裝配式建筑工程施工過程中BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

李成順

（平原縣職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校，山東 德州 253100）

1 引言

隨著建筑行業(yè)不斷向綠色建筑發(fā)展，裝配式建筑已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)的焦點(diǎn)。與傳統(tǒng)的建筑模式有所不同，裝配式建筑中加入了很多預(yù)制材料，工廠把預(yù)制材料加工好，然后，將其運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配。這種建筑形式既能節(jié)省人力及費(fèi)用，又具有可持續(xù)發(fā)展性，已成為新時(shí)代建筑工程施工的首選方式。許多知名建筑企業(yè)在工程項(xiàng)目中運(yùn)用裝配式建筑，并且取得了比較可觀的收益，為裝配式建筑進(jìn)入市場(chǎng)起到了引領(lǐng)的作用。

2 裝配式建筑工程概述

裝配式建筑在設(shè)計(jì)建筑階段對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行選擇預(yù)制，并規(guī)定了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裝配工藝。然后，在個(gè)體建筑施工階段進(jìn)行構(gòu)件的組裝及裝配施工。通過裝配式的施工方式，提高了整體建筑施工效率。裝配式建筑構(gòu)件是由工廠生產(chǎn)完成的，可以快速實(shí)現(xiàn)保溫、隔熱、裝修一體化設(shè)計(jì)和施工，保溫隔熱板及裝飾面可隨預(yù)制構(gòu)件在工廠生產(chǎn)完成，達(dá)到保溫隔熱、確保裝修質(zhì)量水平的效果，進(jìn)一步加快項(xiàng)目整體的施工進(jìn)程，有效減少施工中產(chǎn)生廢料，減少對(duì)環(huán)境的污染，最終達(dá)到節(jié)能減排的目的。總之，裝配式建筑體現(xiàn)了工業(yè)產(chǎn)品社會(huì)化生產(chǎn)的理念，準(zhǔn)確地說，從設(shè)計(jì)階段到施工階段都是各個(gè)專業(yè)相互協(xié)調(diào)配合完成的，一般需要設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)輸、安裝等行業(yè)人力、物力協(xié)同配合，這樣才能順利完成裝配式建筑的建造。

3 BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)在我國當(dāng)前建筑行業(yè)迅速發(fā)展的過程中得到了廣泛的應(yīng)用，就裝配式建筑工程施工而言，其可以體現(xiàn)可視化、協(xié)調(diào)性及模擬性等優(yōu)勢(shì)。

3.1 可視化

裝配式建筑工程建設(shè)施工在我國的應(yīng)用時(shí)間并不長，很多施工單位都沒有研發(fā)和利用新的技術(shù)形式，導(dǎo)致工程項(xiàng)目建設(shè)受到了較大的制約。BIM技術(shù)的可視化特征可以將裝配式建筑工程建設(shè)的平面圖紙轉(zhuǎn)化為三維圖紙，以立體事物的形式呈現(xiàn)出工程建設(shè)施工的要點(diǎn)內(nèi)容，便于設(shè)計(jì)人員和施工人員觀察。裝配式建筑施工需要利用多種類型的構(gòu)件，存在較大的施工難度。技術(shù)人員可以利用BIM技術(shù)展現(xiàn)不同構(gòu)件之間的互動(dòng)關(guān)系，從而凸顯可視化特性。

3.2 協(xié)調(diào)性

一個(gè)完整的裝配式建筑工程項(xiàng)目在建設(shè)施工過程中需要以各個(gè)分項(xiàng)目之間的有效配合作為基礎(chǔ)，其中涉及較多協(xié)調(diào)與合作關(guān)系。在具體操作時(shí)，需要對(duì)各個(gè)主體之間進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而提高裝配式工程建設(shè)施工綜合質(zhì)量。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以讓技術(shù)人員和管理人員掌握建筑工程建設(shè)施工的數(shù)據(jù)信息，明確分析其中的矛盾沖突，對(duì)各部分工作內(nèi)容進(jìn)行有效協(xié)調(diào)，從而減輕技術(shù)人員壓力。

