基于BIM技術的裝配式建筑施工的發展

劉焱茹

（中鐵房地產集團設計咨詢有限公司，北京 102300）

鑒于裝配式建筑的應用在我國發展時間較短，導致裝配式建筑技術成熟度略低；在建筑施工過程中，裝配式建筑的應用仍然處于問題多發的狀態，這就不僅對建筑工程施工產生較嚴重的負面影響，并且可能導致住戶居住體驗舒適度的大幅降低。此外，裝配式建筑對于模塊化和標準化的構件及材料有著較高的要求，也就意味著，如若對于該項技術的掌握不全面、不滲透，就很容易產生構件尺寸與工程圖紙要求的偏差，從而可能致使裝配式建筑的穩定性不足。再者，關于圖紙形象體現，二維CAD圖紙所顯示的圖紙形象效果是偏差的，并且也不利于各專業條線的交底溝通；也即，傳統的圖紙在施工過程規范及精細化管理方面略顯不足。BIM技術的深度應用彌補了傳統CAD圖紙的不足，4D虛擬建造技術的利用，能夠在施工階段對于可能出現的問題進行提前預警，再逐一針對制定對應方案。綜上，對于BIM 技術應用于裝配式建筑施工過程的研究，是必要性的，也會很大程度上促進裝配式的發展。

1 裝配式建筑概述

就裝配式建筑而言，摒棄以往傳統生產方式，以體系化和集成化為核心，貫穿建筑施工周期；從設計到生產，從施工到裝修，直至最后的管理，五項一體，貫穿始終。實現了從“建筑工業化”到“裝配式施工”的進化發展。

上文提到，裝配式建筑是以集成化和體系化為核心的，而BIM 技術則是該核心的主要干道。BIM技術這條主干道將建筑施工周期：設計、生產、施工、裝修及管理貫穿串聯起來，進行虛擬數字化直觀管理。虛擬數字利用信息化直觀描述各個關鍵節點的要素，實現各板塊協同，真正做到前期可視化。BIM技術應用于裝配式建筑，在前期階段進行模擬、檢驗等操作，確保可實施性，規避風險；在此過程中，對各項工程的穿插節點、交互模式進行可視化模擬，對建筑施工各條線產業鏈進行系統整合。綜上，BIM技術作為主干道，可謂是實現了對施工過程全周期、全系統信息化集成。

2 BIM建筑信息化技術的應用

2.1 標準化BIM構件庫的建立

在建筑施工過程中，追求進度快和施工精準，那么，標準化和預制是必須的，裝配式建筑由此應運而生；采用標準化的部品部件、預制構件是裝配式建筑的最主要的特征。在裝配式建筑設計過程中，要適應該主要特征，通過應用BIM建筑信息化技術，進行標準化部品部件及構件庫的建立，同時不斷增加輸入標準庫中各個部品部件及構件的數量、品類和規格尺寸，逐漸形成標準化預制構件體系庫，為裝配式建筑發展提供有效的資源儲備及保障。

2.2 BIM與工廠化生產

從標準化構件庫的建立到工程化地生產，成本成為主要影響因素；文章將從以下兩個方面分別進行闡述。首先則是模板的采買方式，要通過測算數字比對，來確定租賃和購買的成本差異，從而選取更為合理的采買方式。其次是選取模板的材質，現市面上主要有鋁質、木質及大鋼等材料的模板，在實際施工中，要根據具體施工情況，在保證施工質量及進度的前提下，選取更為經濟的材質模板。

2.3 構件加工圖設計

BIM標準庫的建立提供了一定的基礎，在此基礎上進行構件加工圖的設計。BIM模型虛擬數字信息化的直觀表述，可使得構件加工設計在BIM 模型上直觀生成，補足了傳統圖紙無法表達各部件二維關系的缺點，同時還可以清晰表現出繁雜的空間剖面維度關系。更深層次地協同了與預制工廠化生產的關系。

