浅析BIM技术在装配式建筑中的应用

刘亚楠+杨柯红+王亚利

摘要：装配式建筑进军“一带一路”，奠定了现代建筑的发展方向。装配式建筑构件进行工厂标准化大规模生产，符合标准化工业生产的要求，且工期短，污染少。而BIM技术在装配式建筑中的应用，则给行业带来了新方向。文章针对装配式建筑的标准化处理、异形构件处理、构件偏差处理以及碰撞处理，浅谈BIM在建筑中的应用价值，并提出了建议。

关键词：装配式建筑；BIM；预制构件

0引言

装配式建筑，是指建筑中的构件由设计单位设计完成后，将所需构件的各种参数，包括尺寸规格、材料、施工工艺等发给工厂，由工厂加工后运至施工现场进行放线、吊装，同时这种“搭积木”方式建成的房子需要进行良好搭接，现阶段主要通过钢筋插口的紧密咬合，并浇筑混凝土做到双重保险，所以装配式结构是比较安全的。除此之外，装配式建筑较为符合绿色建筑的要求，建筑构件进入工厂进行工业化生产，粉尘污染由工厂保证处理，避免在施工现场造成粉尘堆积，扬尘现象严重等状况。

装配式建筑进军“一带一路”，奠定了现代建筑的发展方向。而装配式建筑曾在上世纪应用过，但是由于当时施工技术、施工材料、施工手段的局限性，并未得到广泛的发展。如今新技术、新材料、新施工工具的出现以及BIM的开发应用，给装配式建筑结构的发展带来了新的希望。尤其是BIM技术，通过一系列三维软件的运用，针对装配式建筑的设计、进度管理、现场施工等方面进行优化，实现装配式建筑的全寿命周期的管理。文章着重从以下几个方面入手，展示BIM技术在装配式建筑中的应用。

1 BIM技术在装配式建筑中的应用

1.1装配式建筑的标准化处理

装配式建筑的核心是建筑构件的标准化工业生产，节省建筑施工时间。设计人员在BIM平台中构建预制构件（如梁、板、柱、楼梯等）的“族”，现阶段装配式建筑主要用于居住类建筑，应适当增加厅式住房的模块，严格按照《建筑模数协调统一标准》（GBJ2-86）（例如，厅式住房中开间、进深必须符合3M的倍数）的规定，制定相应构件的尺寸和形状。

1.2装配式建筑异形构件处理

当今社会，建筑不再趋同化，而是注重个性，标新立异，但这并不符合标准工业化大生产的要求，也是装配式建筑面临的重大考验。异形建筑（异形构件）在装配式建筑中很少应用，主要是因为异形构件图纸复杂、独一无二，需单独绘制，且各种软件不能共享、受力问题（不能机械的应用程序软件计算）等。而BIM技术可以在这方面实现优化：

①增加装配式建筑预制构件的“族”库，即对Revit进行二次开发，将所需的预制构件进行参数化设计，保证BIM设计中的所有设计参数值能够在一个界面上运行，形成不同设计单体（施工图设计、结构设计、给排水设计以及电气设计）成果，这样可以减少时间，同时在一个模块里面进行更改，减少了各个部门之间的摩擦，提高效率。

②针对异形构件的受力问题，借助于BIM技术平台中ANSYS的CFD分析功能，结合已经输入BIM信息库的装配式构件的搭接形式等，进行结构受力验算，既精确又高效。

1.3装配式建筑构件偏差处理

装配式建筑需要分隔各构件，小型构件，如踏步板：中型构件，如预制楼梯中的平台梁，平台板：大型构件，如预制整个楼梯等，由工厂生产，然后运送到现场进行吊装拼接，不可避免发生一些碰撞、弯曲破坏，导致构件尺寸的偏差，影响施工质量。

