BIM技术在装配式建筑工程施工中的应用探究

周亮

（中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800）

现如今社会发展迅速飞快，同时科学技术的发展进程更是呈指数级加速，装配式建筑工程施工不仅能够满足当前社会的实际需求，还能充分体现出建筑产业现代化的趋势。BIM技术，能实现在施工过程中各种信息的收集，有效的提升信息的收集效率，同时通过对信息的合理整合，实现信息可视化。在建设领域中应用BIM技术的项目越来越多，将BIM技术使用到装配式建筑施工中，能借助BIM技术的信息技术上的优势，能明显的提升施工效率、提高施工顺序性、从而进一步提升施工质量和施工安全的可靠性，为项目的顺利开展提供保障。基于这种三维可视化的优势，不仅能够实现对动态信息的有效收集，同时还能将现场场景模拟化，有利于参建各方进行实时管理。两者结合能更好的实现装配式建筑优势，对于推进装配式工程的发展有着重要的意义。

1 装配式建筑与BIM技术的概述

1.1 装配式建筑概述

装配式建筑主要是将需要使用的预制构件在工厂中进行加工生产，使用的时候运输到施工现场进行吊装拼接。采用这种方式进行施工是在设计图纸的基础上，根据施工的实际需求深化设计、选择适合的预制配件，提前将需要的构配件在工厂里加工制作出来，并且按照相关的要求将这些构配件运输到施工现场，然后使用适合的施工工艺进行安装。

采用装配式建筑施工能够提高现场机械化施工程度，有效的降低了施工人员的工作强度，减少了现场施工人员的配置，在提高用工产出比率的同时也降低了工人工资的支出，并且由于施工效率的提升，进而在项目投资效益也方面发挥着重要的作用。

随着工业化、城镇化深入发展，水资源需求将在较长一段时期内持续增长，加之全球气候变化影响，水资源供需矛盾将更加尖锐，我国水资源面临的形势将更为严峻。解决我国日益复杂的水资源问题，实现水资源高效利用和有效保护，根本上要靠制度，靠政策，靠改革。根据水利改革发展的新形势新要求，在系统总结我国水资源管理实践经验的基础上，2011年中央1号文件和中央水利工作会议明确要求实行最严格水资源管理制度，确立水资源开发利用控制、用水效率控制和水功能区限制纳污“三条红线”，从制度上推动经济社会发展与水资源水环境承载能力相适应。

采用装配式建筑施工，构配件相当于标准件产品，构件质量能得到更好的控制。

土壤和植被的反射率与水分的波谱反射率相关性很大[14]。健康植物在1 450 nm与1 900 nm处有一个明显吸收谷，该吸收谷主要针对叶片含水量，因此，作为垂直干旱指数、温度植被干旱指数的主要计算依据（图2）。

采用装配式建筑施工，由于构配件的加工制作是跟工程实体配套同步进行的，缩短了项目总体进度计划时间，同时也能减少了对应的各项开支。

PLCε沉默后通过Wnt/β-catenin信号通路抑制比卡鲁胺耐药的前列腺癌细胞增殖(李 罗)(8):761

这些优势的存在也使之成为当今比较受欢迎的一种建筑方式，并且由于这一建筑方式还具有噪音小，污染小的特点，这在提倡节能环保的如今，也有着巨大的发展潜力，对于建筑行业朝着绿色建筑方向可持续发展有着重要的促进作用。

1.2 BIM技术概述

在国内这一技术也被称为建筑信息模型，是一种数据化的管理工具，能在项目全生命周期运用。因其具有信息收集高效，并且能够实现信息数据可视化的功能，可以将工程中所产生的各种数据实现有效的汇聚，所以在工程建设领域中也得到较多的应用。