2.4 施工模擬碰撞檢測

BIM 技術的應用，可以在設計過程中進行各項檢測，比如碰撞檢測，繼而得出數據分析；這樣就可以在設計階段避免錯漏、缺失，保證合理性，這往往是傳統模式無法企及的。細化到預制構件中，對構件中的各部分組成進行碰撞檢測，見圖1、圖2。

圖1 斜支撐碰撞

圖2 鋼梁與空調板碰撞

2.5 復雜節點的施工模擬

BIM 技術的應用，還可以進行各項模擬實驗，比如可以對復雜部位和關鍵節點進行提前施工演習，通過演習，提高操作員對于施工技術和施工環境的熟練度，以此來提高施工質量及進度。

3 裝配式建筑發展存在的問題

裝配式建筑在我國的發展雖然較晚，但在穩定中一直保持前進。2015年，《工業化建筑評價標準》（GB/T51129-2015）中明確指出，在2016年在全國范圍內全面推廣裝配式建筑。隨后《建筑產業現代化發展綱要》《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》（國辦發（2016）71）、《“十三五”裝配式建筑行動方案》《裝配式建筑產業基地管理辦法》等政策的相應出臺，預示著裝配式建筑在我國的發展開始加速起來。

裝配式建筑的發展一定程度上會產生很明顯的社會效益、經濟效益及環保效益，縱觀其在國際上的發展水平，裝配式建筑在我國的發展仍然是處于相對落后緩慢的階段。造成該發展局面的原因無外乎主要是這幾點，一是前期發展成本高、二是相關技術人才的缺乏、最后是技術標準體系尚不完善。大規模推進裝配式建筑在我國的發展，首當其沖應先攻克以上三個難關。

3.1 成本高

裝配式建筑在我國的發展，迄今為止，市場雖初具規模，但并不是很大，主要影響因素便是成本因素。配套技術不完善、操作人員對于技術的掌握不滲透、各職能專業條線溝通交底的不協調、不順暢等多方面的原因導致裝配式建筑發展的初期成本偏高。

國家大力支持發展裝配式建筑形式，但受制于多方面的原因，初期發展成本偏高、建設方及購房者對裝配式建筑的了解程度不夠、宣發力度欠缺等多方面的原因導致裝配式建筑的發展滯后。而隨著大量試點項目的落成，裝配式建筑的優點逐漸體現；比如大大縮短了施工周期，并且有效提高了得房率和使用率，提升了建筑綜合經濟效益。因此，需增大裝配式建筑的宣傳力度，增加社會對其的認知，才可以順利發展。

3.2 相關技術人才缺乏

裝配式建筑在我國的發展受阻還有一大原因就是相關技術人才的缺乏。比如裝配式建筑與鋼結構結合的技術應用，仍然處于初級階段。裝配式建筑的應運而生，同時也預示著大量新技術的應用。傳統建筑的作業模式已經固化了建筑施工人員的操作習慣，這就導致了對于裝配式建筑作業的陌生度以及相關專業技術人員的缺乏。相關技術人才的缺乏，使得裝配式建筑的發展一直處于緩慢的狀態。

就技術層面而言，發展至今，裝配式建筑的技術要求標準已經是比較完善的，但要對其進行合理的系統性梳理才能更加有效地應用。但是，適應于產業化生產方式的裝配式結構體系與建筑體系仍然是相對空白的，這就迫使需要對產業化生產的各板塊模式進行創新和更新，以便更好地服務于裝配式建筑的發展。

3.3 技術標準體系不完善，產業鏈不成熟

裝配式建筑的發展，除了要以人才為本，更離不開其配套技術的相輔相成。目前，裝配式建筑的發展，相較于傳統作業建筑，雖然在節能減排、抗震設計、承重能力等方面已初具優勢；但在某些分項體系的設計上，仍存在一定的劣勢；比如維護設計中鋼結構，裝配式建筑技術與鋼結構主體相匹配的體系仍是不完整的。這種不完整性直接可能導致建筑物使用過程存在諸多隱患問題，比如墻體隔音效果偏差、產生裂縫等等。