装配式建筑在安装过程中尤其注意外露钢筋的位置、长度以及垂直度，因为钢筋是建筑构件的主要受力点，且外露钢筋的搭接关系着整个建筑的整体性能的优劣。国家标准规定：钢筋中心位置的允许偏差为+3mm，外露长度为+10mm。但正是因为这样的偏差，若建筑面积较大，会影响建筑预留孔洞的空间，严重时可影响建筑构件的搭接，出现质量问题。现阶段利用BIM技术可以很好地处理这些问题。定期将现场施工数据（注明偏差值）通过RFID技术输入BIM平台中，评定施工质量，并根据BIM平台反馈的真实信息，利用VR（Virtual Reality）技术，模拟真实的拼接状况，将形成的误差反馈到结构设计当中，结构设计人员根据得到的信息，进行偏心等计算，验算是否能够达到结构的质量要求及外观要求。

1.4装配式建筑构件碰撞处理

装配式建筑构件由工厂到施工现场，通常需要进行长距离运输，运输时需要将大型構件进行分割，运至现场进行吊装、拼接。在吊装之前需检查各类构件的类型、编号及外形尺寸等，并将相应信息植入RFID芯片，全程监控。在传统建筑构件拼接过程中，不可避免地就会发生一些构件碰撞，主要是因为：

①各种设计软件之间的数据输出格式不能相互运用，建筑、电气等施工人员按照各自施工图进行施工，可能导致构件受力薄弱位置放置荷载较重构件，影响结构的正常使用。

②建筑结构允许偏差造成的碰撞。例如，梁和柱子的搭接问题，预制构件预留外漏钢筋进行搭接，浇筑混凝土加固。但是，由于施工中偏差的存在，可能会导致结构安装放线时产生碰撞。

③建筑安装施工顺序造成的碰撞。大型构件在现场安装时，作业空间较为狭窄。

上述碰撞问题，现阶段利用BIM可以提前做出处理，减少不必要的碰撞发生。

①BIM可通过仿真模拟建筑外形、结构、给排水以及电气施工真实信息，形成三维立体构成图，在施工前，通过navisworks软件进行碰撞检查，一旦发生碰撞问题，可以及时反映给设计单位，各设计专业可以针对这一个模块进行协调商讨，提出较为合理的解决方案。

②结合RFID芯片，根据施工进程，向BIM同步输入吊装、安装的施工现场信息，针对出现的偏差现象及时作出分析，调整。

③利用BIM4D技术，对装配式建筑施工程序进行演示，根据模拟情况，预留相应的孔洞，避免后期钻孔对建筑造成的损伤。

2提出建议

对于装配式建筑，在工厂需要进行大量建筑构件的预制，在施工现场需要对各种预制建筑构件进行吊装和拼接，如中、大型墙体、柱子、梁等的吊装和拼接。无论在构件预制的工厂，还是现场的施工吊装、拼接，都很容易发生人员伤亡等大型事故。因此，装配式建筑队作业人员素质要求较高。为了减少伤亡事故的发生，可以通过BIM技术中的VR虚拟现实，在建筑作业前对作业人员进行装配式建筑的全面安全教育。

此外通过一系列三维软件构建装配式建筑的综合模型，形成可识图的视觉效果，然后利用VR技术，通过施工人员自身视觉、听觉、触觉、嗅觉，以及其形体、手势等，参与到建筑施工信息处理的环境中去，身临其境。这样不仅能让施工人员切实的体验施工环境，掌握施工要素，而且VR技术可以模拟出一些施工中错误范例及产生的不良后果，给施工人员予以震慑，提高施工质量。

3结束语

装配式构件在上世纪建筑设计中未被广泛应用与其自身的造价高有一定的关联。据统计，装配式建筑的造价，平均每平米要比现浇建筑贵200到300元左右。而造价成本主要依托生产规模，只要建设量达到一定的规模，生产部件工业化大批量生产，成本就会总体降下来，因此要把握“一带一路”这个契机。通过BIM技术，充分展示装配式结构在建筑结构选择上的优势，形成一定的规模，不仅大大减少施工时间，提高效率，而且降低造价，成为性价比较高的建筑形式。endprint