BIM技术能够帮助各参建单位人员更好的对工程中出现的信息数据进行纵横向理解，是各参建单位人员能够进行顺利施工的前提和基础条件。

在装配式建筑工程构件生产阶段，生产厂家常以设计图纸为依据，对设计方案进行深化，深化设计方案中需要包含详细的数据信息，然后进行加工制作。而在生产阶段中，比较常见的一种情况就是生产厂家对于设计方案的理解不一致，导致生产出来的构件数量、节点处理形式，甚至构件尺寸与不能满足现场实际施工的需求。这不仅会导致装配式建筑工程施工难以顺利有序的推进，同时，还在一定程度上造成了资源的浪费。而在装配式建筑工程构件加工制作阶段中就开始应用BIM技术，将BIM技术模型、各项参数、可视化仿真模拟方案与生产厂家共享，厂家完全可以利用BIM技术获取数据信息，这样获取的数据信息不仅更加准确，同时也更加直观，能够有效避免生产人员对于设计方案理解不充分而导致的误差，根据方案进行生产安排，做到各项工作有条不紊。

BIM技术具有信息共享功能和传递功能，在使用过程中能够通过该功能实现对工程项目的合理规划、协同共存，并且为工程能按照既定的计划安排开展提供重要的保障，同时在后期的维护过程中也能发挥重要的作用。

在BIM的运用过程中，通过对各种数据参数模型进行高效的收集、使用，与工程中产生的数据进行有效的结合，实现对项目信息的高效整合。

BIM技术能够在施工前就有效协调现场各专业工种之间的碰撞问题，减少专业工种之间的干扰，降低由此产生各项成本支出及工期延误。

装配式建筑工程在我国的发展仍然不够成熟，预制构件的生产厂家生产能力也相对有限，很多厂家的生产能力局限于标准型构件的加工制作，对于异型构配件加工生产能力还不够，很难全部满足装配式建筑工程建设的所有需求。

2 BIM技术在装配式建筑工程施工中的应用价值

2.1 提高工程建设信息化程度

从现场施工人员的角度而言，也是由于装配式建筑在我国的发展时间还比较短，作业管理人员和工人的专业化操作能力和技术水平也还比较参差不齐，在进行现场施工时，各专业也存在一定程度的不协调。

2.2 提高施工效率，提升施工安全性

与传统的建筑相比，装配式建筑施工对于施工作业各个环节的操作技能水平要求更高，现场的施工机械化程度也较高，并且需要在可靠的安全保护措施下进行。由于人工操作容易忽略难点工序，且偏差几率较大，建筑施工分包单位或者班组在开始作业前可以运用BIM技术协同编制安装方案，施工交底时运用仿真模拟来模拟实际的安装作业过程，预先找到安装过程中可能出现的质量技术问题和各种影响安全施工的隐患。工程管理人员就可以提前优化施工流程规避可能出现的质量、安全问题，保障施工现场各道工序平稳、安全、有序的进行。

2.3 加強物流管理与现场管理

构配件物流窗口期安排与整个吊装的过程管理是构配件吊装施工管理的重要环节。尤其是在装配式建筑施工阶段，其建筑构配件的物流顺序、按构配件种类对方需要很大的场地、物力与人工配合，尤其是施工场地受限的工程，经常会碰到这种问题。利用BIM系统软件可以很大程度缓解建筑临时堆场场地压力，提升建筑临时堆场管理的整体效果，如图1，在施工前，利用BIM技术编制好安装方案、确定安装顺序，同时根据安装方案将预制建筑构件进行科学的编码，编码内容包含项目名称、项目地点、安装部位、安装序列等多个数据，在现场安装过程中，管理人员能根据预先设定的安装顺序来安排物流车辆及物流时间，做到货到即安装，大大降低现场存放场地的压力，省去了大量准备工作的耗时，降低了吊装作业的整体成本。

图1 将PC构件编号后进行模拟安装

3 装配式建筑工程施工中BIM技术应用现状

对于装配式建筑和BIM这两种技术的融合应用，虽然很多工程企业都已经认识到了其重要的作用，也在实际的装配式建筑工程施工中广泛的应用到了BIM技术。但是对于结构相对比较复杂的装配式建筑工程来说，工程管理技术力量还是略显薄弱，技术经验略显不足，导致将BIM技术应用效果大打折扣。

