探究BIM 技術在裝配式建筑施工中的應用

張楊

（武漢建工集團股份有限公司，武漢430058）

1 前言

裝配式建筑是當前時代背景下產生的一種環保、節能、高效的建筑形式，這種建筑形式可以在很大程度上克服傳統建筑存在的建設周期長、環保效益差、建筑能耗高等問題，具備較強的性能，但是目前我國裝配式建筑施工方面還存在一些問題，整體管理水平有待提升。這些問題在很大程度上會抑制裝配式建筑在我國的發展進程，因此建筑企業需要利用BIM技術全面提升裝配式建筑施工的水平，解決現階段存在的諸多問題，貫徹落實節能環保理念全面保證我國建筑企業實現可持續發展。

2BIM 技術和裝配式建筑概述

BIM技術最早是由美國學者提出的，剛開始提出的時候只是作為一個產品模型存在，包括一些建筑的三維信息以及其他方面的部分信息等。但是隨著信息技術的發展，BIM技術包含了很多內容，例如建筑項目的材料信息、施工進度、管理維護等，相關的應用也越發完善。如今BIM技術已經成為一個比較完善的體系，雖然部分人對BIM技術的認識不全面，認為其只是一個建模軟件或者是碰撞檢查的軟件，但是從功能的角度來看，這只是該技術功能的一小部分。BIM技術包含很多功能和應用形式，基本上可以貫穿于整個建筑項目的各個環節，利用這項技術可以將建筑項目信息轉換成為參數化模型，并且為參與項目建設的各個主體提供資源共享的平臺，實現建筑項目全壽命周期管理，其應用流程如圖1 所示。

裝配式建筑和傳統的建筑方式不同，是將大量現場作業的內容轉移到工廠中，在工廠中制作好構件之后再轉移到施工現場進行組裝的建筑方式[1]。一般來說，可以使用裝配式建筑方法進行組裝的構件質地比較輕而且限制條件比較少，因此施工人員可以利用節點連接的方式進行組裝，進而縮短施工周期。一開始裝配式建筑方式經常應用于板房或者是活動板房建設工作，如今經常用于剪力墻、樓板、樓梯等建筑結構[2]。隨著時代的發展，裝配式建筑已經形成一個比較完整的系統，包括建筑結構系統、外圍護系統、設備與管線系統以及建筑內裝系統等模塊。從裝配式建筑的施工特點來看，其核心內容是建設標準化模塊，滿足構件生產工廠化的要求，并且在滿足大眾需求的同時實現多元化設計，結合先進的信息技術手段建立預制構件族庫，并且通過工廠化生產有效提升預制構件的質量，借助預制構件全過程管理保證裝配式建筑實現高效率、高質量、精細化建設。

圖1 BIM技術在建筑項目全壽命周期管理中的應用

3BIM 技術在裝配式建筑施工中的應用價值

從當前裝配式建筑施工現狀來看，其技術難點集中在資源整合方面，如何使各方面的資源得到有效整合是保證裝配式建筑進一步發展的關鍵，而BIM技術憑借自身的特點和優勢可以有效解決這一問題。具體來說，裝配式建筑原有的管理手段無法實現設計、制造、施工、運維等環節的全生命周期管理，導致其發展水平受到限制，雖然廠商可以設計以及制造合格的構建，但是相關信息無法實現各個環節的傳輸和共享，致使后期施工人員和技術人員出現管理方面的錯誤，很大程度上會影響建筑整體質量，無法有效完成產業化轉型升級。可見對于裝配式建筑來說，資源整合是發展的前提和基礎，只有將各個階段以及各個環節的資源整合到一起，才能保證形成信息資源有機整體，利用資源傳輸和共享提升建筑整體質量和施工效率[3]。而BIM技術擁有較強的資源整合能力，可以搭建信息傳輸和共享的平臺，方便各個部門實現信息交流共享，由此可見BIM技術在裝配式建筑施工中具備較強的優勢。