裝配式建筑的施工作業主要是將預制的構件或部件在現場進行拼接、安裝等工序；但是在傳統項目進行中，設計階段是無法綜合考慮到預制構件的施工要求，而且各專業條線的設計也是相對獨立分散的，難以統籌兼顧，所以經常出現預制構件或部件的生產尺寸與現場不相符的情況。裝配式建筑技術發展興起，但是工程項目管理仍然是沿用傳統作業管理模式，內在的矛盾沖突嚴重滯后了裝配式建筑設計標準化體系的建立。

4 裝配式建筑發展對策

4.1 政策宣傳和政策支持

上文中提到，要促進裝配式建筑的順利發展，就要增大其的影響度，對此，我國政府已出臺一系列相關激勵政策。在此基礎上，地方也應該根據當地的實際情況出臺更適應當地情況的激勵政策，雙管齊下推動裝配式建筑的發展。

4.2 積極培育建筑市場

除了相關政策的支持，市場基礎也需要提供更為有力的保障。為了更好地促進裝配式建筑的發展，市場基礎的培育是勢在必行的。宏觀層面上，相關政府機關應積極加強市場基礎的培育，做好裝配式建筑產能布局的指導工作；相關企業應致力于裝配式建筑的發展，提升構件或部件產能，擴大生產規模，形成一定優勢。

4.3 提高技術人員專業水平

以人才為準是保障裝配式建筑順利發展的基礎，相關企業應培養大量的專業性人才，保障供應需求，才能為裝配式建筑的健康發展保駕護航；積極開展相關培訓工作，確保專業人才對于技術的高度掌握，從而進一步提高裝配式建筑周期各的節點的技術水準。資金投入方面，相關政府機關單位應列支專項資金用于技術研發投入，保證研發能力一直處于上升的水平，不斷提升裝配式建筑標準化及安裝質量等技術體系。

4.4 創新技術管理，提高綜合效益

提高建筑綜合效益是裝配式建筑發展的重中之重，以建筑全產業鏈發展為目標，合理鋪排發展計劃、建設專業的精良技術團隊；逐步引導建立構件及部件等產品分布布局，提高產業的聚集度，繼而促使標準化、專業化、規模聚集化互相融合，提高綜合效益。另外，將BIM技術特有的創新管理理念融入裝配式建筑，使得作業過程前期可視化、模擬精細化，既能夠充分保障預制構件及部件在實際施工中的質量安全問題，并在很大程度上提高施工精確度和準確性。在此基礎上，各職能條線的協同性越來越順暢，作業效率得到了大幅度提高，裝配式建筑的綜合效益得到充分發揮，加快適應市場化需求，具備充足的市場競爭力。

4.5 完善配套體系，統籌推進裝配式建筑產業鏈發展

推動裝配式建筑的發展，其相關配套的發展也是非常必要的。對于人才培養方面，可以與高校強強聯合進行高素質高技術人才儲備培養。人才的儲備，以便更深層次的研究相關體系標準，通過全產業鏈發展、深度研究、協同機制三位一體共同攻關，研發出更匹配裝配式發展的標準體系，如新型維護結構體系、構件及部品標準化體系等，解決更多匹配不協調性問題。通用化產品和標準成套技術的廣泛推廣，可以促進裝配式建筑全周期節點條線的一體化趨勢；很大程度上推進了裝配式建筑產業鏈發展。

5 結語

九層之臺，起于壘土。裝配式建筑的發展，人才需補齊，先鋒要做好，加以配套法律法規、財政稅收等相關政策支持及科研技術專項支持，才能真正使其快速發展起來，充分發揮其優勢。

縱觀全球建筑產業經濟發展，綠色化、工業化、信息化成為建筑產業發展的三大主流，裝配式建筑正是順應了該主流，應運而生。我國國土廣袤，擁有全球規模最大的建筑產業市場，為裝配式建筑的發展提供了強有力的支持，相信不日，裝配式建筑在我國的發展定能媲美全球一流水平。