基于BIM 的装配式建筑的智慧建造过程

陈燕友

（广东理工学院）

1 相关的论述

装配式建筑的智慧建造初始起源于智慧城市，在当前阶段，我们还没有对智慧建造这一理论有统一的定论，不过，可以通过智慧城市理解智慧建造的含义，智慧城市通过多种信息技术的融合可以广泛收集到建筑生产周期之内的所有建筑信息，通过这种方式来消除信息孤岛效应，使相关的建筑信息在建筑项目相关参与方之间进行信息共享。

装配式建筑主要指的是将预制的建筑构件直接运输到项目的施工现场，通过特定的构件连接方式所形成的建筑，相比较传统的建筑物而言，建筑的连接方式以及建筑物的稳定性都有着严格的要求。由于BIM 技术自身具有可视化强、协调性好的特点，就BIM 技术而言，是一个强大的数据库信息系统，通过BIM 技术可以使得建筑项目不同的参与方之间实时共享这些建筑信息。所以，将BIM 信息技术应用于装配式建筑具有很大优势。

在本篇文章中，以BIM 技术为主要核心，并且集成了三维激光扫描、物联网技术等应用于装配式建筑生产中，与此同时，通过相关的技术可以广泛收集装配式建筑中的相关信息，从而满足建筑项目各个参与方的相关信息要求。

2 BIM 技术在装配式建筑中的应用

2.1 装配式建筑的设计阶段

对于普通的装配式建筑的设计方式来讲，主要是设计人员通过二维的平面来表达设计师自身的建筑设计理念，然而，传统的二维平面设计仅为简单的点、线、面。并且，对建筑设计师只可以通过简单的二维图纸想象出装配式建筑的具体构件尺寸、建筑中的预留洞口以及钢筋的布置情况，如果在建筑物的设计中采用这种方式，往往会导致建筑设计图纸出现错误，装配式建筑的构件也会出现尺寸偏差，致使建筑施工现场装配的过程中出现困难。

在当前阶段，基于BIM 技术的建筑设计可以为装配式建筑的设计工作提供新的发展思路。通过BIM 技术将建筑、结构、机电以及内部装饰各个不同的建筑专业技术连接起来，基于信息化平台上建立信息化建筑模型，在各个专业的BIM 建筑模型完工以后，可以通过系统的连接、工作集成、服务器的方式将建筑不同专业的模型进行有效的连接，放在同一个BIM 建筑模型当中。接下来，运用BIM 技术中的碰撞检查的方式检查建筑中不同专业的各个碰撞点，对于建筑设计师而言，通过所发现的碰撞点查询，将具体的细节图片进行放大定位，从而便于设计师找出设计的错误点进行改正[1]。除此之外，为了达到精益化的设计目的，可以将内装前置到前期的设计阶段，在内装设计完成以后，可以将内装设计的模型直接导入到设计信息中心，在完成样板间的虚拟设计以后，还需要将进行可沉浸式体验，最终让设计人员体验自身的设计成果。

2.2 装配式建筑的生产阶段

以往传统的预制构件的生产加工是通过二维图纸完成的，并且通过设计人员所提供的二维图纸进行设计的交底。另外，预制构件的生产人员会依据所提供的构件生产图纸加工以及生产预制构件。通过这种方法不仅无法保证预制构件的科学性以及合理性，与此同时，也无法有效确保预制构件的质量。如果采用基于BIM 技术的设计方式进行预制构件的技术交底工作，可以使用三维立体的方式向预制构件的生产人员进行技术交底，可以向预制构件的生产人员直观的展现所设计的成果。通过BIM 技术，从不同的方向观看预制构件的设计效果。三维可视化的BIM 技术在装配式建筑中可以帮助预制构件的生产人员及时地查询到预制构件的相关信息。目前，设计人员主要使用的设计软件有CAD、REVIT 等等，设计人员所使用的这些软件，具有良好的信息携带能力，还具有很好的二次开发能力。通过软件的二次开发，可以将建筑设计成果及时的转化为数字化的生产单，并且，也可以将这些数字化的生产单直接传输到预制构件的生产厂家进行生产。