3.3 模擬性

模擬性是BIM技術(shù)最顯著的特征，也是與其他技術(shù)形式之間最主要的區(qū)別。BIM技術(shù)可以幫助技術(shù)人員構(gòu)建立體化模型，其不僅可以建立3D模型，還可以構(gòu)建4D模擬系統(tǒng)，掌握項(xiàng)目建設(shè)施工的進(jìn)度和成本情況。施工單位可以組織技術(shù)人員和管理人員利用BIM技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)布置，在落實(shí)項(xiàng)目建設(shè)施工具體操作之前，結(jié)合其中的安全隱患和質(zhì)量隱患進(jìn)行綜合分析，加強(qiáng)信息之間的整合。在模擬現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，還可以利用不同的參數(shù)值完成建模工作，一旦發(fā)現(xiàn)模型與現(xiàn)場(chǎng)施工情況不符，可以直接調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)，完善建筑工程生命周期。

3.4 信息完備性及一體化

信息完備性是指BIM技術(shù)對(duì)建筑工程進(jìn)行分析和處理的過程中對(duì)描述內(nèi)容以及信息整合進(jìn)行更加專業(yè)化和系統(tǒng)化的實(shí)施。參數(shù)性指BIM技術(shù)在進(jìn)行參數(shù)化建模的過程中對(duì)各種參數(shù)和數(shù)值進(jìn)行建模，BIM技術(shù)中的圖紙是通過各種構(gòu)件形成的，所以，通過修改參數(shù)就能夠反映出不同構(gòu)件的信息。一體化指BIM技術(shù)能運(yùn)用到建筑工程的整體建筑環(huán)節(jié)中，并且對(duì)建筑工程的全過程進(jìn)行系統(tǒng)指導(dǎo)。

4 裝配式建筑工程施工過程中BIM技術(shù)的應(yīng)用

4.1 設(shè)計(jì)階段

很多建筑施工單位都存在過于注重施工階段的工作而忽視設(shè)計(jì)階段工作內(nèi)容的現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)計(jì)階段各項(xiàng)工作效果難以得到有效控制。利用BIM技術(shù)，可以在設(shè)計(jì)階段體現(xiàn)技術(shù)實(shí)效性。

4.1.1 圖紙繪制

設(shè)計(jì)人員的職責(zé)就是根據(jù)工程建設(shè)施工標(biāo)準(zhǔn)和要求設(shè)計(jì)施工圖紙，讓施工人員在建設(shè)施工中以其作為基礎(chǔ)依據(jù)。在圖紙繪制環(huán)節(jié)，利用BIM技術(shù)可以組建完整的BIM模型，根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和模型掌握裝配式建筑施工的實(shí)際要求。同時(shí)，還需要分析結(jié)構(gòu)類型和材質(zhì)參數(shù)等，提高圖紙繪制的合理性。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以讓設(shè)計(jì)人員最大程度地掌握施工中的有關(guān)數(shù)據(jù)信息，從而提高整體設(shè)計(jì)水平，避免在繪制圖紙的過程中出錯(cuò)。

和中鐵總公司成立的新公司也不難看出，此舉將為順豐在高鐵運(yùn)輸、國際鐵運(yùn)方面的業(yè)務(wù)拓展開展新的空間。可以說在2018年，順豐已經(jīng)成為了集國內(nèi)快遞、國際快遞、增值服務(wù)、冷鏈運(yùn)輸、倉儲(chǔ)服務(wù)方面為一體的綜合物流服務(wù)集團(tuán)。

4.1.2 協(xié)同設(shè)計(jì)與碰撞檢查

BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)參數(shù)的有效管理，在我國當(dāng)前信息化技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，很多建筑施工單位都創(chuàng)建了工程項(xiàng)目建設(shè)施工信息交互平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)不同設(shè)計(jì)模型之間的交互與合并。尤其是裝配式建筑施工中需要利用多種管線，很容易產(chǎn)生碰撞問題，影響后期建設(shè)施工效果。BIM技術(shù)的實(shí)施可以通過BIM碰撞軟件分析系統(tǒng)全面分析建設(shè)模型，讓設(shè)計(jì)人員和施工人員掌握各類管線的走向，確保后續(xù)施工質(zhì)量和安全管理實(shí)效性。

4.1.3 優(yōu)化整體設(shè)計(jì)方案

在一般情況下，設(shè)計(jì)人員會(huì)設(shè)計(jì)幾種工程設(shè)計(jì)方案，結(jié)合具體施工情況選擇最優(yōu)方案。在設(shè)計(jì)階段需要考慮的因素較多，尤其是我國裝配式建筑工程還在不斷創(chuàng)新發(fā)展中，設(shè)計(jì)人員要滿足更高的要求，落實(shí)方案設(shè)計(jì)和規(guī)劃工作。其在完成方案設(shè)計(jì)工作之后可以利用BIM技術(shù)檢查重點(diǎn)部位的連接情況，找到潛在的誤差；還可以建立標(biāo)準(zhǔn)化和可視化模型，對(duì)細(xì)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行完善，直接找到潛在漏洞，促使工程建設(shè)施工方案優(yōu)化調(diào)整。