BIM技术不是简单的通过对工程中出现的各种数据进行收集，而是在这些信息收集的过程中能够实现对这些信息数据的高效处理，能明显的提升信息数据的利用率。在方案的深化设计过程中能够通过几何尺寸、物理性能等多个维度进行分析，显著的降低工作中存在的失误、风险，找到最优的实施方案。

随着信息技术的快速发展，信息技术的革新速度也开始逐渐加快，并且在各个行业的发展中也取得了明显的成效。在各个行业的发展中不乏借助信息技术的优势构建具有信息化的工作体系，建筑行业也是如此，是为了能够顺应时代的发展趋势，做到与时俱进才能促进建筑行业的可持续发展。把BIM技术插入到装配式建筑的工程施工中，能很大限度的体现出BIM技术的信息化综合平台优势，使其建立一个比较完善的管理体系，促使整个工程建设过程朝着信息化、高效化的方向发展。得益于BIM技术的管理优势，使得装配式建筑从设计、加工制作、现场施工安装都体现了信息化的属性。在深化设计、信息共享、重要节点验收、仿真模拟可视化等方面发挥着重要的作用，将装配式建筑推向信息化、智能化的高地。

碰撞检查是基于BIM应用的项目管理所具有的重要功能之一，利用BIM系统功能可实现施工中的相互干扰检查，复核建筑构配件的稳定性，重要、关键节点可靠性，筛查各专业干扰区域。但是碰撞检查功能的完美实现依赖于模型建立精度的提高，这对于使用方的造价成本形成了很大的压力。

4 装配式建筑工程施工中BIM技术具体应用

4.1 装配式建筑工程构件生产阶段BIM技术的应用

1)在客户端与服务器端交互过程中，密钥始终没有被放到网上传递，不存在被截获、被篡改、被破译的威胁。密钥被SHA1-HASH后，其值放到网络上传，长度160位，即使被截获也很难破译获得原文。

4.2 装配式建筑工程现场施工阶段BIM技术的应用

在装配式建筑工程的施工阶段利用BIM技术能够三维地把施工吊装整个过程仿真模拟出来，发现作业中可能出现的各种质量、安全隐患或问题，预先制定好解决这些隐患的方案，及时优化施工方案，尽可能的减少施工中的事故隐患，同时也能合理利用现场各项资源。比如某空间激光与高精度时频技术平台项目，五层科研用房，预制装配率40.3%。在装配式构件施工前确定利用BIM系统进行管理吊装作业的深化设计、加工制作、运输、吊装、收尾全过程，在编制吊装方案时将构配件进行编码，然后将每个构配件的信息参数都录入到对应的构配件内，再集中汇聚到吊装方案中并进行模拟施工。在模拟成功确定了吊装施工方案后，现场施工人员就可以通过使用电子计算机、IPAD等设备来实时管理整个施工吊装过程；在吊装作业进行中，更能促使作业人员充分考虑相应的吊装操作规范的具体要求以及严格按照拟定施工具体线路的要求来施工，来协同配合好施工过程中各工序、个专业间的各个重要环节，从而保证了最终的吊装作业质量。

长期以来，海岸线测绘都采用原始、传统的野外人工实地测量方法，测量依据为滩涂上干湿线、沙砾的堆积、植物分界线、岩石上的痕迹线等各种可见的特征痕迹线。这种测量方法的实地性强，但效率不高，安全系数较低，时效性不足，获取的数据不统一。本文以河北省沿海典型区域为试点，开展海洋自然岸线确定研究，开展平均高潮线、平均低潮线、0m等高线的确定及信息的提取，拟定海洋岸线确定技术规程。

在装配式构配件的深化设计过程中可以利用BIM系统来检查项目整体的、局部的碰撞、干扰情况，如应用BIM系统检验设计图中的建筑管线预留布置、构配件分布情况以及其交叉碰撞情况，及时发现构件之间、构件与设备之间等的影响问题，方便各个参建单位及时提出对设计图纸进行变更修改，在施工前就把这些问题找出来，使得各个专业能够更顺畅的进行施工作业，同时也节省了很大的成本投入。与传统的图纸会审工作相比，利用BIM技术很大程度上提高了此项管理的工作效率。但是在检查碰撞工作中应用BIM技术也有蛮多不足之处，系统还无法精确甄别每一项碰撞的特性、共性，会导致提供的碰撞检测报告数据失真，这在后面的管理工作需要逐步筛查、剔除。