工作人員將BIM 技術應用于裝配式建筑不僅可以完成整個工程設計、生產、施工、運維方面的產業化升級，也可以從工程與工程以及專業與專業之間關系入手整體完成產業化轉型工作。BIM技術憑借其強大的資源整合能力實現不同工程之間的信息交流工作，利用資源共享更新裝配式建筑的技術并且完成信息化升級工作，為裝配式建筑發展指明方向。而且BIM技術也可以改變傳統裝配式建筑設計的展現形式，由傳統的二維平面轉變為三維立體模型，最大限度避免了一些交流問題。工作人員利用BIM 技術以及相關的軟件可以在交流信息的同時做到對模型數據的精準把控，通過收集資源完成模型優化工作，并且綜合各方面信息開展碰撞試驗，尋找構件中存在的問題，有效提升建筑設計和施工的準確性和科學性。

從現實情況來看，裝配式建筑施工存在施工難度大、返工率較高等問題，之所以會出現這些問題，最大的原因是技術人員使用二維圖紙時會出現誤差，在一定程度上影響了施工的效果[4]。如今工作人員利用BIM技術可以憑借其可視化的特點對施工環節進行模擬，并且結合VR 技術提前演示裝配式建筑的施工過程，利用這些先進的手段保證施工人員得到最佳體驗，及時發現模擬施工環節存在的問題，進而在實際施工時能夠有效避免。在此基礎上工作人員也可以利用“云大物移智+BIM”等技術，全面管控人、機、料、法、環等各個生產要素，最大限度保證施工的質量。

4BIM 技術在裝配式建筑施工中的應用分析

4.1BIM技術在構件制造中的應用

裝配式建筑的核心環節就是預制構件，預制構件的質量直接決定裝配式建筑設計和施工的效果，因此預制構件是裝配式建筑全生命周期管理的重要環節。為了充分保證預制構件的準確性，工作人員需要利用BIM技術完成構建生產廠家與設計人員的對接，進而提升構建數據交換的準確性，避免在預制構件過程中出現失誤[5]。在構建運輸環節，工作人員可以利用BIM技術的信息控制系統與構件管理系統相結合，通過數據傳輸和共享全面掌控構件管理流程，并且利用RFID 技術將現場施工進度反饋到構件管理系統中，保證管理人員可以充分了解構件的庫存情況。在此基礎上，工作人員利用BIM技術的模擬功能對預制構件裝載運輸進行預演，避免在實際裝載過程中出現突發情況。由此可見，工作人員將BIM技術運用于構件制造和運輸可以實現人機協作，通過信息化管理全面監控預制構件的各個環節，最大限度提升生產效率。

4.2BIM技術在施工管理中的應用

首先，工作人員利用BIM技術和RFID 技術可以有效解決預制構件的存儲管理問題，尤其是在預計構建生產階段，將其植入RFID 芯片可以方便工作人員利用信息化手段管理整個物流配送和倉儲管理環節。工作人員通過讀取芯片即可完成驗收，避免了傳統模式下構件存儲管理方面出現的失誤，也可以有效降低成本。其次，工作人員在預制構件的拼裝環節也可以利用RFID 芯片讀取相關信息，根據掌握的信息對預制構件進行拼接和吊裝，充分保證預制構件管理的科學性和準確性。

在施工場地布置方面，工作人員也可以利用BIM技術模擬施工現場，綜合各方面數據進行施工平面布置，合理選擇預制構件存儲保管的位置以及塔吊的位置，并且根據布置方案合理規劃運輸車輛的進出場路線。這樣不僅可以優化預制構件存放管理方案，也可以保證預制構件運輸道路規劃的合理性，避免產生二次倒運或者是延長施工進度等問題。

4.3BIM技術在施工質量管理中的應用

首先，工作人員在預制構件質量管理方面使用BIM技術可以有效降低人力成本，同時避免人工操作帶來的失誤。工作人員利用數字化制造和管理進一步保障構件的質量，同時利用BIM技術和RFID 技術全面管理預制構件生產、運輸、存儲、吊裝等過程，一旦發現預制構件無法正常使用，也可以第一時間反饋給生產商，要求其根據構件RFID 芯片的信息重新生產，避免因為構件質量問題導致工程延期的情況發生。

