BIM技术在装配式建筑中的应用研究

詹 能，金长宏

(安徽建筑大学，安徽 合肥 230022)

建筑行业作为支柱型产业，已然彰显出鲜活的发展动力。然而，结合我国建筑业发展现状来看，劳动效率低下、资源消耗率高、管理方式不合理等问题依然非常突出。装配式建筑理念的实施能够极大的提高劳动效率以及施工质量，并且在一定程度上能够缩短工期，而BIM技术的引进为我国建筑工程的实施提供了新的选择，同时也加快了装配式建筑的普及并为其提供了切实可行的技术支持，近年来，中央以及各地政府接连出台相应政策明确推动建筑工业化的发展，使国内装配式建筑进入了快速发展时期，相关行业内从业者也逐渐发现装配式建筑中所存在的巨大价值，纷纷投入到该技术的应用发展中去，但是仍旧存在一部分从业者对于BIM技术在装配式建筑中的应用方法一知半解。本文旨在结合现有的信息资料，对BIM技术在装配式建筑中的应用及可行性展开系统的讨论，为行业从业者提供切实可行的参考依据。

1 BIM技术与装配式建筑

1.1 概念

BIM技术能够对建筑工程中出现的种种信息进行系统化处理。详细来看，BIM技术就是运用现代化技术，在建设工程项目实际开工之前，收集相关有效信息，明确该工程项目的用途以及相关参与的要求，将工程项目运用BIM技术在电脑中虚拟建立出三维信息化模型，并根据要求针对信息化模型进行相关的应用分析，制定出相对应的施工、设计方案。而所谓装配式建筑,就是将建筑所需要的的构配件在工厂中进行预制加工，提前做好各构件之间的连接点，采取合适的连接方式，随后运输到施工现场进行实际拼装，从而来替代传统的建筑模式，在现代工业技术迅速发展的环境下,合理设计，预制构件连接点安全可靠，可以实现将建筑进行成套拼装，批量化搭建，具有效率高，质量好，精度高等优点。

2 BIM技术在装配式建筑中的应用可行性

2.1 BIM技术有助于加快装配式建筑模型的试制

装配式建筑是具有创新性的建筑项目，其在发展过程中带来了诸多衍生产品，为建筑行业的发展注入了动力。而将BIM技术运用在装配式建筑工程之后，能够有效的加快建筑模型的试制速度。具体体现在三个方面：一是传统的装配式模型试制方法下，需要耗费大量的时间进行试验和分析，经过繁琐的流程后才能确定最终的模型。而运用BIM技术，只需要通过电脑和专业软件就可以实现可行性分析，选择最合适的试制方案，大大降低了成本，提高了效率。二是在模型的试制过程中，通过运用BIM技术，能够充分在计算机虚拟建模的过程发现很多细小的误差与不合理之处，确保最终模型的精准度和科学性，这在现代建筑领域中是尤为重要的。三是与其他诸多的技术相比，BIM技术操作简单，弹性大，能够将诸多设想落实到实际中，择优选择最佳的方法。

2.2 BIM技术有助于节约变更成本

与传统建筑工程相比，运用BIM技术可以在前期设计阶段，将土建与机电图纸转换为三维建筑模型，并针对建立的模型进行碰撞模拟，对于检测出来的碰撞点进行分析处理，人为合理分析出哪些为硬碰撞和软碰撞，筛选出合理有效的碰撞点，针对于这些机电与土建之间的碰撞点对图纸进行相对应的修改，提前将碰撞点所在位置预留出合理大小的洞口，这样就可以在实际施工工程中节约出对应的变更成本，做到事前控制。现以某小学板洞口为例，参考某地产项目板开洞经济指标，如表1所示，针对于检测出来的碰撞点进行经济效益分析。

表1 某地产项目板开洞经济指标

通过分析某地产项目结构楼板，不同板厚以及不同的洞口面积，单个楼板洞口施工所需要的费用，计算出平均每个洞口开洞所需要的费用，即平均单价为995元，针对于表1得出的经济指标，对某小学进行BIM应用经济评价，总碰撞点为563个，在BIM软件里将土建机电模型合并之后，机电管道与土建模型所发生碰撞之处，将其进行扣洞，以便于直观展示出来，如图1所示，最终通过上述模拟结果计算得出节约成本总价为560,185元。

图1 某小学项目revit土建机电合并模型扣洞前后对比图

3 BIM在装配式建筑中的应用

3.1 施工准备阶段的应用

不同于传统建筑工程，从技术的角度来看，装配式建筑工程对于技术的要求更高。正因如此，在技术的层面上可能暴露的问题就更多，例如：构件安装顺序错误、构建位置装配不合理等。在预制钢筋混凝土构件的安装中，常常出现套筒位置不对齐等问题，而这些问题也无法通过传统的方法加以改善，其造成的不利影响也在一定的程度上会产生连锁反应。运用BIM技术，通过建立BIM三维模型的方式，使得施工方在正式施工之前，就对装配式建筑工程中可能出现的种种问题作出预判，并据此不断优化设计图纸，从根本上降低建筑施工的风险。详细而言，BIM技术在装配式建筑施工准备阶段的应用如表2所示。

表2 BIM技术在装配式建筑施工准备阶段的应用点

在施工准备的前期、过程中以及后期，BIM技术都发挥着重要的作用，既能够分解施工计划，预测劳动力、材料及资金消耗，也能够区分具体的施工环节，提高装配式建筑工程施工的规范性。此外，在施工准备的前期，还可能出现“构件高度影响消防管道的安装”的问题，对此，也可以利用BIM技术对消防管道的孔洞位置、设计结构展开深入分析，降低此类问题的发生概率。

