預制裝配式建筑工程中BIM 的施工技術

盛少五

（中國電建集團福建工程有限公司，福建 福州 350000）

1 概述

1.1 預制裝配式建筑

預制裝配式建筑，就是將建筑工程所需要的構件如外墻、樓梯等提前在工廠制作完成，然后運輸至施工現場，將預制構件組裝，完成建筑工程主體結構的施工。該建筑形式的整體質量較輕，并且具有施工工序簡便、施工效率高、成本相對較低、對周邊環境影響較小等優勢。面臨當前建筑行業高耗能、高污染的現狀，預制裝配式建筑通過使用綠色環保材料來完成構件的預制，并通過可靠的組裝方式將預制構件組裝，形成建筑工程的主體，資源耗費低且環境污染小，符合建筑行業可持續發展的需求，因而具有較為廣泛的發展前景[1]。

1.2 BIM 技術

BIM 技術即建筑信息模型技術，通過將工程設計、施工、管理過程中所需的各項信息數據化，通過這些信息數據構建出立體模型，實現建筑工程全過程的信息共享，使工程參與人員能夠全面的掌握建設工程的各種信息情況，從而對自身負責的內容做出全面的考慮和科學應對，也加強了建設工程各個階段負責人員的溝通、協作，能夠有效地實現提高工程建設的效率、節約成本的目的[2]。

1.3 裝配式建筑工程應用BIM 技術的作用

將預制裝配式建筑與BIM 技術有效地結合，能夠起到以下優化作用。

1.3.1 提高效率，縮短工期

裝配式建筑工程本身具有工期較短，施工效率較高的優勢。這主要是因為裝配式建筑所需的材料、構件提前在工廠通過機械化操作的手段制作完成，與傳統建筑的施工人員現場操作的方式相比，能夠有效地縮短建筑工程建設的周期。能夠實現這一效果的前提是預制構件的質量、規格型號等都能夠精準的控制，不存在質量上的問題。通過BIM 技術的應用，能夠提高預制構件生產的效率和質量、規格型號的精準性，避免因為預制構件不符合使用標準要求而造成的返工，進而有效地提高預制裝配式建筑的建設效率，縮短建設所需工期。

1.3.2 有效控制施工成本

在裝配式建筑施工中應用BIM 技術，能夠有效地降低工程建設所需要的成本。這是因為裝配式建筑的組成部分由工廠使用機械設備進行標準化、大規模的生產制作，提高效率的同時降低了施工成本。而通過BIM技術的應用，能夠進行生產前的建筑工程碰撞檢測、完善安裝方案等，這樣能夠有效地降低預制構件在生產、安裝過程中的錯誤或者工程變更問題，避免計劃外的成本費用的支出，實現工程施工成本的有效控制[3]。

1.3.3 提高預制構件安裝現場的規范和秩序性

裝配式建筑的有些構件體積較大，并且預制構件的數量也多，很難在短時間內將全部構件安裝完成，因此需要足夠的施工場地，并在施工場地進行合理的布置，來存放制作好的預制構件，這樣才能確保施工過程中的規范和秩序性，避免安裝過程中的相互影響。通過BIM 技術，可以進行構建建筑工程的模型，并對施工現場進行模擬操作，測試現場布置方案的合理性，最終確定出合理的預制構件堆放位置、現場的運送路線、塔吊施工位置等，保障裝配式建筑工程施工現場的規范有序，施工能夠順利地進行。

2 BIM 技術應用分析

2.1 在設計階段的應用

在裝配式建筑工程設計階段，BIM 技術的應用主要體現在以下方面：

第一，是在圖紙繪制中的應用。在圖紙繪制過程中應用BIM 技術主要是根據圖紙構建出完整的裝配式建筑模型。在技術應用的過程中，需要注意的是，要結合建設單位對于裝配式建筑的實際需求，并結合施工現場的實際條件，選擇合適的建筑結果類型、構件材質等，設計出合理的各項參數。因為一項參數的錯誤會影響到關聯的數據，有可能會出現整體的設計的合理性問題。通過BIM 技術構建的模型可以驗證參數的合理性，進而提高整體設計水平。

