BIM技术在装配式建筑中的运用研究

阎文瑞 山西省建筑设计研究院有限公司

1 前言

BIM技术在装配式建筑中的使用，不但能够提升装配式建筑施工的质量和效率，同时也能够尽可能的帮助施工单位减少施工成本，避免浪费现象，并提升施工效率，加快施工进度，也就能够促使整个装配式建筑行业得到更加良性的发展。由此可见，BIM 技术的应用价值在装配式建筑设计中是多方面的，只是需要施工技术人员加强自身的BIM技术应用水平。

2 BIM技术概述

BIM技术又被称作建筑信息模型，是施工技术人员的辅助工具，其主要功能是可以利用信息数据创建一个建筑模型，解决实践中遇到的不同问题。将BIM 技术应用在装配式建筑中，一方面可以实现对烦琐、庞大的数据信息进行集中管理，另一方面可显著提高信息共享效率。

BIM技术优势有以下几点：（1）模拟化：BIM技术可对装配式建筑的整个建设周期进行全方位模拟，以便相关技术人员进行监督和及时解决问题，从而节约维修成本，有效优化装配式建筑整体的质量。（2）可出图性：BIM技术可利用模型进行评估试验，以便根据问题及时改进工作，减少重复性、机械性的检修工作，使预埋套管图或管线综合图的出图效率提升。（3）协调性：利用BIM技术模拟施工现场运行中的各个环节，使之相互配合、协调，避免后期操作中出现各种问题，节约经济成本投入的同时，也可促使装配式建筑的整体效率显著提升。（4）可视性：BIM技术的三维特点相比一般二维图纸图纸来说，精确性、可靠性和指导性更好，可以帮助相关技术人员有效掌握装配式建筑的设计、施工、后期运行等各个阶段的不同情况，使得整个装配式建筑呈现出更好的施工效果。

3 装配式建筑特点

相较于传统钢筋混凝土建筑以施工图为导向，在现场进行浇筑的理念，装配式建筑更注重构件在工厂预制化生产，在现场进行构件安装组装。在工厂按照所给的尺寸、材料等信息进行所需构件的加工生产，也就是预制。装配式建筑可以简单地理解为：把建筑的各个组成构件在施工作业现场点对点组装而成的建筑。装配式建筑相较于传统建筑建造的优势在于：建造速度快，节省人工，而且BIM 技术的特性，如可视性、协调性、模拟性、可优化性及可出图性等，不仅能够实现建筑的可视化设计、数字化生产、精细化施工，还可以解决装配式建筑发展中的管理问题。

4 BIM技术在装配式建筑中的应用

4.1 设计阶段

在设计阶段，传统的CAD 在进行装配式建筑制图过程中无法同步整合信息，导致沟通容易出错，只要有一部分发现错误，就要将所有图纸分类进行重新检查，一一更正。不仅费时费力，而且效率低下。在装配式建筑中，BIM 技术要求将墙、柱、梁板等进行统一模型族库的建立，这些族库模型的建立有助于之后的整个设计过程的顺利进行，节约时间。装配式建筑借助BIM 技术建立模型，多方共享，联合建造，实现多专业沟通交流；应用BIM技术的可视化功能，在构建三维立体模型完成之后，可以使用漫游功能，对模型进行全方位模拟探查，可提前发现问题并修改，减少繁重的工作，节约时间和精力；建模完成后，在BIM技术中碰撞检查，可更加全面地分析模型合理化设计，如有问题，只需调整，重新输入参数即可重新生成。

例如，某装配式建筑，建筑面积15000m2，建筑高度91m，地上30 层。结构体系为装配式钢筋混凝土剪力墙结构，利用BIM技术进行模型设计。先进行相应族库的建立，将所需要的构件族事先建立好，如端柱、叠合梁、叠合板、预制楼梯，建立时确保每个族的参数输入完整，包括材料信息、构件尺寸、抹灰面层等的做法等。之后建立轴网标高，在每层的相应的位置插入与之相对的族元件。接着进行细部节点钢筋碰撞，确保钢筋连接。通过漫游我们可以还原整个模型的建立过程，给人以最直观的感受。

4.2 BIM技术在装配式建筑施工中的应用

4.2.1 改善预制构件中库存与现场管理

因为在装配式建筑设计的过程中，所能牵涉到的因素非常多，因此设计人员在进行设计时也需要考虑到不同因素所给装配式建筑带来的影响，并且深入分析这些因素对于装配式建筑相关预制构件生产的影响，预制构件本身就需要利用非常多的资源才能够进行相应的生产和储存，所以如果在生产和储存预制构件的过程中这些资源出现问题，也就必然会有所浪费。结合实验技术和RFID技术，就能够更加有效的对预制构件中的数据信息进行了解，并且尽可能的减少在预制构件生产和储存过程中的步骤，节省更多的成本，尽可能的避免资源浪费的情况。而除此之外，施工工作人员也可以利用RFID技术，提升在装配式建筑中预支构建的效率。

4.3 预制构件生产阶段

预制构件的生产过程在整个装配式建筑的生产过程中占有很大的比重，是实现装配式建筑生产的一个重要环节，生产的预制构件的准确性是后续装配式构件现场施工连接的重中之重。因此，在排除工厂建造之外，为了确保构件生产加工信息的准确，工厂厂家要先从实现建立好的装配式建筑BIM 模型中导出所需要的相应的构件的尺寸信息及材料信息，根据所得的信息制定相应的生产计划，并且及时和施工单位进行沟通，确保及时、有效地进行衔接工作。

