BIM技术在装配式建筑中的应用研究

陈丽，徐斌

（绍兴职业技术学院）

1 引言

为使全国建筑业可以绿色健康持续发展，国家相关部门出台了各种关于大力推广装配式建筑的政策，并加大政策的宣传力度，这些政策从国家层面为装配式建筑的发展奠定了良好的基础。建筑信息技术是发展装配式建筑必要的技术支承。BIM技术在装配式建筑中的应用，通过BIM技术对装配式建筑进行全专业一体化设计，实现数字化生产、智能化建造、装配化施工、一体化装修以及信息化运营等。在保证建筑质量的同时，提高建设效率，有效降低建设成本，有效节约建设资源，有效控制环境污染，从而促使整个建筑业的绿色、健康发展。

2 相关概念

2.1 BIM技术

BIM即Building Information Modeling，是技术的一个集成平台。通过该技术集成平台，组建一种多维的信息模型，使建设项目的所有参与方参与规划、设计、生产、施工、装修、管理和运营等阶段，从根本上改变了从业人员依靠符号文字和形式图纸进行项目建设和运营管理的工作方式。在工程的各个阶段做到可视化模拟以及数据化、信息化描述，同时各个专业之间协同工作。预先模拟复杂节点连接，检测碰撞等全新运作，实现了在建项目全生命周期内提高工作效率和质量、减少错误和降低风险的目标。整个建筑产业链的完善，为实现装配式建筑提供了一定的技术支撑。

2.2 装配式建筑

装配式建筑是指建筑的结构系统、外围护系统、设备与管线系统以及内装系统的全部构件或部分构件采用预制形式，然后把各个预制构件运输到施工现场，通过可靠连接各类预制构件而建成的建筑。装配式建筑是具有设计标准化、生产工业化、施工装配化、装修一体化和管理信息化“五化一体”的建筑。装配式建筑减少了施工现场的浇筑作业量，有效节约了劳动力资源，施工现场干净整洁，符合绿色建筑的要求[1]。装配式建筑是一次产业变革，从传统的分割式模式转型升级为全产业链系统模式。

3 BIM技术在装配式建筑中的应用举例

3.1 国内应用情况

在大数据时代发展趋势下，建筑信息化与装配式建筑互融发展，依托信息技术集成平台，区别于传统建筑业的操作模式，实现建筑产业链共享信息平台，推动装配式建筑的健康发展。例如，绍兴某政府项目为钢结构装配式建筑，建设方在项目中采用BIM技术对项目的各个阶段进行信息化管理。通过BIM平台进行可视化模型建设，复杂节点进行模拟预拼装，再把模型数据输入生产车间设备，模型数据化直接导入生产设备，避免了人为输入易出错的情况发生，而且生产出来的构件都有二维码标识。当构件运输到施工现场后，施工人员可以通过云端平台扫描构件上的二维码，获取构件设计、加工和运输信息，控制构件质量，提高施工进度。又如赵巷镇地块商品住宅项目，通过BIM技术进行施工流程的方案模拟并进行优化设计，PC构件内的钢筋提前做碰撞检测，以减少钢筋的浪费。PC构件之间预先进行可视化模拟拼装，实现各PC构件之间的无差错安装。通过协同平台，机电模型与结构模型进行碰撞检查，修改后实现优化出图[2]。

3.2 国外应用情况

美国的住宅建设以极其发达的工业化水平为背景，具有各产业协调发展和劳动生产率高的特点。美国住宅使用的构件和部品的标准化、系列化、专业化、商品化和社会化程度很高，几乎达到100%。美国住宅的主要结构形式有木结构、混合结构和轻钢结构，其结构形式推动了工业化的迅速发展。2012年，美国建筑企业采用三维协同设计比例值达到71%。美国政府通过颁布一系列BIM指导与实施标准推动BIM技术应用于工业化建筑中[3]。日本的工业化住宅主要通过政府强力推进实现，大力推动住宅标准化建设，建立优良住宅部品认定制度等。日本住宅主体结构以预制装配式混凝土PC结构为主，在多层住宅中大量采用钢结构集成住宅、模块化建筑和木结构，实现了住宅的高度装配化和集成化。2008年以来，BIM技术被应用于建筑业的可视化和三维协同设计中[4]。

4 BIM技术在装配式建筑全生命周期中的应用及方法

4.1 BIM技术与标准化设计

通过BIM技术建立装配式建筑预制构件库的BIM模型，以数字和图形形式表示这些构件的信息，用BIM平台进行智能化控制：根据装配式建筑部品部件的用途和使用位置进行分类，统计数量和规格，逐步形成标准化的预制构件库[5]，为标准化设计积累素材。BIM技术还可通过可视化设计和信息化管理对装配式建筑中的预制构件进行精细化拆分设计，对预制构件的类型和数量进行优化设计。

通过协同设计使各专业在同一平台上预先进行可视化模拟建造，使建筑中各类管线铺设、结构高度和室内环境等相互协调，避免碰撞，提前打通装配式建筑全产业链。

4.2 BIM技术与工业化生产

BIM信息化技术把装配式建筑的预制部品部件以图形和数据化信息导入工厂自动生产设备中。设备可以自动生成构件材料清单和下料单等，并通过可视化表达帮助工人更好地理解设计意图。通过BIM技术的应用，可以缩短构件生产循环时间，使“拉动式生产系统”成为可能。通过BIM技术的应用，还可以降低工厂优化和深化设计费用，增加自动化设计和分析软件的使用，加强生产质量控制和设计协调，减少返工。

4.3 BIM技术与装配化施工

通过BIM平台提前对项目进行施工组织设计，以立体模拟形式，对施工过程中的各个环节进行施工顺序和施工进度的模拟，解决施工过程中的“硬冲突”“软冲突”“逻辑冲突”，减少设计协调错误。例如，在两块墙板之间进行现浇作业时，由于钢筋间距过小，要通过BIM技术模型预先进行模拟施工，进而解决混凝土内预埋管线空间的问题。

5 结语

将BIM技术应用于装配式建筑中，使其全方位参与项目建设前期、设计、生产、施工以及后期维护。

1）建设前期

使建设方较准确地把握项目的可行性，利用前期模型确定项目的建筑性能和提高项目质量。

2）设计阶段

通过BIM技术更早和更精确地进行可视化设计，避免低级错误的发生，随时生成与模型一致的二维施工图。各专业之间相互协作，降低图纸错误，提高设计质量。

3）生产阶段

利用设计模型进行预制构件生产，快速修改设计变更内容，在施工前及时发现设计错误和遗漏。

4）施工阶段

通过BIM技术完成的建筑模型是建筑的真实反映，可以对建筑施工进行总体计划，提高工作效率，保证工程进度，使高水平的施工技术运用到复杂的项目中，同时增强设计与施工之间的联系。

5）项目建设后期

BIM技术可以改善设备信息移交方式，为其提供良好的设施运营和管理平台。

BIM技术在装配式建筑中虽然已经有了一些发展，但仍存在一定的缺陷，主要表现在以下方面：

①顶层制度设计相对滞后，装配式建筑与BIM设计结合的发展目标、重点任务和政策措施仍需完善；

②相关标准规范有待健全；

③技术体系有待完善，目前迫切需要总结和梳理成熟的可靠技术体系，总结国内典型工程的经验；

④人才紧缺，由于这种建设模式相对来讲发展时间不长，目前，无论从设计、生产和施工等各环节都存在人才不足的问题，严重制约了新技术的发展。