这要求式(33)的右边必须是正定的，但是在计算过程中，等式的右边由于含有相减的项，对舍入误差十分敏感，很容易因为舍入误差的积累，使结果失去正定性。因此还需对状态估计协方差的平方根矩阵作如下修改：

在施工总平布置中利用BIM技术对施工场地进行规划使用也可以得到很好的效果，如图2。在空间资源日益紧张的状况下，很多项目都是场地狭小，而在建筑周边现场肯定要放置大量的构配件和施工材料，还要配置相应的施工人员进行各项作业，混乱的指挥、操作很容易出现失误造成现场道路堵塞，吊装顺序颠倒等现象。利用BIM系统辅助施工现场平面布置后，将现场的场地现状统计出来，再逐一收集各个分项工程所在的作业面所需要的构件，生产厂家就可以按照分项工程的先后次序，各分项工程所需的构配件数量进行分批预制了，这样现场材就不会造成构件无法堆放的情况了。

图2 模拟现场总平布置

此外，BIM系统内的构配件的相关信息，使得项目的参建单位能够迅速的提取到这些信息，提升了验收工作的效率。

为了比较基于游客感知的青秀山景区旅游厕所的重要性和满意度感知差异，对旅游厕所的27个感知指标进行了IPA象限分析，纵坐标为重要性，横坐标为满意度，以重要性总体均值4.39和满意度总体均值3.96的交叉点，画出参考线，绘制出包含27个感知指标的IPA四象限矩阵图(图1)。

4.3 合理管控装配式建筑的造价

在装配式建筑中使用BIM的另一个优势是能够实现对造价进行合理的管控，这与BIM技术的共享信息有有着直接的关联。因为BIM技术能够实现将重要的、大量的建筑信息进行及时的收集和管理，并且对于整个建筑施工都能够进行动态化的管理。在使用这一技术的过程中，因为软件是由计算机技术为基础，通过将模型中所有的信息和数据进行快速的收集并且结合相关的计算方式进行准确的计算，在将这些信息数据进行统计，能够有效的计算出装配式建筑中所需要的工程量，这样就能够更准确的避免人工计算不精准出现的问题。在通过对相关的资料进行研究不难发现，在造价工作中使用BIM技术与传统的计算方式相比，不仅能节省出大部分的估算实际，同时也能提升整体的估算水平，这样能够有效的改善预算外更改的问题。在进行碰撞检查相关工作时，使用BIM技术也为不同部门的工作人员提供更精准更易于理解的信息，同时也能协调好不同部门的工作进度。对于装配式建筑造价而言使用BIM技术能够提升整体的造价水平，同时对于整个工程项目而言使用这种方式进行造价管理也是为后期的顺利施工奠定前提基础的重要内容。因为BIM技术能够实现信息的贡献，对于各个部门之间的交流有着重要的作用，这样就能够有效的减少因为部门交流不畅而引起的其他造价费用。

5 结语

综上所述，装配式建筑和基于BIM技术的工程项目管理都是当今建筑工程中的主流，在装配式建筑工程中应用BIM技术来进行协同管理具有积极的现实意义。在未来，随着BIM技术的进一步成熟和发展，必然也会在装配式建筑工程当中发挥出更大的优势，促进建筑工程行业的进一步发展。结合现阶段的实际情况来看，在我国这两种技术的融合应用还存在一定程度的不足，导致BIM技术的优势并未充分发挥出来。针对此情况，项目管理部门应当在实际施工过程中加强管理人员自身技术水平，配置相应技术装备及普及对应技术应用指导，使得项目全员参与应用BIM技术进行项目管理，进一步提升BIM技术的应用效果。