BIM技術在新型裝配式綠色建筑中的應用

高 磊

新型裝配式綠色建筑改變了傳統建筑繁瑣的生產方式，縮短了施工工期，而且避免了大量建筑垃圾、建筑噪音等環境污染問題。最主要的是，裝配式建筑構件采用了批量生產的模式，能夠保證質量，有效控制成本，解決目前建筑生產中面臨的各種難題，是備受建筑行業推崇的一種新興建筑方式。但是由于新型裝配式技術發展時間短，設計、生產、裝配等施工程序出現分離現象，導致無法保證新型裝配式技術的施工質量，因此需要配合建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術，實現裝配式建筑各個環節的有效銜接，為更好地控制施工質量、避免施工問題的發生創造有利條件。

1 新型裝配式綠色建筑和BIM技術概述

1.1 新型裝配式綠色建筑概述

隨著城市化進程加快，人們對建筑的需求越來越高，提高建筑效率、創新建筑生產模式是當前建筑行業需要考慮的現實問題。在傳統建筑模式弊端日益明顯的情況下，如何實現節能降耗、減少環境污染顯得尤為重要。新型裝配式建筑無需在現場澆筑施工，只需裝配組合預制構件即可，不僅簡化了施工過程，減少了噪聲污染，還能避免出現大量的施工垃圾，具有環保、經濟的屬性。

裝配式建筑是指提前制作建筑工程建設所需的部件，采用現場安裝的方式完成建筑系統構造的建筑體系。由于預制構件采用機械加工的方式，加工精度較高，能夠更快地篩選出劣質品，因此能夠保證構件質量，滿足施工要求。從性能上來看，裝配式混凝土結構是根據建筑需求設計的一種穩定、可靠的結構形式，與建筑整體銜接良好，能夠起到支撐、穩固的作用，保證建筑的各項功能。相較于傳統施工作業，裝配式建筑不用參與澆筑、支模、養護等施工程序，施工更加簡單，而且現場施工多為機械吊裝，不需要太多施工人員，減少了用工量，降低了用工成本。

1.2 BIM 技術概述

BIM 技術是一種綜合多種建筑信息的模型，在該模型下集合了所有相關的建筑模型，形成了一個建筑信息數據庫。通過數據庫構建建筑模型，利用模擬方式進行建筑分析，可以發現建設中存在的問題，對建筑各方面進行優化，確保建筑建設符合應用需求。建筑工程建設日益復雜，BIM 技術的應用不斷普及，其應用特點主要體現在以下幾個方面。

第一，可以模擬建筑結構，形成可視化的建筑體系。BIM 技術可以將所搜集的信息轉化為建筑模型，展示建筑結構的空間情況，揭示空間結構各個部分之間的關系，具有直觀性的特點。

第二，具有綜合性、協調性、統一性的特點。綜合性是指BIM 技術可以將所有建筑部門的工作囊括到該體系中，如設計部門、施工部門、采購部門等；協調性是指各個部門之間根據BIM 系統中提供的信息可以更新本部門工作，保證和其他部門相輔相成；統一性是指在BIM 模型下能夠及時發現問題，根據存在的問題實現統一管理，保證建筑工程順利進行。

第三，具有模擬功能。在設計中，模擬建筑施工過程可以達到提高設計水平的目的；另外，通過施工模擬可以明確施工工序和施工內容，保證施工質量。

第四，能夠達到不斷優化建筑工程的目的。建筑工程是一個復雜的施工體系，在整個建設程序中，由于受多方面因素的影響，容易發生施工變更。通過BIM技術能夠實現建筑工程優化，為科學施工提供信息保證和方案支持。

1.3 BIM 技術在新型裝配式綠色建筑中的創新應用

綠色建筑理念符合時代發展趨勢，得到了人們的廣泛認可。新型裝配式綠色建筑是建筑行業中新型的建造方式，隨著技術的不斷發展，其優勢越來越明顯，并不斷應用于建筑建設中。但是，新型裝配式建筑中各個工序關聯并不緊密，出現生產與裝配施工之間協調不暢的問題，無法保證建筑質量，采用BIM 技術可以解決這一問題。

