装配式建筑绿色施工中BIM技术综合应用研究

摘 要 建筑信息模型（BIM）是以工程建设为对象的一项新兴的工程实施（技术）理念，具备三维可视化、协同作业、数据共享、全生命周期和数据继承等较为突出的特点。基于装配式建筑绿色施工理念，分析BIM在新工艺、新技术应用过程中以及在方案优化设计、施工准备、施工管理中的综合应用。结果表明，BIM技术的有效应用，能够在施工过程中发挥积极成效，有效提高施工效率和项目建设管理水平。

关键词 BIM;装配式;绿色施工;效率

引言

近年来我国建筑行业的发展速度加快，装配式建筑物作为工业化中的典型结构形式，已经成为建筑施工中的全新模式，但是，目前在装配式建筑施工的过程中，受到诸多因素影响还存在环境污染与资源浪费等问题，对其可持续发展造成不利影响。因此，在装配式建筑施工发展的过程中，应积极引进绿色建筑理念，遵循节能环保的工作原则，发挥先进技术的积极作用，为后续的可持续发展夯实基础[1]。同时BIM技术在一定程度上能够提高装配式建筑劳动效率和施工质量。

1BIM技术概述

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是面向工程建设的新兴工程实施技术，是实体工程的三维化展现、数字化表达，是保证各专业协同作业的统一公共数据条件，是各分析软件的公共载体，是可以进行工程全生命周期管理的信息数据基础[2]。

在BIM设计阶段，主要通过三维设计软件（如Revit，Bently，Catia等）对工程进行三维模型设计及参数数据确定，同时采用工艺、结构、机电分析软件等进行辅助设计、碰撞检测、荷载计算、造价分析等，最终确定满足要求的工程设计方案。当前应用较为广泛的是工程三维设计、碰撞检测、设计方案的可视化数值分析等。

在BIM施工阶段，应用BIM设计成果，结合工程施工阶段的主要特点，进行BIM施工应用，对工程施工进行有效的指导和管理;当前应用较为广泛的是三维设计方案展示、三维化信息管理、虚拟建造、施工工艺三维动态展示等。

2装配式建筑PC构件优化设计

装配式建筑中，PC构件的应用较为常见，也是最容易诱发环境污染、资源浪费的部分，在此情况下，就应该优化PC构件的优化设计，采用有效措施解决问题。要求按照现场的具体吊装位置、塔吊设备的吊装能力等适当的减轻预制楼梯的重量，并将预制阳台改变成为叠合的阳台，在降低预制构件重量的情况下，减少原材料的使用数量，同时还能有效的预防出现质量的通病。需要注意的是，预制楼梯部分、飘窗部分、空调板部分与阳台部分的过程中，要求结合外墙的保温厚度、空调位置和百叶的尺寸等因素，正确地进行预制处理。深化设计的工作中，应该将CAD技术与BIM技术应用其中，优化建模处理，在预制PC构件的每个安装节点，均需要建模，通过精密的方式提升设计精确度，预防土建与安装工作的协同问题，同时还能形成施工可视化的模式，有效的控制工程建设质量，预防出现返工现象或是原材料浪费的问题，形成节能环保的工作机制。

3装配式建筑绿色施工中BIM技术的应用意义

装配式建筑中采用绿色建筑的理念，应该积极采用先进的BIM技术，将BIM-CICS理论融入其中，构建出计算机集成制造系统，搜集各种装配式建筑工程的数据信息与设计内容，并将各种信息有机整合，形成智慧建设的理论模式，将BIM技术的三维建模功能充分发挥出来，通过各种技术的应用，可建立相应的装配式建筑施工总体模型，明确是否存在能源或是资源浪费的问题，并提出具体的整改建议与意见，有效解决当前的能源浪费问题，达到最终的节能环保工作目的。

4BIM在装配式建筑绿色施工中的综合应用

某污水处理厂提标改造工程对象为专业地下污水处理设施，设置了地下两层结构。上层为空箱结构，作为巡视操作层，下层为水池结构，空箱顶板上覆土约0.5～2.0m，进行绿化，形成大片绿地景观。结构内含有生物反应系统、高效反应系统、深度处理系统，同时包含鼓风机房、配电房、泵房等。基坑开挖总面积约15万m2，基坑尺寸263m×289m，东西向最长处约289m，南北向最宽处约263m。基坑平面形状总体呈矩形，基坑开挖深度12.8～15.8m。

4.1 BIM在方案优化设计中的应用

项目顶板区域设计采用预制装配式叠合板+预制梁，梁节点处采用现浇模式。通过BIM建模发现，鉴于结构荷载需要，结构配筋导致主次梁与柱子相交节点处钢筋过密，混凝土骨料无法通过，现场浇筑及振捣无法到位，施工难度大，质量难以保证[3]。项目通过BIM建模，优化节点处的配筋方案比选，采用节点预制方式，将方案优化为顶板区域，采用预制装配式叠合板+现浇梁，主次梁预制节点与预制装配式顶板。通过工程实体外采用与原设计1∶1等比例大小的构件建造3m×2m单跨的实验结构，对构件进行压载试验。实验数据表明，优化后的设计方案相关结构荷载满足原设计方案要求，效果良好。通过BIM模拟建设方案中相关构建的吊装等施工过程，提前发现了施工中存在的難点，对难点进行针对性方案优化。鉴于吊装的难度，优化预制节点构件，在保证质量的前提下，取消叠合板四边胡须筋，增加挑梁，从而方便了吊装，缩短了工期，效果显著[4]。

