基于BIM技術的裝配式建筑施工技術分析

文／盧駿 浙江新華建設集團有限公司 浙江金華 321300

引言：

BIM 技術能夠基于當前裝配式建筑施工的要求基礎上，從施工準備階段、施工階段和后期階段把控施工質量，掌握整體工程的所有數據。依托于先進的BIM 信息技術，基于裝配式建筑的特點，促使建筑設計建立起三維立體建模，對每一處建筑設計細節進行細化，進而有效提升裝配式建筑的施工質量。

1、裝配式建筑工程

1.1 裝配式建筑工程的概述

裝配式建筑工程從某種角度來說屬于系統工程，包括設計、生產、運輸、安裝等環節。選擇裝配式建筑，從設計階段就要注意選擇合適的預制構件，并確定構件的裝配工藝，經過生產和運輸，最后在施工階段進行構件的組裝。從整個流程來看，在施工作業之前需要先設計好高精準度的預制構件，避免裝配環節由于尺寸不合適造成成本的提高、工期的拖延。由工廠進行預制構件的生產，既能提高資源的合理利用，也能改善因濕作業導致的施工工地環保不達標的情況。裝配式建筑符合當前行業高質量發展的要求，符合綠色環保節能可持續發展的戰略要求。

1.2 我國裝配式建筑工程的發展現狀

近年來，我國房地產業的高速發展給裝配式建筑的發展提供了契機。傳統的施工方式與人們持續增長的住房需求不匹配，存在較突出矛盾，這就要求建筑工程的建造模式必須革新。隨著科技的發展，裝配式建筑出現在人們面前，經過大量的工程實踐，裝配式建造水平得到提高，裝配式建筑工程成為建筑行業發展的大趨勢。

2、關于BIM 技術的相關特點

2.1 模型集成

建筑設計人員能夠在BIM 技術的應用下量化所有的建筑結構設計環節需要用到的各項數據，進而對其所得的相關數據展開合理的總結歸納，創建涵蓋了各種建筑結構重點內容的數據信息模型。該部分模型的集成可以準確地呈現出建筑結構里的所以構件地點與相關性，同時還可以反映出實際情況中的墻、柱、梁等關鍵支撐構件的狀態。建筑設計人員還可以結合BIM 技術全面查看工程構造具體狀況，科學合理的預判裝修效果，最大化降低設計人員在設計過程中形成的重大失誤，也可以防止安全事故出現。

2.2 協同性

BIM 技術還能夠對建筑單位進行相應的協調工作，其目的是強化企業各個單位之間的了解交流，因為施工項目具有一定的煩瑣性，應該在實際操作期間促進多方的交流。之前的管理措施基本上為事后交流，通常是在問題出現后才找到相應的方式處理，以至于工期出現延遲，還對工程質量造成影響。而通過BIM 技術可以高效的解決該種不足，還可以提前預判施工環節中出現事故的概率并立即上報給有關部門實施協調處理。

2.3 傳遞性

BIM 技術能夠串聯建筑設計工作中全部種類的信息數據，并且在技術人員對建筑設計里的某個部分進行調節之后，就不用再對建筑施工圖紙提出優化處理，就能改進和調整以往的信息構造。除此之外，還能對施工步驟進行模擬，工程設計人員只用將基礎模型建立完成就可以將其應用起來分析施工期間大概率發生的問題，并且合理有效的省去設計環節的時間，極大加快工作效率。

3、分析BIM 技術在裝配式建筑中應用的基本內容

3.1 預制構件質量管理

3.1.1 構件生產

在BIM 技術應用下，可完成生產廠家與設計單位的高效對接，有效控制了造價成本，并使得構件生產工期得到縮減，保證預制構件整體生產質量與安全。在BIM預制構件模型單元的支持下，生產廠家只需要及時更新BIM 建筑構件模型，則可獲得相關建筑構件生產加工的詳細參數與信息，并了解設計人員的意圖，為后續建筑構件批量化生產提供保障。與此同時，在BIM 模型支持下，生產企業可以直接調取，預制構件詳細生產信息，如幾何尺寸、加工精度、材料種類、數量要求、工藝標準、零配件匹配度等，便于生產企業及時調用資源，避免出現資源閑置問題，影響到企業整體經營效益。施工單位可基于BIM 模型信息的支持，對預制構件的生產進度與質量進行合理監督。

