装配式建筑中BIM技术的应用研究

严 伟

（湘潭规划建筑设计院有限责任公司，湖南 湘潭 411100）

目前，经济发展带来的负面问题越来越严重，如资源匮乏与环境污染等。 对于传统建筑业， 由于资源利用率较低，且污染严重，时常受到人们的诟病，而装配式建筑以其污染少、效率高等优势逐渐得到人们的青睐及重视。对于装配式建筑，其设计能实现系统化、构件的生产制作能实现工厂化、安装施工能实现专业化，以上特点决定了装配式建筑无论是设计、生产还是施工都和传统建筑存在很大差异。近几年，BIM成为建筑业大力推广的技术手段，这从装配式建筑角度讲，通过对BIM的应用，能有效提高实际工作效率，未来将加快这一全新建筑形式的发展。

1 BIM技术对装配式建筑发展的重要意义

现阶段我国很多学者对装配式建筑工程的BIM应用进行了分析，如把这两者结合到一起，通过对具体案例的分析，确定两者是否适用，明确BIM技术在装配式建筑领域主要研究方向；又如在BIM基础上引入RFID，将两者一同应用到装配式建筑工程的施工及运维管理，并提供了完整的系统框架。根据现有研究成果可以看出，BIM可以应用在装配式建筑项目的每一个阶段，包括设计、生产、施工与运维，在不同阶段，BIM都能发挥良好作用，有着不同的应用价值，是装配式建筑发展的可靠技术支撑[1]。

2 装配式建筑工程设计BIM技术应用

对装配式建筑进行设计时，因需要对不同的预制构件实施复杂的预埋预留，所以，不同专业人员必须密切配合。此时可借助BIM技术进行设计平台搭建，利用这一平台使不同专业信息得到快速传递与共享，进而实现对方案的同步设计与修改。通过对BIM和云端两项技术的引入，能使不同专业人员将包含大量信息的模型统一上传到之前搭建而成的BIM平台，然后利用BIM平台具有的碰撞检测和自动纠错等特殊功能，在大量设计信息当中筛选设计冲突，协助不同专业的人员快速找出在设计过程中存在的缺陷；在装配式建筑中，往往有很多不同类型的构件，每一种构件都需要出图，使出图量极大，此时利用BIM技术具有的协同设计，能使一个专业的人员对参数进行修改后，立即同步到其他专业，这能在很大程度上方便方案调整，减少用于方案调整的精力与时间[2]。

除此之外，为不同的设计、技术或管理人员授予方案的管理及修改权限，能促使更多人员切身参与到项目设计中，以自身专业为依据提出合理的建议或意见，这样能有效减少在后期生产及施工过程中的变更，从而提高建设单位对项目设计的满意程度，并加快设计工作效率，有效减少或彻底避免因设计方面的原因导致的成本、资源浪费。以BIM为核心的不同专业协同设计工作流程如图1所示。

图1 以BIM为核心的不同专业协同设计工作流程

BIM的应用还能使设计信息得到完全开放和共享。由设计人员将方案上传至云端后，能直接在云端对方案各项设计信息进行整合，同时建立不同构件的族库。伴随云端中不同族的持续积累，设计人员能对相同类型的族实施对比优化，从而形成模数尺寸与标准形状。通过对族库的构建，能为行业通用规范及标准的建立提供一定帮助。对这些族库进行引用，能使设计人员不断积累设计户型，缩短用于户型设计与调整所需时间，使户型规格更加丰富，进而适应目前的多样化基本要求[3]。

设计人员通过对BIM的引用还能对结构与构件实施精细化设计， 从而避免在施工中产生装配偏差。 利用BIM技术，对不同预制构件对应的尺寸、配筋等参数实施精准的设计和定位。根据BIM模型，设计人员直观了解预制构件间是否契合，同时借助碰撞检测这一特殊功能，对连接节点是否可靠进行细致的分析，避免构件间产生装配冲突，进而防止因设计粗略导致构件无法安装定位或定位偏差较大的情况。

3 装配式建筑构件生产BIM技术应用

构件生产是装配式建筑工程建设重要环节之一，同时也是对设计和施工进行衔接的重要环节。为使构件生产过程中使用的加工信息保持准确，厂家应利用BIM模型对构件信息进行直接调取，并编制完善的生产计划，同时在对构件进行生产时，为施工单位提供进度信息，以保证生产和施工的契合度。