首先，BIM 技術通過構建一個綜合的建筑體系，將預制構件設計、材料選購、生產以及裝配等環節的信息綜合在一起，實現智能化、信息化管理，為減少新型裝配式綠色建筑的施工問題，實現環保性能以及建筑效益最大化提供了保障。其次，BIM 技術的創新應用還表現在可以連接預制設備，實現自動化管理，減少預制構件的生產問題，能通過掃描的方式實現出廠檢驗，對保證預制構件生產質量具有重要作用。最后，BIM 技術有助于新型裝配式建筑實現綠色施工，在具體施工中通過運用BIM 技術可以實現多種建筑信息的有機整合，整改所涉及的環境問題，并設計出相應的解決方案，對減少環境污染、實現節能減排具有重要意義。

2 BIM 技術在新型裝配式綠色建筑應用中存在的問題

2.1 缺乏健全的技術標準

在裝配式綠色建筑的應用過程中，只有做到BIM 施工方案和具體施工相統一，才能達到較好的建筑效果。但是，在施工中由于缺乏健全的技術標準，導致無法保證施工質量。例如，由于施工標準不健全，一些施工程序缺少技術標準依據，即使按照BIM 技術所提供的方案進行施工，遵循了綠色施工原則，還是無法保證施工質量[1]。

2.2 相關法律法規有待完善

利用BIM 技術所形成的綠色裝配式建筑結構模型符合新時代建筑特點，能夠達到節能、降低環境污染的效果，具有一定的科學性。但是，從目前我國建筑企業的發展來看，裝配式綠色建筑施工缺乏法律保障，一些施工程序無法實現，具體表現在以下兩個方面。第一，相關的施工驗收程序缺少法律依據。綠色裝配式施工需要進行相關的配套設施建設，建筑結構需要按照綠色裝配施工標準進行，由于缺乏法律依據，導致建筑施工質量不符合要求。第二，應用BIM 技術的裝配式施工缺乏法律保障。和傳統施工相比，BIM 裝配式施工缺乏法律保障，施工處罰、施工規范等都缺乏法律依據，致使一些不法分子鉆法律空子，無法保證裝配式綠色建筑的施工質量。

2.3 管理方面缺乏協調統一

裝配式綠色建筑體系是多個建筑部門共同參與的施工體系，需要多方共同合作完成。但是，在具體工作中仍然存在工作銜接不當、重復工作等不良現象，導致BIM 技術無法有效應用到裝配式綠色建筑工程中。例如，設計部門和生產部門協調不當，導致所生產的預制構件無法滿足工程需要，增加了施工成本，影響了工程效益。又如，設計部門和施工部門缺乏協作，導致施工部門裝配工作不符合設計要求，無法保證施工質量。此外，裝配式綠色建筑施工管理具有綜合性的特點，在具體施工中需要根據不同的施工工序安排施工人員，并做好施工技術培訓工作。但是，由于施工管理部門管理不科學，導致施工人員不具備BIM 技術的應用能力，很難實現BIM 技術在裝配式綠色建筑工程中的有效運用。

2.4 缺少專業施工人員

我國新型裝配式綠色建筑的發展年限較短，一些工作人員并不能熟練掌握該建筑形式的施工技術。此外，綠色建筑中運用的一些新型技術難度系數較高，普通施工人員難以達到相應的施工要求。而招聘專業的技術人員會增加施工成本，建筑企業往往選擇以普通人員代替，導致施工技術水平無法滿足。同時，建筑企業對施工人員缺乏專項培訓，或培訓內容陳舊，不符合裝配式綠色建筑要求，人員經過培訓后也無法充分運用BIM 技術展開施工，導致新型裝配式綠色建筑體系難以落實[2]。

3 BIM 技術在新型裝配式綠色建筑中的應用

3.1 在預制構件設計中的應用

在新型裝配式綠色建筑中，建筑設計以及構件生產是非常重要的環節，關系著整體施工質量。在這兩個環節中運用BIM 技術可以保證設計水平，提高生產質量，其具體應用主要表現在以下兩個方面。

第一，采用BIM 技術實現可視化設計。相比傳統的二維設計，可視化設計可以體現涉及的所有建筑信息，更容易發現設計中存在的問題，保證設計科學合理。另外，鑒于新型裝配式建筑工程生產程序之間的銜接性，在施工階段，各部門人員可以運用BIM 技術提出相應的施工建議，從而為裝配式建筑設計提供更多參考，為建筑設計的質量保證提供更多信息支持。

第二，可以實現協同設計。新型裝配式綠色建筑設計中包含了機電、建筑、結構以及施工程序等多方面的設計，傳統設計需要將這些信息綜合在一起，通過整合、梳理、商討制訂出較為全面的設計方案。使用BIM 技術可以實現所有模型的匯總，只要所有參與人員使用該模型進行設計，均可以實現數據同步，對不同專業進行設計自查、修正、優化具有重要的作用。此外，在BIM 技術應用中可以根據不同的建筑需求搭建應用平臺，打造多方建筑部門共同參與的建筑應用軟件，保證信息的全面性，充分發揮BIM 技術的應用價值[3]。

