基于BIM技术下的装配式建筑智慧建造研究

文｜浙江之江工程项目管理有限公司 王炜杰

引言

20世纪50年代前后，装配式建筑便在我国有所发展，但受制于工艺、技术及装配等局限，始终处于较为落后的发展层次，逐步被现行的现浇技术所取代。如今，随着现代建筑技术的广泛应用，装配式建筑的优势也得以体现，并基于绿色环保理念被行业重新关注。近年来，伴随相关鼓励政策的相继出台，强调加大BIM技术与装配式建筑的推广力度，而智慧建造的理念也日趋受到认同。事实上，基于BIM技术下的装配式建筑优势在于，BIM技术所具备的可视化强、协调性好等特点，可通过不同建筑的装配需求，建立数据库信息系统并实现共享，使参与方能够清晰的了解情况，提升建筑的协调性与稳定性，满足智慧建造的时代要求，具有极大的应用价值及发展前景。

1 BIM技术应用解析

1.1 BIM技术概述

所谓BIM(Building Information Modeling) 即建筑信息模型。属于现代信息技术发展的产物，借助其信息仿真模拟技术优势，可以通过对真实建筑信息的获取，建立相应的信息模型，除了基础的三维几何信息外，还能够涵盖更为丰富的非几何信息，如建筑构件的位置、质量、材料及进度等。此外，其还具备极强的仿真模型构建能力，包括可计量模型、可视化模型、协调性模型、综合性模型及全生命模型等，极大便利了装配式建筑的设计和应用，对建筑能力和管理水平的提升大有裨益。

1.2 基于IFC标准下的BIM信息集成

从建筑行业信息化变革历程看，手绘设计到CAD的转变可划归为第一次革命，而CAD 向BIM的演进则可以视为第二次革命。BIM技术的应用属于持续变化的过程，由最初的建筑信息模型，到如今的建筑信息模型应用至建筑信息管理等。全面构成了建筑的“设计-采购-施工-运维”的一体化管理模式，IFC(Industry Foundation Class)标准，属于计算机可处理建筑数据表示与交换的标准，为建筑工程所产生的各类信息提供了规范的描述与定义，并完成了对各类软件数据间的衔接，打破了传统中数据不兼容的壁垒，满足了当前装配式建筑信息共享的基本需求，因此BIM技术需要基于IFC标准下实现应用。

BIM技术依托其数字化信息模型优势，改变了以往“信息孤岛”的境况，通过数字化、集成化及智能化信息平台应用，为设计方、施工方及业主方提供了信息集成平台。BIM信息集成主要由三大部分协同构成：其一，基于业主方的共享信息集成平台；其二，由设计方所掌控的数据模型及管理数据库；其三，由施工方所掌控的建筑信息应用与收集一体化系统。具体结构如图1所示。

图1 BIM信息集成平台结构

2 基于BIM技术下的装配式工建筑智慧建造

2.1 装配式建筑的设计优化

传统的装配式建筑设计中，一般由设计人员依据需求生成二维平面图表达设计理念，但其单一的点、线、面结构，难以全方位的展现装配式建筑设计内涵，并极易出现数据遗漏、错误或偏差，最终影响建筑装配的实际效果。而通过BIM技术的实践应用，该类问题将迎刃而解。一方面是碰撞检测。针对装配式建筑的实际要求，可以利用BIM技术建立各种仿真模型，如结构模型、水暖模型及施工场地模型等。并采取同专业内不同结构硬碰撞、不同专业构件的软碰撞、不同作业机械的动态碰撞等方式，对设计实施全方位的碰撞检测。结合各类碰撞检测报告，对相关的设计进行优化及再检测，通过一系列的损伤不断提升设计方案的完善度和严谨性，以提升装配式建筑的施工质量。另一方面是深化设计。装配式建筑的智慧建造理念，其要求在深化设计中加强关注，主要涉及其设计、生产及安装阶段，依托BIM技术的特点提升设计效率，使构件生产、施工阶段获得深化。实践中，要切实依据BIM技术实现三维辅助设计，即借助BIM技术平台，对机电管线、预留孔洞、预埋件等建立一体化模型，通过对各类信息数据的综合收集，完成碰撞检测、工程计量、3D打印等内容。另外，通过与施工阶段现浇预制模型的整合，实现BIM可视化模拟装配，避免后续实际施工中碰撞问题的产生。