为使构件生产质量达到要求，并实现对建筑工程整体质量的可追溯，厂家应在对构件进行生产时，向不同的构件当中置入包含所有基本信息的RFID芯片，然后利用RFID技术开展物流管理，这样能为构件仓储及运输提供极大的便利。

为使施工进度与质量均达到要求，完成对方案的设计之后，相关设计人员需要对BIM模型涵盖的不同构配件相关信息向厂商共享，使厂商获取所有相关参数信息，这些参数信息都可以采用条形码的方式变成构配件的加工参数，使模型信息和生产系统真正无缝对接，以此提高生产自动化水平及工作效率[4]。另外，在条件允许的情况下，还能利用3D打印技术对BIM模型进行打印，以此加快试制速度，利用这一模型还能对设计方案是否合理进行校验。

4 装配式建筑工程施工BIM技术应用

对预制构件进行生产时，在分类、储存中需要耗费很多人力、物力， 而且容易产生差错。 通过对BIM与RFID的引入，在生产中安装包含构件用途与具体安装部位等重要信息的芯片，使存储验收与物流配送人员均能对构件基本信息进行直接读取，进而对电子信息实施自动对照，从根本上杜绝由于人为因素产生的差错。对装配式建筑进行施工时，可借助RFID对构件信息直接调取，并完成安装位置检验，最终实现保证安装质量，加快安装施工效率的目标。

装配式建筑工程的吊装施工工艺十分复杂，对机械设备的依赖程度很高，对安全保证也提出了极高的要求。开工前，施工人员可以借助BIM技术对施工进行模拟与仿真，通过模拟能及时发现潜在的问题，进而实现流程优化；此外，还能对安全突发事件进行模拟，不断完善安全管理制度与应急处理预案，及时发现并排除所有安全隐患，杜绝事故的发生。随着技术的发展，现在的BIM还能对现场布置进行全面优化，大量减少二次搬运，加快吊装施工效率，缩短工期[5]。

在原有3D-BIM的基础上引入时间和资源可以形成5D-BIM，通过对这一模型的应用，能对整个施工个过程及不同资源实际投入状况进行模拟，形成动态施工规划方案，动态掌握施工工艺方法、施工进度计划安排，以及不同施工阶段的资源和成本实际投入情况。通过模拟还能发现在原规划当中潜在的问题，同时对其优化，防止因考虑不彻底造成的资源浪费及进度拖延。引入5D-BIM后，能帮助技术及管理人员都更好地了解施工安排、资源投入，使管理人员通过模拟对包含方案、资源、成本等在内的各项内容进行优化，最终达到动态管理的目标[6]。

5 装配式建筑工程运维BIM技术应用

利用BIM与RFID搭建而成的工程信息管理平台还能形成对构件与设备的综合运维系统。例如，当有火灾发生时，消防人员可借助信息管理系统相关信息确定火灾发生位置，同时了解火灾发生位置具体材料，进而指定有针对性的灭火方案。另外，运维人员对建筑及设备进行维修时，可在BIM模型中对所有相关信息进行调取，如生产厂家、类型和参数，使维修工作能够顺利完成。

通过对BIM技术的应用，能使装配式建筑在整个寿命周期内都实现信息化，对于运维管理人员，根据不同构件内芯片，直接获取其对应的厂家、安装及运输人员等基本信息。如果在后期产生质量问题，则能将问题直接追溯到生产过程，确定责任归属，避免相互推诿。利用BIM技术还能对项目进行绿色运维管理，同样是根据芯片，对建筑实际使用时的能耗实施动态监测与分析，根据监测及分析的记录能立即找出耗能不合理的地方，并采取有效措施解决。当需要对建筑进行拆除时，还能借助BIM模型确定具备回收利用价值的部分，从而节省资源，避免造成浪费。

6 结语

通过上述分析可知，引入BIM技术以后，能有效提高各阶段工作水平，并使项目从最初的设计到实际使用变得十分紧密，这在现阶段我国建筑开始向节能减排和降低污染方向发展进程中具有十分重要的作用与意义。但为了使装配式建筑能与BIM技术更好地结合，还需要在今后的实践工作中加强完善及磨合，这无疑需要得到从业者的大力支持。