4.2 前期準(zhǔn)備工作中的應(yīng)用

設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)已經(jīng)構(gòu)建出BIM模型，所以，構(gòu)件加工工廠可以利用已經(jīng)構(gòu)建的設(shè)計(jì)模型和現(xiàn)有設(shè)計(jì)圖紙對(duì)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行細(xì)化分解，通過對(duì)設(shè)計(jì)圖的分解，進(jìn)而了解各構(gòu)件的具體形狀和尺寸，不但有助于提升構(gòu)件的生產(chǎn)速度，還能規(guī)避材料浪費(fèi)。施工準(zhǔn)備階段，在相同的BIM平臺(tái)上對(duì)各個(gè)專業(yè)的施工過程開展有效的模擬實(shí)驗(yàn)，利用模擬實(shí)驗(yàn)明晰施工過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)工序，預(yù)測(cè)各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施的具體安裝位置，如安裝設(shè)備管線或施工設(shè)備等，以確保施工活動(dòng)有序開展，防止施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)過多問題，影響施工進(jìn)度和質(zhì)量。同時(shí)，針對(duì)拼裝過程開展有效的模擬實(shí)驗(yàn)，最大限度還原實(shí)際施工環(huán)境和流程，一方面，有利于發(fā)揮人員和各項(xiàng)施工設(shè)備最大價(jià)值；另一方面，能規(guī)避重復(fù)施工或返工等情況發(fā)生，節(jié)省不必要的成本支出，還能減少施工環(huán)節(jié)產(chǎn)生的噪聲和環(huán)境污染，滿足綠色施工的基本要求。

4.3 制造階段

構(gòu)件制造是裝配式建筑工程建設(shè)施工的核心，其與傳統(tǒng)建筑工程建設(shè)存在較大差異。施工單位需要在組織施工人員落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工操作之前檢查構(gòu)件的制造情況，所以，需要在其生產(chǎn)制造階段合理利用BIM技術(shù)，提高構(gòu)件質(zhì)量。很多廠家在制造構(gòu)件時(shí)，對(duì)于裝配式建筑生產(chǎn)過程的了解程度不足，導(dǎo)致構(gòu)件的尺寸、大小和規(guī)格等達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，從而出現(xiàn)質(zhì)量問題，不利于工程項(xiàng)目建設(shè)施工作業(yè)的開展。利用BIM技術(shù)可以將技術(shù)與構(gòu)件生產(chǎn)相互結(jié)合，廠家可以根據(jù)信息平臺(tái)掌握構(gòu)件生產(chǎn)要素，通過分析具體的數(shù)據(jù)信息了解構(gòu)件生產(chǎn)的要求，還可以把握構(gòu)件生產(chǎn)進(jìn)度。在完成構(gòu)件生產(chǎn)制造工作之后，將有關(guān)信息上傳到信息平臺(tái)，并且能夠予以展示，讓設(shè)計(jì)人員根據(jù)構(gòu)件生產(chǎn)情況制定適當(dāng)?shù)氖┕し桨福瑢?duì)于提高工程建設(shè)施工質(zhì)量管理效果有很大的幫助。在制造構(gòu)件的過程中，還需要注意構(gòu)件運(yùn)輸問題。廠家在完成構(gòu)件生產(chǎn)制造任務(wù)之后，需要對(duì)構(gòu)件在運(yùn)輸當(dāng)中可能產(chǎn)生的問題進(jìn)行分析，制定合理的運(yùn)輸路線，確保有關(guān)工作順利開展。在運(yùn)輸構(gòu)件時(shí)，可以在車輛當(dāng)中安裝芯片，結(jié)合BIM技術(shù)對(duì)運(yùn)輸車輛進(jìn)行定位，收集相關(guān)的信息，幫助廠家選擇更加合理的路線和運(yùn)輸工具，確保裝配式建筑工程的預(yù)制構(gòu)件在運(yùn)輸過程中的平穩(wěn)性和安全性。

4.4 施工階段

施工階段是建筑工程項(xiàng)目建設(shè)施工的重點(diǎn)階段。在實(shí)施裝配式建筑工程建設(shè)施工作業(yè)時(shí)，施工人員需要加大重視程度，提高建設(shè)施工效率，為裝配式建筑施工的安全控制和質(zhì)量管理打好基礎(chǔ)。在施工階段，利用BIM技術(shù)完善裝配式建筑工程建設(shè)施工效用，需要做好以下幾項(xiàng)工作。

