BIM技術在裝配式建筑中的集成應用分析

劉海勇 張 新 陳 浩 蘇 浩 崔緒良

（中建八局第二建設有限公司，山東 濟南 250000）

通過對以往的項目建設經驗進行總結，為提高工程項目裝配率，開始推廣實施裝配式建筑項目建設。在裝配式建筑前期設計中，依然采用現澆結構形式，在構件加工以及施工過程中，主要采用現澆施工方式，無法充分展現出裝配式建筑的優勢，同時還容易造成資源浪費。因此，應當加快創建集成平臺，通過應用BIM技術創建集成化管理平臺，在項目建設全過程中均可貫徹落實裝配式理念，將工程設計、施工、運維管理等全過程進行有效結合，在項目建設周期范圍內予以高效管理，提高裝配式建筑項目建設效益。

1 裝配式建筑和BIM技術

1.1 裝配式建筑

在裝配式建筑施工中，對于各類組成構件，均可在工廠集中生產，再運輸至施工場地進行拼裝，可顯著提升裝配式建筑結構設計多樣化，豐富裝配式建筑的使用功能，有效解決傳統項目建設中的各類弊端，保證裝配式建筑建設質量，同時促進建筑行業朝向節能環保以及科技創新領域發展。通過對現階段裝配式建筑項目優勢進行分析，與傳統的施工方式相比，通過應用裝配式施工方式，可提高各類資源利用率，減少垃圾產生量，提高項目建設效率。

1.2 BIM技術

BIM技術即建筑信息模型技術，通過將工程項目建設中所需應用的各類數據信息輸入至計算機中，即可創建形成建筑工程虛擬模型。在BIM技術發展初期，其作用在于創建建筑模型，并對項目進行模擬仿真，充分發揮可視化功能，可對各類建設方案進行優化調整，并對多個方案進行量化和對比分析，便于調整施工方案，提高資源利用率以及項目建設速度。隨著BIM技術的不斷發展，其所發揮的功能越來越完善，在建筑行業發展中，很多建筑企業均將BIM技術與企業管理系統、技術部門等進行有效結合，據此實現項目建設智能化管控。由此可見，BIM技術的出現以及發展可有效推動建筑行業發展創新，因此，在裝配式建筑項目建設中，也應積極推廣應用BIM技術[1]。

2 BIM技術在裝配式建筑項目建設中的作用

BIM技術的優勢十分顯著，因此，在裝配式建筑工程集成化應用中，BIM技術可發揮重要作用。在裝配式建筑工程項目建設中，具有標準化、集成化等特征，并且要求將集成化作為重要基礎，通過應用BIM技術，將建筑工程結構系統、外圍護系統、內部管線等諸多模塊進行有效結合，即可實現集成化生產管理。

在裝配式建筑工程項目規劃設計、構件預制以及裝配施工中，均要求對各類技術參數進行協調配置，而通過應用BIM技術創建建筑模型，有利于對裝配式建筑施工方案進行優化調整，因此，裝配式建筑與BIM技術的特征十分契合，在裝配式建筑項目建設中，應當推廣應用BIM技術，而BIM技術所展現出的應用價值如下：

2.1 有利于模擬驗證方案的可行性

在裝配式建筑BIM模型創建完成后，通過模型仿真，即可演示項目規劃設計方案以及施工方案，與2D圖紙相比，基于BIM技術所創建的多維度立體模型優勢顯著，通過模型分析，可找出圖紙中的不足。另外，通過應用BIM技術，還可將裝配式建筑工程中的各類構件進行有效結合，檢查各個構件之間是否存在沖突，避免資源浪費，同時提高施工效率[2]。