为了确保施工过程中各单位的施工进度以及质量，项目设计人员需要在装配式建筑设计方案确定之后，将BIM 模型中包含的各种构件配件信息与生产厂商进行共享，生产厂商根据获得的产品的信息进行加工，实现构件设计信息与生产信息的对接，提高生产过程中自动化水平和构件生产效率。

4.4 运维阶段

4.4.1 提升运行和维护设备管理水平

有效的结合BIM 技术和RFID 技术就能够加强对于装配式建筑中系统的维护，避免系统在运行的过程中出现突发情况，甚至影响到施工的结果。在建筑施工中最应该避免的就是可能会影响到施工结果的因素，因为，施工结果将会直接影响到建筑的安全性以及企业的收益。而如果能够利用BIM技术创建信息资源库，那么即使发生大火，消防人员也可以利用BIM技术定位火灾的具体发生位置，再根据火灾的具体情况实施明确的工作。在维护装配式建筑以及其他设备时，施工人员必须利用别人的技术，了解更多与设备相关的信息数据，根据设备的具体情况提升设备的维修水平。

4.4.2 在运行和维护阶段中设备质量与能耗管理分析

装配式建筑管理人员可以利用RFID 技术获取相关的市场厂家和安装与输入人员的具体信息，因此当设备或是构件出现问题时，就可以及时的联系市场厂家，对设备进行维护。这样也能够帮助企业快速的明确责任的范围，当范围得到了明确之后，企业也能够在一定程度上降低成本，避免消耗，而且BIM技术也能够帮助企业实现装配式建筑的绿色运行和维护，甚至可以实时监测建筑物中的材料消耗情况，根据材料消耗情况来做出具体的材料使用对策，处理严重的消耗问题。

5 BIM技术在装配式建筑中的运用方案

5.1 构建完善的信息模型

对于当代大型装配式建筑工程施工管理工作来讲，优化BIM技术在装配式建筑工程施工质量管理中的应用方案，首先要构建基于BIM技术的大型装配式建筑工程项目群信息集成管理模型，将所有重要信息收集到模型之中，做好模型的分层设置工作。一般来讲，模型核心是BIM 技术，核心外层（由内到外模型第一层）是项目成本、3D几何信息、施工进度、工程量清单、质量维护信息、工程逻辑、人力需求、施工材料采购，第二层是立项、项目设计、项目启动、项目组织、项目实施、项目评估、项目解散，第一层是大型装配式建筑项目群、项目群和子项目群以及单个项目。其次，构建基于BIM 技术的大型装配式建筑工程项目群信息集成管理模型，必须确保所有项目信息的完整性、一致性和共享性。所谓项目信息的完整性是指要将所有项目信息和工程逻辑关系纳入模型之中；信息一致性则要求为信息输入、信息处理、信息分析和信息输出建立统一的标准，完善信息源管理，确保输入与输出信息的一致性；信息共享性要求促进不同专业、不同组织和不同系统的信息共享。

5.2 设计精确的施工图纸

建筑企业应正确运用BIM技术的三维建模功能和图纸整合功能精确设计三维施工图纸，不断增强图纸的可视性效果，将直观化图纸呈现给施工技术人员。与此同时，设计师应注意将大型装配式建筑工程项目群的分部分项建筑工程项目设计所需要的材料直接标注在直观化图纸与模型中，以便于施工技术人才、采购人员和供料管理人员了解用料状况。需要注意的是，初步完成图纸设计作业后，必须做好技术交底工作，审核通过后，图纸方能使用于装配式建筑工程项目施工建设中。

5.3 运用BIM技术加强工程造价管理

运用BIM 技术加强建筑工程造价管理工作，需要将该技术贯穿于装配式建筑工程项目设计组织、项目决策、施工与竣工等阶段。通常，在装配式建筑工程项目设计组织阶段，造价管理人员应着手制定基于BIM技术的装配式建筑工程项目设计管理方案，对所有信息资源进行整合、分析与利用。为相关管理工作开展提供参考信息，并在数据共享平台的配合作用下，处理好项目设计中的细节问题，使得其设计过程能够处于可控状态，确保装配式建筑工程项目实践中的设计管理状况良好性。在项目决策阶段，应注意制定完善的决策方案，确保造价管理制度能得以顺利落实。在施工阶段，应充分利用BIM技术搭建造价信息管理平台，及时了解施工信息，根据施工状况和信息分析结果采取科学措施控制造价力度与施工成本，处理好突发性变更问题。进入竣工阶段后，造价管理人员应做好所有造价信息核对工作与计价管理工作，整合一切有价值的信息，不断提升竣工时期的装配式建筑工程项目造价管理效果。

6 结束语

随着我国经济的快速发展以及城市化程度的推进，我国的建筑行业也迅猛发展。2016年2月国务院就有关装配式建筑的相关事宜发表了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》；2017年3月住建部制定方案、办法，要求全盘推进装配式建筑发展。在装配式建筑设计过程中应用BIM 技术，构建建筑的三维立体模型，全方位展示建筑的整体风貌，检验建筑设计的合理性，在开展施工工作前调整和确定好方案，减少施工的压力，提高建筑质量。