4.4.1 做好預(yù)制構(gòu)件管理工作

裝配式建筑工程建設(shè)施工中涉及的預(yù)制構(gòu)件種類較多，近幾年，我國建筑工程建設(shè)規(guī)模逐漸增大，工程項(xiàng)目中預(yù)制構(gòu)件數(shù)量非常龐大。所以，很多施工單位在實(shí)踐操作中容易產(chǎn)生預(yù)制構(gòu)件丟失或構(gòu)件運(yùn)用出錯(cuò)等問題。在這個(gè)階段可以利用BIM技術(shù)跟蹤了解預(yù)制構(gòu)件的使用情況，結(jié)合裝配式建筑工程建設(shè)施工要求管控施工目標(biāo)。在預(yù)制構(gòu)件進(jìn)入到施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，還可以利用BIM技術(shù)檢查構(gòu)件的數(shù)量和質(zhì)量，按照要求將其運(yùn)輸?shù)骄唧w位置，提高項(xiàng)目建設(shè)施工管理效率。

4.4.2 利用BIM模擬技術(shù)

BIM技術(shù)的一個(gè)主要特征就是模擬性。部分施工人員在施工階段雖然可以體現(xiàn)自身的職能，但是，在具體建設(shè)施工當(dāng)中還是容易產(chǎn)生差錯(cuò)，尤其是在安裝構(gòu)件時(shí)會(huì)存在錯(cuò)漏。利用BIM技術(shù)，可以在施工之前利用模型模擬現(xiàn)場(chǎng)施工情況，施工人員可以根據(jù)設(shè)計(jì)方案中具體內(nèi)容對(duì)施工工藝和流程進(jìn)行模擬，達(dá)到嚴(yán)格的工藝、質(zhì)量等方面的要求。BIM模擬技術(shù)的應(yīng)用還可以讓施工人員找到設(shè)計(jì)方案中的不足，尤其是可以對(duì)施工材料、設(shè)備等應(yīng)用形式進(jìn)行準(zhǔn)確分析，避免產(chǎn)生材料浪費(fèi)等問題。

4.4.3 處理潛在問題

裝配式建筑工程施工形式在我國應(yīng)用時(shí)間不長，很多區(qū)域的工程建設(shè)施工工藝尚未成熟，容易產(chǎn)生潛在的施工問題。利用BIM技術(shù)可以對(duì)施工中的潛在問題進(jìn)行模擬處理，在數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)入構(gòu)件參數(shù)建立相應(yīng)的模型，便于施工人員查找工程建設(shè)施工安全和質(zhì)量隱患。在處理潛在問題時(shí)，施工人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案中不符合實(shí)際建設(shè)施工情況的內(nèi)容，與設(shè)計(jì)人員協(xié)商對(duì)其進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化，促進(jìn)施工作業(yè)順利實(shí)施。

4.5 運(yùn)行維護(hù)階段

工程運(yùn)行維護(hù)是當(dāng)前裝配式建筑工程建設(shè)施工管理的要點(diǎn)，在開展這項(xiàng)工作時(shí)，要根據(jù)工程項(xiàng)目建設(shè)施工的后期運(yùn)行進(jìn)行合理分析，給業(yè)主營造安全、舒適的居住環(huán)境，達(dá)到我國現(xiàn)代化建筑工程建設(shè)管理的根本要求。裝配式建筑工程與傳統(tǒng)的建筑工程存在較大的結(jié)構(gòu)差異，如果施工單位在完成工程建設(shè)施工任務(wù)后，對(duì)工程的后期運(yùn)行置之不理，很可能會(huì)產(chǎn)生工程質(zhì)量和安全隱患。就裝配式建筑工程的后期運(yùn)行維護(hù)來說，工作人員需要將火災(zāi)預(yù)防作為核心，防止火災(zāi)因素對(duì)工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。在利用BIM技術(shù)開展這項(xiàng)維護(hù)工作時(shí)，技術(shù)人員可以精準(zhǔn)定位發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域，對(duì)建筑物中的人員進(jìn)行疏散，確保人員安全，提高火災(zāi)處理效率。在維護(hù)裝配式工程項(xiàng)目時(shí)，需要了解工程結(jié)構(gòu)，結(jié)合BIM技術(shù)查閱構(gòu)件信息，分析各類構(gòu)件的規(guī)格和參數(shù)，找出構(gòu)件存在的質(zhì)量問題，從而制定可靠的解決方案提高維護(hù)效果。維護(hù)人員要結(jié)合具體裝配式建筑工程項(xiàng)目建設(shè)施工情況對(duì)其中產(chǎn)生的質(zhì)量問題進(jìn)行細(xì)節(jié)分析，尤其要處理好各個(gè)環(huán)節(jié)中的信息，利用BIM技術(shù)找到問題所在。在這個(gè)階段，維護(hù)人員和業(yè)主方都需要明確自身的責(zé)任，在找到問題之后深入分析，利用合理的方法予以解決，確保裝配式建筑構(gòu)件的使用壽命達(dá)到預(yù)期，全面提高建筑施工質(zhì)量管理效用。