3.2 在預制構件生產中的應用

除了設計階段，BIM 技術在預制構件生產中也得到了充分應用，主要包括以下幾個方面。

第一，BIM 技術可以為構件生產提供詳細的生產信息。BIM 技術能夠實現信息共享，預制構件的生產可以通過BIM 技術提供的構件生產參數進行，如構件長度、厚度、尺寸、材料等，減少生產失誤，保證生產質量。

第二，可以同步生產信息。在新型裝配式綠色建筑中需要科學把握施工環節，控制好施工時間，其中預制構件生產屬于重要環節，耗時較長。運用BIM 技術可以將構件生產信息上傳至建筑信息模型，能夠更好地安排施工時間，做好施工規劃，保證構件生產數量滿足施工需求，從而減少構件不足或者構件生產超額的現象。

第三，可以實現生產和設計同步，將BIM 技術和射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）有 機結合在一起，確保構件的生產和設計相匹配，避免生產成本增加。

第四，運用BIM 技術實現自動化生產。結合BIM 技術所提供的生產標準，運用計算機輔助制造技術（Computer Aided Manufacturing，CAM）構建信息化生產系統，實現計算機設備和生產設備的有效銜接。

運用計算機技術將BIM 信息傳遞到生產系統中，實現自動化生產，不僅可以降低傳統生產中的失誤率，而且能提高生產效率，實現設計和生產、生產和裝配施工等多個環節的協調統一，為更好地控制施工工期，實現施工效益最大化創造了有利條件[4]。

3.3 在管理工作中的應用

新型裝配式綠色建筑中所涉及的工程內容較多，且不同工程內容中又包含不同的施工工序，因此可以應用BIM 技術做好各個施工內容、施工環節的協調，確保裝配式綠色建筑工程順利進行。

首先，為了減少施工過程中出現失誤，保證科學施工，可以運用BIM 技術來模擬施工。通過施工模擬，設計人員可以更好地設計施工程序，發現當前施工設計中存在的問題；施工人員還可以通過施工模擬來明確施工重點，制訂科學的施工計劃。此外，對于現有施工模型的更改均可以實現信息同步，形成新的設計、施工、管理方案，無需通知各個部門進行修改，保證了建筑信息共享的時效性。

其次，可以運用BIM 技術管理施工現場。在裝配式建筑施工中，由于預制構件需要現場組裝，占用大量空間，導致施工材料堆積，無法保證安全、綠色施工。運用BIM 技術可以協調施工資源以及施工設備入場時間，做好施工區域劃分，保證充分利用施工空間，減少施工安全隱患的發生。

最后，可以做好人員安排。運用BIM技術進行裝配式綠色建筑施工，可以更好地查看施工體量及所需的專業技術人員，科學組織人員，避免安排不合理影響施工[5]。

3.4 在施工階段的應用

第一，在新型裝配式綠色建筑施工中，需要做好技術交底工作，為施工人員出具圖紙。運用BIM 技術可以打印出不同文件格式的圖紙，施工人員根據圖紙能夠明確施工內容、施工步驟和技術要點。

第二，運用BIM 技術可以模擬裝配施工。預制構件如何組裝、如何施工都可以通過三維模型進行模擬，通過模擬系統認識裝配構件，更好地了解建筑場地和空間結構，為裝配施工的順利展開提供技術準備。

第三，運用BIM 技術可以進行碰撞檢查。在裝配式綠色建筑施工中，管線之間、鋼筋之間的銜接是否緊密，建筑結構的穩定性能否得到保證，均可以運用BIM 技術進行模擬，并通過模擬優化銜接部位。

第四，將施工信息載入BIM 技術中可以實現施工工序的有機整合，處理好構件裝配、吊裝等施工環節，實現對施工質量和施工效率的控制。

4 結論

新型裝配式綠色建筑符合社會發展趨勢，是建筑企業突破發展瓶頸的有效手段。由于其施工體系復雜，包含內容較多，因此需要多個建筑部門配合才能完成。另外，由于缺乏健全的施工標準和完善的法律支撐，需要運用BIM 技術構建科學的裝配式綠色建筑施工體系，整合多方建筑信息，實現各個部門之間的有效銜接，為減少施工資源浪費，實現施工效益最大化提供有利條件。