3.1.2 構件運輸

裝配式建筑預制構件進行運輸管理時，應當采取科學合理的運輸管理對策，以實現預制構件運輸管理的質量安全。鑒于建筑構件特殊性，在實際運輸管理工作開展階段，主要突出時間維度與空間維度的管理。在建筑構件運輸時，應當遵循當地交通規則與法律要求，以保證構件及時運達施工現場。如大型建筑預制構件進行運輸時，必須對運輸時間進行合理規劃，避免影響到施工現場的進度。為避免大型建筑預制構件，在運輸途中出現質量受損問題，必須根據構件尺寸大小，評估空間運輸的危險因素，進而規劃核實的運輸車輛、運輸路線，保證預制構件整體運輸工作可行性。

為提高預制構件的整體運輸質量，在構件運輸質量管理時，應當合理應用BIM 技術，將構件信息進行整合，搭建信息共享平臺，并基于RFID 技術的支持，實時了解施工現場實際進度，并將其施工進度信息進行及時反饋。建筑預制構件管理人員，可基于施工現場的構件安裝訴求，以及構件的生產與庫存信息，編制科學動態的建筑預制構件運輸計劃，并利用BIM 技術進行構件運輸模擬，評估構件運輸方案的可行性，有效規避運輸危險的出現，保證預制構件的整體運輸安全性與可靠性。

3.1.3 儲存管理

裝配式建筑進行建造施工階段，必須保證建筑預制構件的質量與安全。為此，在建筑預制構件進行儲存管理時，必須制定科學嚴謹的儲存管理方案，以保證后續構件運輸應用的安全性。在建筑預制構件進行庫存管理時，應當考量場地的安全性、承載力、塔吊的旋轉半徑、車輛運輸路線等，保證后續裝配式建筑工程的整體建設質量與安全。鑒于建筑預制構件的應用特殊性，在預制構件進行庫存管理時，必須對預制構件的堆放量進行合理控制，因為在預制構件堆放、轉運、出入庫工作開展時，需要消耗一定的人力物力。若沒有進行科學有序的庫存管理，則可能會導致庫存管理工作成本的增加，不利于裝配式建筑工程的有效建設開發。為合理提升裝配式建筑工程，預制構件的庫存管理水平，應當將BIM 技術與RFID 技術進行有效結合，靈活應用到預制構件的庫存管理工作當中。在RFID 芯片的支持下，可儲存所有預制構件的安裝信息、具體施工用途、質量信息等，工作人員可快速獲得芯片的相關信息，進而了解不同預制構件的用途與施工計劃安排，進而對預制構件進行科學合理的放置存儲，提高預制構件的庫存管理整體效能。

3.2 施工現場質量管理

3.2.1 施工仿真模擬

通過對裝配式建筑工程進行解析可知，該類建筑工程的施工工藝復雜，且機械化施工程度非常高，要求進行嚴格的安全防護，才可保證裝配式建筑工程的整體開發建設可行性與安全性。為此，在施工質量控制管理時，應當在工程建設前期，合理應用BIM 技術，對裝配式建筑工程進行仿真模擬。通過仿真模擬工作的有序開展，能夠對裝配式建筑工程的施工方案與施工流程進行合理優化完善，以保證預制構件后續安裝的整體效率與安全。在施工仿真模擬工作開展階段，可基于裝配式建筑工程的設計建造圖紙，進行BIM 建筑模型的碰撞檢查，及時發現施工中可能出現的隱患與問題，進而盡早采取針對性處理對策，保證后續建筑工程的整體建設質量與效率，提高裝配式建筑工程開發的整體經濟效益。