4.2 BIM在施工布置中的应用

项目中设计规模25万t/d，工程涉及50万m3的土方，施工区域平均落深14m，施工过程中有大量的工程车辆进出场地，在有限的施工时间内，预计每小时有45车次的通行频率。因此，合理布置施工现场和进出通道，将对工程施工效率产生重大影响。项目在施工布置前期，利用BIM模拟现场设施布置，合理设置入坑通道和施工便道;结合场地和便道设置，布置各项工种的加工区域，促使场地整体布置更加合理，施工过程更加流畅。

装配式建筑绿色施工过程中预制构件的进场速度、预制构件的堆场设置、构件短驳及吊装等，都将影响工程的施工效率。通过BIM模拟建设，结合塔吊的覆盖范围，预先设计合理的预制构件堆场布置方案，提高场地利用率，减少了二次搬运。对场地布置进行模拟，合理规划了施工材料临时堆场及加工场地。钢筋、模板及预制构件等结构材料堆放在拟建建筑物外沿施工道路侧，施工时配备一台25t汽车吊配合施工。

在前期施工策划阶段，通过BIM建立施工临时设施用地的规划模型，更加直观地对比选择最优化布置方案，充分利用大临场地，保障工程需要。通过BIM模拟还建立了各施工阶段不同场地的布置模型，有效结合工程进展，合理布置施工设施、设备，划分工作区域，保证了施工需求，提高了工作效率。

4.3 框架结构梁柱节点连接

框架结构梁柱节点的连接方式一直是装配式建筑设计中首先要解决的问题之一。因为梁柱节点处钢筋密集，预制构件钢筋避让困难，且后期浇筑混凝土也容易不密实，因此，本项目中梁柱节点连接方式采用键槽式连接方式，即预制梁端预留键槽，键槽内现浇混凝土，通过键槽内钢筋与框架柱连接形成整体，该连接方式简单有效，但是在实际中如何实施应用，采用BIM技术对该节点进行模拟。

通过BIM技术模拟装配式构件预留钢筋和现浇部位钢筋的位置关系和链接，提前优化设计方案，减少了施工过程中的构件错位和碰撞。

采用BIM技术进行设计，需要对复杂的节点优先进行三维模拟，分析其可实施性，然后决定节点形式，根据施工图传递的模型，直接进行构件深化设计，保证了数据传递的正确性。同时，还将BIM应用到立面深化设计中，装配式建筑的立面需兼顾装配式标准化的特点，因此，选用三维模型模拟立面效果，更加直观，更加准确。

4.4 BIM在施工管理中的应用

预制装配式建筑绿色施工，要遵循绿色理念，采用预制装配方式，减少工程结构施工时的模板使用，减少支撑排架的搭设，增加机械施工作用，减少劳动力的使用，实现在建设过程中人力资源、物力资源的节约，减少对周围环境的影响。

在BIM施工阶段，结合工程施工阶段的主要特点，利用BIM的三维设计方案展示功能、施工工艺三维动态展示功能、模拟建造等功能，直观展示相关施工细节。在装配式施工过程中，施工的重点及难点通过BIM模型，实现对施工人员及管理人员进行有效的技术交底，提高施工效率。在项目施工中，现浇柱柱顶预留插筋定位和柱梁节点顶部灌浆是该工程阶段的难点，通过BIM模拟预制构件吊装的施工流程、柱梁节点顶部灌浆流程、模拟盘扣式支撑体系搭设过程，精准又直观地展示了该阶段的施工全过程，并针对工程施工中的重点及难点进行了反复研讨和交底，减少了吊装中的误差，提高了吊装的精确性和安全性，从而提高了施工效率，减少了施工成本。

5结束语

绿色建筑背景之下，装配式建筑工程施工的过程中，应遵循科学化、环保性的工作原则，将先进的预制PC构件生产技术、BIM技术等融入其中，节约能源的消耗量，有效地降低成本费用的支出，强化各方面的绿色环保工作力度，将绿色施工技术与理念的优势充分发挥，以此提升整体工程的施工建设效果和水平，达到预期的工作目标。

参考文献

[1] 张孟阳.BIM技术背景下绿色建筑与装配式建筑融合發展的趋势研究[J].建筑工程技术与设计，2019，（20）：13.

[2] 马祥.BIM技术背景下绿色建筑与装配式建筑融合发展的趋势研究[D].山东：青岛理工大学，2018，（45）.

[3] 陈慧群.BIM技术在建筑施工中的应用实践分析与研究[J].居业，2018，（5）：11.

[4] 曹新颖，晏阳芷，暴颖慧，等.基于BIM的装配式建筑信息协同研究[J].建筑经济，2019，（9）：85-89.

作者简介

杨龑（1992-），学历：本科，助理工程师，研究方向：装配式建筑工程设计。