第二，設計的碰撞檢查。裝配式建筑雖然施工工序較少，但是具體安裝過程中的技術也有很高的難度，對于設計的質量要求很高。例如，在構建安裝時，必須要安裝合理的順序進行，這樣才能避免套筒位置難以對準、鋼筋、管線混亂、預留孔洞位置不合適等各種問題，避免返工帶來的資源浪費和成本增加。而利用BIM 技術可以有效地避免這些問題。各結構部位圖紙繪制完成后，可以利用BIM 技術構建信息數據平臺，實現不同部位、分項工程之間的信息互享，并通過將不同結構部位的模型合并，實現建筑整體設計的協調管理的效果。另外，BIM 技術還有碰撞檢查分析系統，可以對設計的管線分布、孔洞預留位置、構建連接處等進行全面檢查，發現設計中的不合理之處，減少錯誤的可能性，并針對不合理之處進行修正、再次檢查，提升整體設計的合理性，保證施工過程能夠按照設計方案順利進行，避免設計變更事項的發生。

第三，設計階段的工程造價與工程量控制。因為預制裝配式建筑與傳統建筑形式的不同，更需要在設計階段做好工程量的精確統計，進而實現工程造價的有效管理，實現工程成本的有效控制。通過應用BIM技術，能夠對設計方案進行全面分析，進而精確地計算出整體工程量，這是保證工程造價精準性的前提，能夠據此編制出科學合理的工程預算方案。

第四，整體設計方案的優化。鑒于裝配式建筑施工效率高、工期短的優勢，得到了業內的青睞而得以快速發展，因此在裝配式建筑的設計階段，必須要充分地考慮各種施工影響因素，確保施工圖紙能夠滿足建設過程的需求，保證其可行性。這樣才能夠避免預制構件在安裝的過程中，出現設計方案與現場實際不符、安裝構建不匹配、安裝過程中的質量不符合標準等一系列問題，減少進行返工重做的可能性，才能將裝配式建筑的優勢充分發揮出來。通過BIM 技術的應用，能夠建立可視化的建筑模型，設計人員可以通過模擬建設過程，檢查重點構件連接部位設計的可行性以及連接質量和效果，找出設計不合理之處，例如構建安裝的高度是否合適，是否會影響到后續管道的安裝；預留孔洞的位置是否恰當，管線是否能夠正常穿行等。針對發現的問題進行修改，確保設計方案的合理性；同時將各種可能發生的情況都充分考慮進去，實現設計圖紙對于施工過程各種因素的可控性，實現整體設計方案的優化[4]。

2.2 在構建預制階段的應用

預制構件的生產制作對于裝配式建筑工程的整體質量具有重要的影響作用。當前的裝配式建筑所需的預制構件類型、數量較多，并且有時會有個性化的特殊要求。如果此時對于構建的設計、加工制作仍然沿用傳統人工繪制圖紙的方式，那么設計人員的工作量就會非常巨大，并且容易發生失誤。針對這種情況，可以利用BIM 技術中的結構設計軟件，實現智能圖紙設計，不需要人工輔助；在需要變更設計的參數時，相對應的設計圖紙也會相應地更新。利用BIM 技術自動更新的圖紙能夠實現預制構件的結構的合理布置，全面提升預制構件的生產質量，為裝配式建筑的整體質量提供堅實的基礎保障。

2.3 在施工過程中的應用

在預制構件的組裝過程中，通過應用BIM 技術，能夠使整體裝配式建筑工程的整體質量得到進一步的提升，并提高施工的效率。在裝配式建筑的施工過程中，BIM 技術的應用主要是根據設計方案，結合安裝的流程和工序進行施工過程的模擬。通過施工過程的動態模擬，有效掌握裝配式建筑的安裝情況，并根據現場的實際情況對模擬參數進行適時調整，并根據模擬的建設過程對現有施工方案進行分析，不斷地對施工方案進行優化與完善。另外，對于預測會出現的各種施工問題、風險因素等進行模擬，并將相應解決方案的參數、數據等輸入到模型中，判斷解決方案是否合理，并對方案中的漏洞進行修補；同時找出模型出潛在的安全隱患與質量隱患，及時采取相應的預防措施或應急預案，保證預制構件安裝過程的順利進行。