3.2.2 清單式質量控制

裝配式建筑施工質量管理時，為提升質量管理水平，需合理應用BIM 技術，開展清單式質量管理控制。在控制工作開展階段，基于質量控制檢查對象，對施工構件或項目進行編號，并自動生成唯一的ID 識別碼，在BIM模型的支持下，可對基本信息進行快速調用查看，提高質量管理控制的有效性與可行性。施工階段進行質量控制管理時，工作人員應當收集建筑物的相關數據，如項目建設質量標準、工作分解結構資料包、工程建設進度計劃等。為實現預期質量控制要求，則需要細化質量控制要點，如建筑項目本體的質量控制時，需基于項目設計文化、企業建設標準、驗收技術規范等進行落實，而施工技術措施管理時，應當基于具體的施工工藝，參考企業的施工標準與驗收規范進行控制，有效提高質量控制管理成效。

BIM 建筑模型建構完成后，可直觀地了解建筑物的物理數據與功能特點。而在清單式質量管理控制時，為保證其工作開展的有效性與可行性，應當基于工作分解結構要求，對建筑本體與施工技術措施的質量要求進行分解，如契合裝配式建筑工程具體項目的建設要求，對施工結構、施工工藝、施工流程進行詳細界定，進而將建筑工程的整體質量控制工作，分解為具體的建筑預制構件施工質量哦內置，使得施工質量控制工作得到細化，保證施工質量控制的有效性。

在清單式質量控制工作開展階段，將會生成大量的施工質量信息。通過BIM 建筑模型的支持，實現對施工質量信息的分析處理，以保證各個預制構件式施工質量與安全，有序推動施工建造進度，契合施工進度計劃，保證裝配式建筑工程整體開發建造的質量與安全，體現出BIM 技術支持下的清單式質量控制工作開展可行性。

在實際清單式質量管理控制工作開展階段，應當基于裝配式建筑工程施工現場的實際情況，對質量數據進行全面有效地收集整理，體現出質檢員的工作效能，并在BIM 模型的支持下生成質量管理清單，即從建筑預制構件到施工工序應用過程中，詳細標注每一個建筑預制構件的質量信息。在質量清單載明的構件ID 信息中，質檢員能夠清晰地了解，每一個建筑構件在BIM 建筑模型中的具體空間位置，并基于建筑構件的清單順序，將建筑構件的質量信息及時錄入清單表當中。與此同時，質檢員應當對以下質量控制信息進行錄入，如工序安排、環境溫濕度、施工班組安排、施工設備、施工方法、工具儀器、設備編號等，為后續裝配式建筑施工質量管控提供基本保障。

新時期裝配式建筑基于BIM 技術建造時，為充分發揮出清單式質量管理工作效能，能當合理應用現代信息技術，提高質量數據信息采集的整體效率，進而在BIM技術的支持，快速建構相關的質量控制模塊，如工程數據庫模塊、地理位置信息模塊、質量控制清單模塊。通過將對應的數據信息儲存在特定的數據單元當中，并在局域網或移動終端設備的支持下，實現BIM 模型與施工現場的無縫銜接，有效提升質檢員的工作開展質量與效果。如質檢員進行施工質量控制時，可基于位置信息，向BIM 數據庫發出數據請求，進而獲得針對性的質量控制清單，輔助質檢員對建筑構件、施工工序、質量驗收標準進行準確掌握，保證施工現場質量控制的有效性與可行性。

質檢員手持的智能終端設備采集質量控制管理信息，可基于局域網或無線通信技術支持，及時將相關數據信息進行上傳，反饋到BIM 數據信息庫當中，進而基于數據層視域，使得BIM 數據庫得到更新，保證BIM 模型運行的整體穩定性，更加真實、客觀的反饋裝配式建筑工程的設計方案與施工現場情況。在后續施工現場質量控制工作開展階段，應當基于清單式質量控制數據的量化分析，進而判斷施工過程，是否處于統計控制狀態中，及時對施工管理工作進行調整，確保施工現場始終處于可控狀態，保證裝配式建筑工程整體建設質量與安全。

4、工程案例

4.1 工程概況

本項目為某裝配式建筑，建筑總面積1.24 萬m，其中，地上1.12 萬m、地下0.12 萬m，建筑高度86m，地上28 層、地下2 層。建筑結構形式為框架—剪力墻結構，采取預制裝配式技術整體成型方法。