3.2 施工进度管理的应用

装配式建筑工程的施工效率明显高于传统建筑工程项目，在当前的建筑行业中表现出充足的发展动力。在施工进度管理中，采取合适的方法，能够有效的缩短工期，提高效率从而节约更多时间成本。为确保装配式建筑工程能够在面临着各种风险的前提下依然按时完成，在这一前提基础下促使诸多施工团队运用BIM技术对建筑工程的各个作业面制定详细的计划表，再利用BIM模型以及现场监控设备及时了解施工进度，进行实时的调控与管理。以某工程项目为例，其在使用BIM技术前后的结构性节点工期延误次数对比情况如图2所示。

图2 某工程项目BIM技术应用前后的结构性节点工期延误次数对比

根据图2的数据来看，在使用BIM技术之前，该项目的结构性节点工期延误次数较高，尤其是“主—次梁”连接的延误次数达到10次。但在运用BIM技术之后，延误次数显著降低，表明BIM技术的应用，对于施工进度的高质量管理是大有裨益的。

值得关注的是，装配式建筑工程的施工组织及场地安排方面既要充分关注工程项目的施工要求和场地环境，根据实际要求组织施工，根据场地环境灵活安排施工工序。同时也要充分考虑装配式构件本身的安装需求，合理的穿插装配工序，优化技术间隔，并且对装配式建筑项目中的一些关键部位、关键节点运用BIM技术进行4D施工模型，根据模拟出来的结果编制详细的施工进度计划表。在此过程中，施工方也可以运用BIM技术，从各个环节出发来分解施工计划，形成“由面到点”的效果，突出重点环节，从整体角度把握施工进度。

3.3 材料供应方面的应用

装配式建筑工程的材料消耗量巨大，对材料供应也提出了相当高的要求。结合以往的实践经验来看，由于多种因素导致的交叉施工现象屡见不鲜，往往会出现所需要得材料供应不足，甚至是供应源头直接断货的问题，对装配式建筑工程的实施造成了负面的影响。运用BIM技术，能够对装配式建筑工程的各个施工阶段、施工作业面的材料需求展开定量的分析，测算出具体的材料消耗量，并根据这一消耗量来整合施工进度管理及材料库存清点，准确的计算出各类材料的消耗实况。在此基础上，对材料作出动态的管理和控制，对于材料不足的作业面进行及时的材料补充，对于材料充足的作业面则进行灵活的调度，确保整个装配式建筑工程材料的合理供应。以北京市某安置房项目为例，其前期的施工中未使用BIM技术，但施工后期开始运用BIM技术进行材料管理。

表3 北京市某安置房项目BIM技术运用前后的材料供应情况对比

如表3所示，在运用BIM技术进行材料供应管理之后，北京市某安置房项目施工过程中，材料供应不足的次数明显减少，材料消耗量及材料供应成本也明显下降。这充分表明，BIM技术的应用，有效改善了材料供应问题，降低了装配式建筑中的材料成本，从而增加了该工程项目上在材料价格层面的竞争力，减少了建设成本。

除此以外，施工方也可以利用BIM技术来判断施工过程中各类材料的消耗量是否与实际相符合，以此来评价整个施工项目的科学性。BIM技术在材料供应中的运用，一方面能够提高装配式建筑工程中材料调度的效率，确保材料的充足供应，进一步保障施工项目如期完成。从长远角度来看，随着BIM技术的持续发展，其在材料供应中的应用将更为深入，对于材料消耗量的测算准确度也将不断提高。

3.4 构件管控方面的应用

对于装配式建筑而言，混凝土构件的预制质量在很大程度上决定了整个建筑工程的质量，与施工安全性存在密切关联。通常情况下，装配式工程可以利用BIM技术和RFID技术。RFID技术是无线电频率识别技术。运用这一技术，可以对构件的生产信息进行高效率的传递，并且将相关信息整合在BIM技术平台上，进一步提高对装配式工程的管控水平，增强工程的抗风险能力。有了强有力的技术支撑之后，装配式建筑工程的施工全过程，都能够在施工技术人员的全面监管下进行。期间，各个构件的名称、型号、安装位置等信息都可以写入RFID标签，再用BIM技术和现场图纸来判断构件安装位置是否正确，及时辨识出其中的问题，采取针对性的应对举措。此外，在装配式建筑当中，预制构件的堆放也是提高劳动力效率的关键。运用RFID技术和BIM技术，构件生产完成之后，施工人员可以根据实际情况来安排堆放的位置，最大程度的缩小混凝土预制构件的运送距离。

4 结论

本文从多个方面论述了BIM技术在装配式建筑中的应用现状及可行性的分析，通过实例研究发现BIM技术相比于其他的技术，能够有效的整合预制构件的生产流程，加快装配式建筑模型的试制并且强化建筑工程的现场管理，并能够在合理的范围内做到事前控制，解决建造成本。在装配式建筑工程数量持续增加，BIM技术日渐成熟的环境中，越来越多的装配式建筑工程项目意识到BIM技术的重要性，将其运用到施工前期的准备、施工进度管理、材料供应以及构件管控方面，取得了可观的成效。在进一步的研究中，仍需探究BIM技术在装配式建筑中的应用方式方法，使其更好地运用于各项建设项目中，从而发挥出BIM技术的最大效用，全面提高装配式建筑工程的实施效率、降低其实施成本。