基于BIM的装配式建筑智慧建造应用研究

刘喆，周瑞

（吉林建筑大学经济与管理学院）

1 引言

装配式建筑自20世纪4、50年代便出现在我国建筑业中，虽然，在一定时期内得以迅速发展，但是，由于工业化的水平低所造成装配式建筑面临漏水、抗震效果差、拼接不严实等问题，导致装配式建筑迅速被现浇技术所代替。随着绿色环保、劳动红利的消失，装配式建筑在此被提上日程，自十八大以来，我国一直鼓励BIM技术与装配式建筑相结合，虽然解决一部分问题，但并没有实现多种信息技术融合的效果。

2 相关概述

智慧建造理念起源于智慧城市，目前，对于智慧建造并没有形成统一的定义，通过智慧城市可以理解智慧建造是通过多种信息技术的融合及时收集到建筑全生命周期内的信息，以消除“信息孤岛”，使得信息在相关项目参与方手中得以及时流转[1]。

装配式建筑是通过构件预制生产然后运输到工地通过可靠连接方式组装而成的建筑，对于建筑物的连接和稳定性有更高的要求，BIM技术具有可视化、协调性等特点，其本身就是一个强大的数据库集成建筑项目相关的信息供建筑全生命周期内的项目参与方使用。因此，BIM技术应用于装配式建筑中有很大的优势。

本文以BIM技术为核心集成三维激光扫描、物联网技术应用于装配式建筑中可以及时收集到装配式建筑相关信息，满足项目参与方的要求。

3 BIM技术在装配式建筑中的应用

1）设计阶段

传统的装配式建筑设计通过二维平面的方式表达设计师的设计理念，但是，二维设计的方法只是单纯的点线面，相关人士通过二维图纸想象出预制构件的尺寸、预留洞口和钢筋的布置，这不仅会导致设计出错也会导致预制构件加工出错，工地装配时难以施工。

基于BIM技术下的设计为装配式建筑设计提供新的设计思路，建筑、结构、机电、内装各个专业通过BIM信息化平台建立本专业的信息化模型，设计完成之后通过链接、工作集或是服务器的方式将各个专业的设计模型集成在一个模型中，然后，通过碰撞检查的方式查看碰撞点，设计师可通过碰撞点查询ID和图片展示及时定位到设计出错的地方，便于迅速修改。为了达到精益化设计可将内装前置到设计阶段，模型设计完毕后导入到VR虚拟设计平台中，完成虚拟样板间的设计与此同时可沉浸式的体验设计成果[2]。

2）生产阶段

传统的预制构件加工是通过二维图纸完成设计交底工作，生产人员根据经验或图纸的理解完成预制构件的加工。这种方法不具备科学性，也难以保证预制构件加工的质量。基于BIM的设计交底可通过三维立体的方式直观的向生产人员展示出品成果，以不同的视角观看预制构件设计效果，BIM技术不仅提供三维可视化的方式，也可使生产人员查询到预制构件的相关属性信息如几何信息和非几何信息。

目前，主流的设计软件有Autodesk旗下的Revit、Bentley、Catia等，这些核心建模软件不仅具备良好的信息携带，还具备良好的二次开发能力。通过二次开发，将设计成果转换成数字化加工所支持的生产单，将该生产单传输到工厂管理中心便可实现自动化生产。

在生产结束后，通过三维激光扫描或人工检查的方式确定预制构件的生产质量，生产管理人员可通过手持阅读器或移动端扫描RFID芯片或二维码便可更改预制构件的生产状态，此时，后台数据库中便会显示预制构件的当前状态如已完成生产、未完成生产、生产进行中以及质量。信息化技术不仅提供及时的信息收集能力，还提供质量追溯能力。通过后台数据库可查询到预制构件的质量状态及质量检查人[3]。

预制构件生产完成之后，运输预制构件的司机输入运输车辆的车牌号、司机姓名联系方式等基本信息，此时，后台数据库中预制构件的信息即变为运输中，通过BIM信息化平台施工方，可及时查询到预制构件的运输状态，更好地安排预制构件的接受工作。

3）装配阶段

装配式阶段是装配式建筑全生命周期中最重要的阶段，也是设计转换成实体，虚拟转换成现实的阶段，业主和施工单位在这一阶段更关心进度和质量等问题。以BIM为核心的信息化技术为装配式建筑装配过程提供广阔的空间。

传统的施工进度控制是按照已制定的施工进度安排实际施工，在施工过程中，以人工的方式按照月、周、季度或者形象工程记录实际施工进度，做好进度计划控制，通过BIM技术下的施工进度具备方案比选、虚拟建造及漫游等。以Naviswork软件为例，将做好的施工进度计划导入到软件中与构件进行关联，在三维空间的基础上增加一维时间进度形成BIM4D，可视化的方式可有效的进行施工技术交底，以动画的形式更好地展示空间与时间上的关系，提前发现问题。[4]

在预制构件进场时，项目相关人员通过无限阅读器或移动端APP完成预制构件的接收工作，此时，后台数据库便会修改预制构件的相关状态信息。在施工完成之后，技术人员通过移动端确定安装完成，相应的信息便会发送的质量检查人员手中，质量检测人员对预制构件完成验收工作。

4 总结

装配式建筑是复杂的建筑系统，需要以信息化技术为支撑，以BIM技术为核心贯穿于装配式建筑全生命周期中。BIM具有强大的数据集成功能，但是，对于预制构件的及时追踪能力相对匮乏，因而需要结合三维激光扫描、物联网等技术完成预制构件的追踪。