装配式建筑中BIM技术应用研究

华倢 重庆市涪陵区建筑业服务中心

1 前言

装配式建筑同传统建筑有较大区别，只需将建筑构件生产完成后直接送到施工现场进行装配即可，并不需要在施工现场制作混凝土。在安装过程中，将构件预留的孔洞与钢筋相匹配后进行浇筑就可以，既省时又省力，还不会对生态环境造成破坏，BIM技术属于一种3D数字模型，可优化内部工作结构，强化施工安全性，提升整体施工水平。

2 装配式建筑和BIM技术概述

2.1 装配式建筑

装配式建筑是用预制部品部件在工地装配而成的建筑。发展装配式建筑是建造方式的重大变革，是推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的重要举措，有利于节约资源能源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平，有利于促进建筑业与信息化工业化深度融合、培育新产业新动能、推动化解过剩产能。近年来，我国积极探索发展装配式建筑，但建造方式大多仍以现场浇筑为主，装配式建筑比例和规模化程度较低，与发展绿色建筑的有关要求以及先进建造方式相比还有很大差距。

装配式建筑外墙能起到保温的作用，住在其中冬暖夏凉，很大程度上减少了空调的使用频率，降低对环境的污染，实现节能减排的效果，装配式建筑的墙体与密闭性与隔声效果好，防火、防震性佳。现阶段的建筑设计形式较为死板，缺乏灵活性，装配式建筑可有效弥补这一缺陷，通过对空间进行大小分割，按照住户的需要来配置。装配式建筑展示出全新的建筑理念，从设计到最后安装中间的每个环节都需要做好人力与物力的协调，最终完成建造[1]。

2.2 BIM技术

BIM是指创建并利用数字化模型对建设工程项目的设计、建造和运行维护全过程进行管理和优化的过程、方法和技术。

基于BIM技术的三维数字仿真模型，可以实现建筑工程的虚拟化设计、可视化决策、协同化建造、透明化管理，将极大地提升工程决策、规划、勘察、设计、施工和运营管理的水平，减少失误，缩短工期，提高工程质量和投资效益。

BIM技术能够为建筑物全生命周期提供资源，通过此项技术进行参数模型整合，保证项目信息的正确性。通过计算机对不同信息进行处理，搭建模型，保证建筑施工工作的全面性。在装配式建筑施工阶段，要合理运用该技术，以提高施工质量与效率作为目标，改进施工方法以解决各种实际问题，通过三维信息技术理清构件间的相互关系，尽可能提高设计效果，确保施工工作的全面性和直观性。BIM技术还可以很好地衔接施工中的各个环节，保证施工策略符合业主要求[2]。制作三维立体建筑效果图可让业主直接了解建筑情况，BIM软件可模拟出较难实现的构想，制作出各种建筑模型，尽量呈现出建筑的实际环境，提高业主安全意识。

3 装配式建筑中BIM技术应用方法

建筑信息模型BIM技术应用的装配式建筑，建筑规划、勘察、设计、生产、施工、装修、运行维护全过程的集成应用，实现工程建设项目全生命周期数据共享和信息化管理。

3.1 规划阶段

由于大型建筑工程逐渐增多，工程的结构形式，整体规模与设计单位等各种不稳定因素导致建设项目有了更严格的要求，工程项目要加强对全生命周期的管理，从投资决策、勘察设计、生产构建、实际施工都能用到BIM技术，因此要按照项目本身的提点明确实施目标，将目标作为指导，做好策划，规范影响项目进程的要素，确保项目的正常推进。

建设项目中涵盖多方面的内容，应用的BIM软件也各不相同，为确保信息之间的高质量传递，要明确BIM软件的数据传输格式，比如：当前认可度很高的IFC格式。另外，模型基准点与不同专业和构件的区分要做出明确规定。当项目进入到预制构件生产时期，要利用BIM模型管理平台进行数据交互。目前，主要存在管理与自主开发管理平台两种模式，要按照各方项目特点进行协商确定。现阶段的BIM使用尚未普及，专业人才较为欠缺，为满足后期审查、生产等，目前还是通过二维图纸提交[3]。