4.2 基于BIM 技術構建裝配式建筑模型

本項目利用Revit 軟件對預制構件進行建模分析；完成建模分析與初步優化后，對裝配式建筑結構、設備各專業不同預制構件進行模擬拼裝，通過碰撞檢查發現錯誤，并及時修改，落實深化設計工作；深化設計后，將模型上傳至BIM 平臺，構建裝配式建筑整體模型。本項目充分考慮項目裝修與建筑設備、結構有機結合，管線布置、設備結構安裝均需一步到位，為此及時將BIM模型信息傳入數據庫內，包括：預制構件鋼筋位置、整體結構預留孔洞位置、預制構件項目信息等，為后期建筑裝修提供可靠參考。

4.3 基于BIM 技術的裝配式建筑施工技術要點

4.3.1 場地模擬

本項目施工前為科學安排施工工序與人員，對施工場地進行模擬，通過施工場地三維掃描信息、臨時設施方案、機械設備方案、建設項目BIM 模型等構建施工場地BIM 模型，直觀查看現場塔吊位置、道路與設備布置情況等。對于不合理處及時優化，并再次對方案進行預演，主要模擬要點包括：第一，運輸機械進出場路徑，檢查運輸過程中是否存在碰撞點，并及時修改。第二，施工現場多臺塔吊與堆場的協調工作，通過BIM 技術模擬構件吊裝過程，檢查起重臂碰撞點、分析起重臂碰撞原因，對塔吊或堆場位置進行調整，優化塔式起重機方案。第三，道路布置情況，檢查機械進出場道路與施工道路可能存在矛盾點，并調整方案。

4.3.2 模擬施工

通過BIM 技術運用可對裝配式建筑關鍵部位進行模擬施工，提前發現施工中存在的問題，如：管道碰撞、凈高不足等，可利用BIM 三維模擬與現場實景效果對比示，通過模擬作業實現了對現場施工的有效指導，減少人為主觀因素所致的錯誤施工，提高施工效率與質量。

4.3.3 施工組織計劃

本項目利用BIM 技術完成場地情況、關鍵部位施工模擬后，利用Project 編制項目施工組織計劃，并與BIM 技術結合模擬施工進度，通過實際進度對比分析，有效控制施工過程。具體要點如下：借助RFID 技術對構件運輸狀態實時監測，并及時安排人員實施進場驗收，開展下一步構件吊裝工作；構件吊裝過程中，施工工序的合理搭接是關鍵所在，可將編制好的施工進度計劃甘特圖導入BIM 相關軟件中，將構件工作集與施工計劃關聯，模擬施工方案，指導實際施工作業有序開展；結合構件生產管理與物聯網監測系統，對比計劃進度與實際進度，及時分析偏差及其產生原因，據此調整裝配式構件生產及運輸計劃、現場拼裝計劃與模型數據，精確控制項目進度，保證項目按時竣工。

4.3.4 設備信息化管理

裝配式建筑系統包括建筑結構系統、外部維護系統、設備與管線系統、內部安裝系統。本項目裝配式建筑施工過程中，BIM 三維模型中除了集成了配式建筑勘察設計信息、預制構件吊裝位置等信息，還涵蓋了建筑設備、設施的幾何尺寸、空間位置、設備性能參數、品牌、廠家等信息。由此，通過BIM 技術實現了設備的信息化管理，有利于施工、運維人員掌握設備型號、維修歷史等，有利于實現智能居住、節能環保運行管理。

結語：

綜上所述，我國現代建筑行業發展中，裝配式是一大重要方向，其代表著我國建筑正在走工業化、信息化之路。裝配式建筑建造中，BIM 技術發揮越來越重要的作用，大幅度提高了預制構件在生產安裝、不同專業之間協調配合等方面的工作效率及質量，同時通過可視化交底、智慧建造管理，實現了BIM 技術與裝配式建筑施工的深度融合，更有利于推動裝配行業的進步，從而真正打造優質項目。