当装配式建筑的预制构件完成生产以后，通过三维激光扫描以及人工检查的方式对所生产的预制构件进行检查，对预制构件的尺寸和质量进行检验。对于预制构件的生产管理人员来说，可以通过手持的阅读器或者扫描设备及时的更改预制构件的状态。除此之外，在生产管理信息中心也会显示预制构件的具体状态，例如已经完成、未完成生产、生产中等等。通过BIM 信息技术还可以有效的追踪预制构件的质量。另外，还能够通过预制构件的信息后台管理中心查询预制构件的质量情况以及质量检查人员信息等等。

当装配式预制构件完成生产以后，对于预制构件的运输车辆信息进行系统录入，此时，在预制构件生产管理中心中的信息状态步进到运输中，对于装配式建筑的施工方来说，也可以通过BIM信息平台及时的了解预制构件的生产以及运输情况，从而可以根据BIM 信息平台所提供的这些信息及时的安排预制构件的装配施工工作。

2.3 装配式建筑预制构件的现场施工装配阶段

预制构件的装配式阶段是最为重要的施工阶段，同时也是建筑设计转化为建筑实体的阶段。针对装配式建筑项目的业主以及施工单位来说，关注的重点在于装配式建筑物的装配质量。通过BIM 技术，可以为装配式建筑下的施工提供一定的质量保证。

建筑项目的实际施工进度是按照事先计划好的施工进度进行项目施工。在建筑物的施工过程中，采用人工记录的方式，按照月、季度、年的方式记录施工进度，控制施工进度以及安排后续的施工计划。然而，如果采用BIM 技术控制装配式建筑的施工进度，可以选择最佳的方案进行施工，并且通过比较不同施工方案的优缺点优化施工方案。运用BIM 技术可以将具体的施工进度直接导入软件当中，并且与预制构件进行连接，在三维的空间上增加时间的维度，从而可以构成一个4D 的BIM 空间。通过这种可视化的方式进行技术交底，可以使用动画的形式向预制构件的生产人员展示模拟效果。从而通过这种展现空间与时间的关系，方便设计人员以及预制构件的生产人员及时的发展问题并且解决问题。

当生产的预制构件进入施工现场时，装配式建筑的施工人员可以使用阅读器或者手机的移动客户端进行预制构件的检测接收。在后台的数据库当中，可以及时的修改预制构件的信息状态。当预制构件完成现场装配施工以后，对于现场的装配式施工技术人员来说，可以通过移动端来查看预制构件的装配安装情况，同时，预制构件的查看信息就会及时的发送到后台和检测人员的移动端，对于预制构件质量检测人员来说，可以实现对于预制构件的检测，完成对预制构件的验收。

3 应用案例分析

厦门天语舟雷达工程—装配式幕墙（见图1）。不仅仅是一些规则性的建筑幕墙结构可以进行一些工厂化生产以及装配式施工，一些比较复杂的建筑幕墙表皮也可以实现装配式施工。图1 是厦门天语舟雷达工程所使用的550 种双曲面实现复杂船状外型。

图1 CRC 面板定位点坐标总图

厦门天语舟雷达工程位于福建厦门，项目的建筑高度超过400m，总的占地面积约为10 万m2，项目的总的投资金额达到了2.7 亿元，这个项目是厦门气象现代化建设项目。

厦门天语舟雷达工程中运用了BIM技术，并且在进行施工时，也已经建立了与现场一致的虚拟模型，并且对于每一个幕墙单元进行了图纸深化，在深化中进行了图纸的修改，通过这种方式，在最大程度上保证了复杂的装配式建筑模型得以完整的展现出来。在安装玻璃幕墙的过程中，需要首先进行安装幕墙下的模拟工作，通过这种方式，可以有效的解决幕墙安装与土建钢结构之间的矛盾，从而可以在最大程度上确保工程的顺利施工。除此之外，还可以利用优化以后的幕墙单元，生成装配式构件清单，并且将清单及时的下发给工厂进行生产，通过这种方式，可以有效的控制幕墙的生产以及建造成本，从而可以进一步实现对于幕墙的全方位信息掌控，有利于幕墙的安装。