4.6 核算工程總量與調(diào)配人力資源

建筑工程施工最終的目的是實(shí)現(xiàn)利益最大化。可是，根據(jù)建筑施工行業(yè)目前的發(fā)展情況來看，在EPC工程總承包模式的影響下，工程施工所能獲得的利潤空間正在被急劇壓縮，想要提高利潤空間，必須對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行精細(xì)化測(cè)算。以單一工程而言，在工程項(xiàng)目所需建設(shè)規(guī)模非常大、工程量非常多的情況下，項(xiàng)目施工周期必然會(huì)非常長。基于此，只有利用準(zhǔn)確的核算方式明晰工程總量、合理調(diào)配各項(xiàng)資源，才能規(guī)避項(xiàng)目施工受到的不利影響，提升項(xiàng)目總體的經(jīng)濟(jì)效益。將裝配式建筑設(shè)計(jì)和BIM技術(shù)兩者相融合，不僅能準(zhǔn)確計(jì)算出項(xiàng)目工程具體的總量，而且能為項(xiàng)目施工提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐，幫助項(xiàng)目工程減少施工環(huán)節(jié)遇到的各類型風(fēng)險(xiǎn)。項(xiàng)目規(guī)模比較大的情況下，項(xiàng)目所需管理的人力和物力等資源量也會(huì)非常多，因此，將有效的調(diào)配模式運(yùn)用到整個(gè)項(xiàng)目的管理中，可以提高項(xiàng)目管理能力，發(fā)揮出各項(xiàng)資源的最大利用價(jià)值，縮短項(xiàng)目整體的建設(shè)周期。BIM技術(shù)的運(yùn)用能準(zhǔn)確獲取施工項(xiàng)目中各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，結(jié)合對(duì)這些數(shù)據(jù)信息的分析，制定出精細(xì)化的管理模式，提升項(xiàng)目規(guī)劃合理性，保障項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)質(zhì)量。

4.7 安全管理實(shí)踐中BIM技術(shù)的具體應(yīng)用

安全管理人員通過應(yīng)用BIM技術(shù)，能對(duì)裝配式建筑工程遇到的各類風(fēng)險(xiǎn)因素和安全隱患制定出預(yù)防措施和應(yīng)對(duì)方案，提高危險(xiǎn)化解與處理能力。與此同時(shí)，還能夠?qū)ν暾氖┕み^程進(jìn)行模擬和還原，這個(gè)過程會(huì)對(duì)安全事故類型進(jìn)行明確，有效守護(hù)施工人員的人身安全，減少工程建設(shè)中的成本支出，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的有機(jī)統(tǒng)一。此外，還可以應(yīng)用BIM技術(shù)直觀呈現(xiàn)各類外部因素對(duì)于施工活動(dòng)的影響，對(duì)危險(xiǎn)性進(jìn)行深入分析研究，借助BIM模型對(duì)安全管理方案進(jìn)行優(yōu)化完善，進(jìn)一步增強(qiáng)其可行性與實(shí)效性。借助BIM技術(shù)中所包含的VR，模擬裝配式建筑的預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝過程，將發(fā)現(xiàn)的問題反饋給裝配人員，減少安裝過程出現(xiàn)失誤與事故的可能性，確保裝配活動(dòng)的安全性。

5 結(jié)語

總之，將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑工程施工過程中，對(duì)于提高整體施工效率、節(jié)省工程經(jīng)濟(jì)成本支出、改善施工質(zhì)量以及確保工程按照計(jì)劃進(jìn)度完成，具有十分重要的作用，有助于推動(dòng)我國裝配式建筑工程的創(chuàng)新優(yōu)化，促進(jìn)裝配式建筑和BIM技術(shù)在我國建筑行業(yè)的健康發(fā)展。