其次，工作人員在施工現場質量管理方面使用BIM技術可以通過3D 模型和關聯時間構建4D 施工模型，充分展示各個施工環節建筑的外觀。工作人員利用BIM可視化功能模擬整個施工過程，對施工質量進行動態化追蹤，保證施工人員全面了解構件類型和尺寸等信息，避免后期在拼裝過程中出現失誤，通過這樣的方式保證裝配式建筑施工的質量和效率。此外，工作人員也可以利用移動設備以及RFID、云端技術等實時指導施工狀況，確保現場的施工人員可以順利完成構件拼裝工作。

4.4BIM技術在施工進度管理中的應用

工作人員在施工進度管理中使用BIM 技術可以充分發揮其優勢，通過參數化模型獲得準確的工作量和工程量，提升施工人員對工程進度的把控能力。同時，工作人員通過BIM技術的4D 模擬功能也可以進一步協調施工計劃，根據施工情況簡化工作流程，確保整個裝配式建筑工程合理有序開展。考慮到裝配式建筑和傳統建筑最大的區別就在于預制構件，因此施工人員需要充分考慮各個關鍵施工節點，同時兼顧預制構件吊裝的順序，鑒于這些工作要求極高的準確度，因此工作人員利用BIM技術可以彌補人工誤差，保證整個構件吊裝過程高效快速完成，因此施工人員需要先制定好施工進度，然后將進度信息匯總到Microsoft Project 中，再將文件導入到Navisworks 與建筑BIM 模型相結合確保施工人員可以準確掌握工程所需時間以及工程量，從而制定科學準確的施工方案。同時，各個部門在施工過程中也可以利用BIM模型進行溝通和討論，根據建筑信息模型不斷優化施工標準，進而合理分配時間和空間，避免發生延誤工期的現象。

工作人員通過BIM模型合理調整施工進度，同時有效應對一些不可預見的突發情況，避免施工進度被打亂導致工程延期。此外，工作人員可以將BIM技術的4D 模式和模擬施工相結合，全面獲取裝配式建筑工程的全部信息，方便工作人員對施工進度作出合理判斷，并且根據模擬數據和實際施工的不同情況制定合理的應變措施，避免在后期施工環節出現失誤，也可以通過這種方式有效降低損失。

4.5BIM技術在施工安全管理中的應用

工作人員在施工安全管理中運用BIM 技術可以將組織決策依據和施工方案作為安全管理工作的參考數據，綜合各方面因素對整體施工情況進行全面監管，有效預防安全隱患。而且工作人員可以通過BIM技術的模擬功能識別出部分安全隱患，便于工作人員及時制定應對措施。由于傳統安全管理模式是通過安全員在施工現場進行安全巡查的方式排除安全隱患，但是這種方式管理效率比較低，而且很容易會產生疏忽，因此建筑企業利用BIM技術進行自動化管理可以充分降低人工失誤。例如，工作人員利用BIM技術可以在三維模型中準確獲取現場人員的位置，并且通過監控系統進行識別和追蹤，借助這種方式排除安全隱患，確保工作人員在掌握施工進度的情況下對后期施工工作進行模擬，預測施工效果。

5 結論

綜上所述，在當今時代背景下，建筑行業發展很快，面臨的競爭也十分激烈，為了實現建筑行業的可持續發展需要抓住時代發展趨勢，不斷優化升級建筑施工技術，借助先進的信息技術手段提升建筑效率和質量。對此，施工人員可以將BIM 技術運用于裝配式建筑施工中，借助BIM技術優勢保證裝配式建筑施工高效完成，確保建筑企業可以實現綠色環保、可持續發展的目標，同時有效節約資源、滿足未來我國住宅建設的發展需要。