2.2 有利于提供準確的數據信息

在BIM數據系統中，包含與裝配式建筑施工相關的所有圖紙以及數據信息，具體包括工程數量、各類構件的尺寸、結構材料價格信息等，在將各類信息存儲至系統后，可根據項目建設實際需要及時調用。在裝配式建筑施工中，通過應用BIM數據庫，可及時完成項目建設、進度分析、材料用量計算、成本管理等，同時還可快速形成圖紙、各類數據報表等。因此，與傳統的項目管理方式相比，通過利用BIM技術創建建筑模型，可顯著提升項目建設效率以及管理水平。

2.3 有利于實現信息共享和協調溝通

通過聯合應用BIM數據庫以及信息管理平臺，即可保證信息資源共享，同時還可根據項目建設實際情況，對相關信息數據進行調用或者調整。另外，系統具備可視化功能以及模型功能，在BIM系統的基礎上，便于項目參建方進行溝通交流，共同參與項目建設和管理中，確保項目建設相關工作人員能夠及時了解項目建設實際情況以及管理目標的完成情況，提升項目管理水平。

3 工程概況

某工程項目為經濟保障用房，采用裝配式建筑施工方式。該項目建設場地總面積為3.7萬m2，總建筑面積為11.5萬m2，地上建筑面積8.4萬m2，地下建筑面積3.1萬m2。該項目包含6幢高層住宅工程。對于所有構件，均在工廠預制，并由獨立標記，由平臺形成二維碼，在將構件運輸至施工現場后，現場工作人員掃碼即可了解各類構件的狀態。另外，通過應用BIM技術創建工程項目集成化管理平臺，可將PC構件與模型綁定，保證各類構件信息與BIM模型相互關聯，在模型創建完成后，即可全面展示出PC構件生產廠家、安裝位置、安裝時間等。

裝配式建筑工程整體結構的復雜程度比較高，而在項目建設中，需不同專業之間協調配合，如果采用二維繪圖方式，則各專業的協同效率比較差。對此，可將BIM技術應用于裝配式建筑規劃設計以及施工中，創建項目立體化模型，便于開展項目管理，合理規避圖紙設計偏差，保證施工準確性，同時將工程設計、施工、竣工等不同階段的信息進行有效結合[3]。在裝配式建筑項目建設中，BIM技術的優勢如表1所示。

表1 BIM應用解決方案

4 BIM技術在裝配式建筑中的集成應用方式

通過該裝配式建筑特征進行分析，采用BIM技術進行數字化建造方案。在項目建設中，建設單位發揮主導作用，綜合考慮裝配式建筑特征，采用BIM技術創建集成管理平臺，在項目建設全過程中，將PC構件信息作為主要管理對象，提高項目建設數字化水平。與常規BIM技術相比，該項目建設特征如下：數字化集成水平高，可與項目建設管理進行有效結合，提高PC構件管理精細化水平。各參建單位之間的協調溝通方式便捷，可避免由于技術因素、人為因素等對工程進度以及施工成本造成不良影響，提高項目建設效益。另外，通過應用BIM技術對項目建設全過程中的各類要素進行有效管理，可實現裝配式建筑施工動態化管理。

在BIM集成管理平臺的創建和應用過程中，需將云端與客戶端相結合，將建設單位關于項目建設的需求作為導向，為實現項目建設工業化提供信息交互工具。將BIM技術應用于PC構件生產、安裝管理中，可顯著提升精細化管理水平。另外，各類PC構件均有相關聯的二維碼，通過將二維碼作為媒介，即可在BIM平臺中進行數據傳輸，將裝配式建筑施工全過程相串聯[4]。

4.1 設計階段BIM應用

在該項目規劃設計階段，通過應用BIM技術即可創建建筑三維模型，對各類構件進行明確劃分，同時創建項目建設協同化管理平臺。

采用BIM技術創建建筑、機電、結構等不同專業的模型；在模型基礎上，對PC構件預拼裝過程進行模擬，對斜撐布局、現場安裝操作空間等進行綜合分析，盡量避免在構件安裝中二次加工；創建PC構件庫，在構件設計中，可直接選用構件庫中的構件進行組裝，據此形成完整的建筑模型。