2.4 在工程管理過程中的應用

2.4.1 工程進度管理的應用

裝配式建筑工程與傳統建筑工程施工相比，所需要的施工工期更短，效率更高。為了使其這種優勢得到充分的發揮，在工程施工進度管理中應用BIM 技術是一種有效的手段。具體來說，可以針對各個階段、各專業的施工內容制定出合理的施工工期表；并對施工現場進行實時的監控，對出現變動的情況在數據模型中進行相應調整，合理的調控施工工期，避免意外情況造成的工期延誤；利用BIM 技術構建的模型進行施工過程模擬，據此進行施工人員、預制構件、場地規劃以及施工工序、施工技術之間的協調安排，確保施工進程高效有序地進行。另外，對于施工中的關鍵工序或技術難點，提前進行模擬演練，分析容易出現問題的地方，并找出解決措施，確保實際的施工過程中能夠順利完成，不會因為出現質量問題造成反復施工，拖慢進度。

2.4.2 施工質量管理和施工安全管理中的應用

利用BIM 技術可以構建預制構件加工模型、施工圖紙設計模型、施工吊裝模型等質量管理模型，在模型中引入國家關于裝配式建筑的相關質量標準以及建設單位的質量要求，實現對于裝配式建筑工程的施工質量的有效管理。通過BIM 技術構建的質量管理模型能夠及時地發現預制構件生產、組裝過程中的質量隱患和質量問題能夠及時地解決，避免問題擴大；同時還可以進行階段性以及竣工質量檢查，確保裝配式建筑工程的施工質量合格。

對于裝配式建筑工程施工安全管理的BIM 技術應用，可以利用在質量管理中構建的模型，在其中加入安全管理方案，據此實現對于施工過程的實時安全監控，及時發現并排除安全隱患，避免安全事故的發生。

2.4.3 預制構件管理的應用

首先，在預制構件采購時的BIM 技術應用。裝配式建筑工程所需要的預制構件種類、數量都較多，并且有些構件的體積也較大，在運輸、存放、使用過程中會發生損壞、丟失、擺放現場混亂等各種問題。而BIM 技術的應用可以很好地解決這些問題。具體的應用如，在預制構件進場之前，BIM 技術可以對施工現場進行全面的分析，確認可以存放并有序使用，同時又能夠滿足施工需求的構件種類、數量[5]。另外，通過對裝配式建筑的規模、施工場地大小的分析，合理地計算預制構件需求量，通過合理的安排采購時間，保證使用需求，確保施工現場的擺放有序，還可以避免二次搬運的問題。可以看出，BIM 技術對于施工場地小、工期又要求較緊的工程項目的預制構件管理有著重要的作用。

其次，在施工過程中，進行預制構件管理時的BIM 技術應用，主要是利用BIM 技術對預制構件的使用情況進行實時跟蹤，實現預制構件的全面管控。例如，在預制構件進場后，通過BIM 技術對于預制構件的入場情況如數量、規格型號、質量等進行記錄，然后通過BIM 技術對施工現場的布置，確定合理的預制構件的運送路線、存放位置。如果在施工的過程中出現工程進度調整或者其他問題，需要對預制構件的采購進行相應調整，也可以使用BIM 技術對施工現場現存的預制構件數量、型號等進行檢查，通過與計劃采購方案的對比，來合理地調整預制構件生產、采購的計劃，實現各施工階段對于預制構件需求量的精確調控。另外，在預制構件的使用過程中，需要進行定期的盤點，然后將實際使用情況與計劃用量之間進行對比分析，可以發現是否存在材料濫用的情況，然后制定相應的管理策略，優化預制構件的使用管理。

2.5 在運行維護階段的運用

裝配式建筑工程建成投入使用過程中，需要進行定期的維護，這樣能夠有效地延長裝配式建筑的使用壽命。在進行建筑工程維護時，一個需要重點關注的問題就是建筑的防火性能。通過BIM 技術與其他技術的配合，能夠及時地進行火災預警，并精確地確定起火的部位，能夠及時地消滅火源，并進行人員疏散和救援，減少火災損失。另外，在進行裝配式建筑的維護時，可以參考工程建設過程中構建的信息數據平臺，查找相關信息，找出問題所在，并依靠這些數據信息制定有針對性的維護方案，提高維護的實際效果。

3 結語

預制裝配式建筑因其獨特的優勢，在建筑行業中得到迅速的發展，這也符合可持續發展的要求。而通過在裝配式建筑工程中BIM 技術的應用，可以使裝配式建筑的優勢得到進一步的發揮，并有效提升建筑工程的質量。為此，需要加強對BIM 技術在裝配式建筑工程中的應用研究，在工程的設計、構件生產、施工管理以及運行維護中加深對BIM 技術的應用，促進裝配式建筑的進一步發展。