3.2 勘察阶段

可把现场勘察的数据上传至BIM软件，再开展数据处理分析和可视化，为勘察设计提供一定参考。通过BIM技术可达到三维融合的可操作性。还能够整合各专业的信息，构建结构、机电、建筑相互协调统一的体系，建立三维模型，对管线进行整体优化,尤其在大规模装配式建筑中，BIM软件充分发挥出其强大的数据处理能力.工程量测算是全过程造价管理的重要内容，直接关乎到项目成本控制，借助BIM技术克大幅度降低工程师的工作量，提升计算效率，保证准确性，有利于应对设计变更，有效控制建设成本[4]。

3.3 设计阶段

在装配式建筑工程中，工厂要及时完成构建的生产以供拼装，在工程设计时期应用BIM技术，需进行深入研究，全面推行通用化、模数化、标准化设计，建立完整的模型，还要做好图纸的绘制，构建模型过程中要保证阶段的完整性，在设计时，相关单位要详细掌握建筑工程的具体情况，根据设计过程对结构类型与材质进行分析，保证设计的科学性，对其中各项参数进行严格管控，若某个数据出现改变，与之有联系的数据也会随之改变，最终导致图纸出现问题。设计环节科学应用BIM技术，可在很大程度上提高整体设计层次。

BIM技术可以对设计中的各种参数进行有效管理，满足信息化发展的需要，强化协调管理效果。设计人员要充分发挥出BIM技术的优势，建立合适的信息交互平台，使不同设计模型进行交互，提高协同设计质量，达到使用标准。

BIM软件中的碰撞软件分析系统能够全面的分析建设模型，减少发生错误的概率，提高设计方案质量，确保后续施工的整体质量安全，提升施工效率[5]。在工程量和造价的管理方面，装配式施工方法和传统建筑施工之间有较大差别，因此要做好工程量统计工作，借助BIM技术对整体工程造价预算进行分析，以保证准确性，很大程度上提高了施工的整体管理水平，满足长远发展的目标。可优化整体设计方案，设计阶段涉及的内容很多，因此其设计规划方案有着更为严格的要求，若设计图纸无法满足施工需求，会影响后续环节的质量，甚至导致设计规格和实际不吻合，需要返工，造成资源浪费，拖延施工进度。

在设计过程中，设计师要以图纸的规范性与合理性为切入点，做好重点部门的连接，找到潜在误差，控制在合理范围之内。设计人员借助BIM技术能够及时发觉其中问题，根据实际情况进行分析，并妥善解决。

3.4 生产阶段

结合部品部件的产品品种和规格，实行专业化、标准化、规模化、信息化生产，优化物流管理，合理组织配送。在制造阶段使用BIM技术要将重点放在构件制作与管理环节上。在制作过程中，要对装配式建筑生产过程展开分析，因为多数工厂对工程实际情况缺乏足够的认识，由于受到各种因素的影响导致很多构件的规格并不符合相关设计标准，引发严重的质量问题影响后续工作的进行。

BIM技术与构件生产相结合，构件厂商要及时了解具体情况，依靠数据平台分析相应生产进度，掌握实际情况，将信息及时上传并做好展示工作。在信息平台上反馈出来，保证BIM模型参数符合生产要求，以免由于参数原因拖延施工进度，为能够最大限度保证预制构件发挥效用并满足需求量，在运用BIM技术进行参数化审核，在这个过程中可完善预制件的尺寸与材质，建立并完善数据库可为后续工作奠定基础，保证厂商和施工方一直处于有效沟通状态，确保构件和施工技术都满足施工要求。

在构件管理方面，要深刻意识到无论是什么类型的预制构件都会面临较为严重的运输问题，若运输时存在其他因素的干扰，会破坏预制构件的性能，在运输车辆中安装芯片，获取车辆的定位与信息，科学选择线路[6]。