在預制構件設計中，通過應用BIM技術，即可將不同構件進行拆分設計，同時還可對構件內部、構件和機電專業之間開展碰撞檢測和調整。在構件連接點檢查中，也可將BIM模型作為基礎，避免在構件裝配過程中發生沖突，避免設計不當而影響后續安裝施工質量和效率，同時避免資源浪費。

在BIM平臺的基礎上，各參建單位之間可高效溝通交流。在裝配式建筑工程項目建設前期，建設單位、設計單位、預制構件加工單位等之間應當開展溝通交流，制定科學合理的技術路線。

4.2 工廠生產階段BIM

在PC構件生產過程中，在BIM平臺的基礎上，可保證PC構件信息和閾值構件生產系統之間進行數據交換，保證PC構件生產進度和施工進度之間的協調性，促進各類PC構件生產運輸效率的提升。另外，在PC構件加工過程中，也可充分利用BIM技術實現信息資源共享，便于設計單位與PC構件生產廠家之間開展溝通交流。在PC構件的生產加工過程中，在BIM模型中，可全面細致地展示出各類構件的信息，包括原材料信息、幾何尺寸等等，進而自動化形成PC構件加工生產單據。

4.3 施工階段BIM應用

在裝配式建筑工程施工過程中，在PC構件吊裝施工工藝模擬、施工質量和安全控制方面，均可利用BIM技術，對PC構件吊裝施工全過程進行模擬，根據模擬所得結果，對施工流程進行優化調整；對施工場地以及施工現場車輛運輸路線進行科學合理的規劃，促進PC構件吊裝施工效率的提升。為了能夠及時查看各類構件的信息，可將BIM集成管理平臺與二維碼技術進行有效結合，對各類PC構件的安裝位置信息進行核查，提高安裝施工質量。

在裝配式建筑工程施工過程中，PC構件吊裝是最為重要的施工工序。裝配式建筑施工并非將整個現澆建筑劃分為多個構件，而是需在工廠完成構件生產，再運輸至施工現場進行吊裝。隨著建筑行業的不斷發展，各類高新技術被推廣應用于裝配式建筑施工中，可顯著提升項目建設智能化水平，與此同時，對于項目建設質量、安全的要求也越來越高。在PC構件生產完成后，需及時運輸至施工現場，構件安裝技術人員進行移動端掃碼，并對各類PC構件的外觀、型號等進行管控。在PC構件吊裝過程中，掃描二維碼，即可確定PC構件安裝位置，對于安裝施工過程中的信息，也可反饋至BIM平臺中，與建筑模型構件相關聯。在裝配式建筑施工完成后，對于所有信息，均應當進行歸檔處理，同時，將二維碼作為媒介，在平臺基礎上進行數據傳輸[5]。

在裝配式建筑工程施工過程中，如果發現質量隱患或者安全隱患，要求現場人員采用移動端及時做好記錄，創建問題，并確定BIM模型中所在位置；通過制定完善的BIM質量安全管理模型，可及時將項目建設和管理中的各類問題反饋至相關責任人，在工期規定范圍內妥善處理，在整改完成后，再將相關信息反饋至BIM模型中，保證項目建設管理水平。

5 結語

綜上所述，本文結合實例，對裝配式建筑施工中BIM技術的集成應用模式進行了詳細探究。裝配式建筑行業發展迅速，與傳統的現澆建筑相比，裝配式建筑工程施工方式比較特殊，對于所有構件，均需在工廠生產加工完成，再運輸至現場安裝，預制構件生產管理、庫存管理、吊裝管理的協調難度較大。對此，可充分利用BIM技術創建集成化管理平臺，將工程構件設計、工廠生產、現場吊裝等進行有效結合，據此制定形成完善的BIM技術應用方案，對裝配式建筑施工全過程進行動態管理，充分展現出BIM技術的應用優勢，保證裝配式建筑項目建設的高效性。