2.2 装配式建筑的监理控制

在装配式建筑工程的实践中，监理方发挥着至关重要的作用，对于工程的建设质量具有直接影响。然而，由于受传统管理模式的影响，监理工作仍然面临着突出问题，包括资料冗杂、信息滞后及装配式构件验收等方面，均或多或少的存在局限和问题，而这些问题的存在影响了其监理控制质量，甚至引发质量安全事故。而基于BIM技术下，通过BIM建筑模型的形成，能够有效转变传统的监理模式，利用其监理控制系统的完善，使之具备了信息整合与参与能力，依据全方位的数据信息平台功能，获取相应的数据库信息，确保监理工作的准确性和系统性。在监理控制系统中，参与装配式建筑的相关方均享有系统的访问权限，从而通过丰富的信息交互完成动态管控，依赖各参与方之间的互动，在保持BIM技术智能化与可视化优势的同时，提升监理控制体系的效率。

2.3 装配式建筑的进度控制

相较于传统建筑方式而言，装配式建筑由预制构件所构成，在建筑工程施工阶段依据相应的进度计划，有序开展现场施工工作。在现场采取运输吊装的方式，将各工程构件进行安装固定，从而完成建筑各部位的建造。通常情况下，装配式建筑由众多的单元所构成，因而在实际的施工中应当加强进度控制，强调精细化管理目标，包括预制构件运输是否及时，质量是否符合建筑设计标准，安装过程是否满足一次性精准安装要求等，在各种复杂因素的影响下，对于装配式建筑的进度控制极为关键。基于BIM技术应用下，通过4D及RFID 等技术加持，可以有效建立进度控制模型，将各建筑构件进行模拟仿真，并实现对建筑构件的实时跟踪，通过一系列的技术方法实现科学的进度控制。实际上，通过BIM所建立的控制模型，可以将各个工程节点进行仿真操作，对不同工况和工序进行演示，以及时的发现装配式建筑的安装问题和风险，并将其纳入方案优化管理之中，避免在实际的施工过程中的问题，降低构件可能产生的问题而影响进度的概率，最大程度保证工程进度的实现。

2.4 装配式建筑的质量控制

构件的预先制作是装配式建筑的主要特点，它通过各构件的同步展开，极大的提升建筑工程的施工效率，并形成工业化的生产机制，相较于现浇构件而言，更能够提升工程质量。但由于受装配式建筑构件形态、积极及工艺等因素影响，在其生产、运输及施工中都存在着潜在的风险问题，极易出现构件瑕疵和损坏，影响建筑安装的实际效果。此外，在施工过程中人员操作规范性，同样会对工程设计质量产生相应干扰，从而使装配式建筑质量难以保证。为此，在装配式建筑的质量控制中，应当借助BIM技术及RFID技术特点，建立施工质量控制模型，将建筑构件的生产、运输及存储安装过程进行控制，实现信息化、可视化控制目标。即在建筑构件的生产制造阶段，将包含构件基础信息的RFID芯片进行植入，如尺寸、结构、安装等内容。构件到达现场后，安装技术人员通过芯片对构件信息进行识别，将其存储于适当位置，以减少二次搬运吊装的流程，保证其构件的完好率。在安装过程中确需吊装的，要基于BIM技术的相应模型，对过程进行充分的验证，设计出科学合理的施工方案，最终达到全方位质量控制的目标。

3 结语

综上所述，伴随装配式建筑的兴起，BIM技术的应用需求日益增加，借助该技术中的三维模型优势，构建可视化、智能化的智慧建造模式，通过工程与技术的深度结合，全面提升装配式建筑的工程质量。基于BIM技术下的装配式建筑，不仅是如今行业发展的需求，更引领着建筑行业的进步与变革，是未来重要的发展方向，智慧建造也将发挥出更为显著的应用价值。