3.5 施工阶段

运用BIM技术可有效提高施工质量，对工地环境进行统筹全方位管理，加强管理预见性和严格性，使得预制构件可以合理存放于施工现场，减少现场杂乱度提高构件存储安全性，保证工程的整体成果，BIM技术可以起到很好的施工管理功能，在整个工程建设过程中要用到大量的各种类型的预制构件，因此，在施工时极易出现丢失、使用错误等情况。

BIM技术能够有效追踪预制构件，达到很好的管控效果，在预制构件抵达施工现场后，在门禁系统中增设RPID阅读器，及时记录构件入场情况，工作人员也要进行仔细的检查，通过全面检查，强化了预制构件的管理效果，提升了生产效率。可对整体施工流程进行仿真模拟，根据设计内容对具体施工情况进行模拟。对于装配式建筑来说，对机械化水平、施工技术等方面有着严格的要求，为防止在施工中出现材料浪费的现象，可利用BIM技术进行模拟，找出施工方案中的不足之处，有针对性的加以改进，施工时要制定完整的材料管理制度，找出工程建设的重点，降低安全事故的发生率，提高工程施工质量。

施工环节是最为关键的，若没有科学的管控，则无法发挥出设计图纸的优势[7]。在进行施工之前，要借助BIM技术模拟施工中的潜在问题，把工程的各项数据都传输进去，构建相应模型，有利于工作人员察觉到其中的隐患，制定改进方案。

3.6 装修阶段

传统的建筑工程中装修设计通常比较滞后，与主体设计相分离，装修施工的问题通常在主体施工完成后才出现，传统装修设计是在图纸上进行展示，很容易出现图纸和施工现场不符的情况，业主也无法很好的了解到整体效果。

随着装配式建筑的兴起，诞生了集成式厨房等概念，让装修部门对主体设计和施工进行综合考虑。装配式建筑装饰装修与主体结构、机电设备协同施工。全面推广标准化、集成化、模块化的装修模式，促进整体厨卫、轻质隔墙等材料、产品和设备管线集成化技术的应用，提高装配化装修水平[8]。倡导菜单式全装修，满足消费者个性化需求。

运用BIM技术将数据化模型信息融入装修设计中，设计人员能够按照模型数据库挑选满意的家具、洁具与设备，真实反映现实情况，BIM软件具有漫游功能，业主能够选择不同的角度与路线展示装修效果，再根据建议进行调整。还能够进行装修专业与主体设计之间的碰撞检查，比如净高检查、风管碰撞检查。BIM技术的运用让设计师获得更加直观的感受，挖掘设计的灵感和创意，让业主的需求得到了满足，加上设计师的全力配合，提升了整体项目的装修质量。

3.7 运行维护阶段

目前工程的运营大多是通过二维图纸进行描述的，原因在于建筑在设计阶段没有运用BIM技术搭建模型，致使后期运营困难，维护成本高，信息无法集成与共享。若运用了BIM技术，在工程交付时，设计和施工阶段的集成化模型能够共同交付，达到了信息共享[9]。BIM模型拥有可视化特点，可视化特点使得建筑信息更为直观，即使非专业人士也能迅速地获取信息。

当设备发生故障时，管理人员能够通过BIM模型定位事故地点，及时抵达事发地，保证用户的人身安全与设备的正常应用。为实现对建筑物的更好管理，装配式建筑中的预制构件能够结合芯片技术，有助于及时找到问题构件，搜索构件信息，马上通知有关部门进行处理，最大限度降低运营成本，提升了建筑使用寿命。

4 结束语

装配式建筑施工过程中应用BIM技术可大幅度提高生产质量，节省施工成本，确保工程可以在规定时间内完成，建筑工程较为复杂，要对BIM技术进行深入研究，充分利用此项技术的优势，不断完善各个环节，避免出现建设风险，使之更加科学合理的应用在项目建设中，提高工程质量。