出具預制構件深化詳圖及材料清單表。

2.3 預制生產階段

利用BIM技術進行項目所需物料的自動分類統計，完成物料的精細化采購;根據工廠設備條件，在預制構件BIM模型基礎上完成模具的深化設計;利用BIM模型的三維可視化功能，指導預制構件的鋼筋籠加工及埋件布置;將BIM模型數據導入生產設備，實現如機械手自動布模、拆模、鋼筋網片自動加工、布料機自動澆筑等。

2.4 裝配施工階段

利用 BIM 技術進行場地布置，確定預制構件運輸車輛的行走路徑、堆場位置及塔吊布置等;進行5D施工模擬，確定施工方案及預制構件吊裝順序，進而反推出預制構件的生產及運輸順序;實現施工流程的可視化管理，為各參建方提供一個的通暢、直觀的協同工作平臺，實現精益化、智能化建造。

2.5 運營維護階段

實現基于BIM模型的可視化交房驗收，配合后期的空間改造及構件維護等;在物業管理中，BIM軟件與相關設備進行連接，通過BIM數據庫中的實時監控運行參數判斷設備的運行情況，進行科學管理決策，并根據所記錄的運行參數進行設備的能耗、性能、環境成本績效評估，及時采取控制措施。

3 實現的條件

3.1 上下游產業鏈的整合優化

為實現 BIM 模型的最大化利用，要求設計、生產、施工、運維等各個部門相互緊密配合，建立BIM應用的標準化和共享化。只有打通上下游的“筋絡”，疏通彼此的責任分工及利益關系，才能使BIM模型在裝配式建筑全生命周期中無阻礙地流動起來。大型綜合性建筑企業內部有設計、生產和施工部門，通過進一步的整合優化，比較容易形成內部的配合。此外，原本獨立的設計院、預制構件生產企業、施工單位等應當協同合作，互利共享，減少因企業多元化帶來的風險和成本壓力。

3.2 BIM 軟件間數據的可交互性

考慮到各自的專利、利益等因素，目前BIM軟件公司之間做到徹底的數據共享、兼容、開放及標準化有一定難度，這給BIM模型在裝配式建筑全生命周期應用造成了一定困難。這也促進了BIM軟件公司產品的多元化，以涵蓋設計、生產、施工等各個階段，使自己內部的數據具有更好的交互性，給用戶更好的體驗。例如歐特克公司收購了Revit、Naviswork等軟件公司，Trimble公司收購了Tekla、Sketchup等公司。此外，還可以開發制定更為簡單、通用、開放的數據交互標準，回歸數據的本質，破除數據交互障礙。但無論哪種方式，BIM軟件間數據的可交互性都是實現BIM模型最大化利用的基本條件。

當前階段BIM軟件的選擇宜遵循細節可操控、軟件成系統的原則。細節可操控即：滿足裝配式建筑的精細化、差異化需求，軟件要有足夠的可操作空間，能充分實現設計者的意圖。軟件成系統即：所選擇的各階段和各專業BIM軟件要能形成一個生態系統，內部各個軟件間數據能實現無損流轉。

3.3 綜合型高級技術人員的協調運作

這里的綜合型高級技術人員絕不是僅會操作 BIM軟件、根據已有圖紙翻成三維模型的翻模員，而是在熟悉裝配式建筑技術體系特點、預制工廠生產設備條件、預制構件制作工藝、現場裝配施工工藝等的基礎上，能夠利用 BIM 技術這一手段，進行裝配式建筑的設計、生產、施工全流程協調運作。其本身既是設計人員，又兼項目技術負責人協調、把控的職能。這對設計人員，特別是結構專業的要求非常高。

4 結束語

裝配式建筑和 BIM 技術經過近十幾年的發展，已取得一定的階段性成果，也面臨著一些共性問題。這個過程中需要政府政策的持續穩定支持，需要產業鏈上下游的支撐，也需要 BIM 軟件的持續開發和優秀技術人才的進入，才能最終實現建筑產業的轉型升級。

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