BIM技术在装配式建筑施工阶段的应用研究

任程云（济南一建集团有限公司，山东济南 250000）

装配式建筑作为目前工程建设行业大力推广的建筑模式，相比于传统建筑模式，具有绿色环保、集中加工生产、节省劳动力、提高建造效率、节约工期等优势，能最大限度满足工程建设的需要[1]。且在项目施工过程中通过采用BIM信息化手段，能够最大限度地将建造过程进行三维化展现，使得工程建设过程更加便于沟通协调，实时更新修改错误问题，提升施工过程建设管理水平，促进建筑业的良性发展。

1 BIM技术在装配式建筑建造过程中的应用优势

1.1 装配式建筑的应用优势

装配式建筑有着建筑工厂化、产业化、标准化生产的典型特征，通过采用标准化的生产方式，不仅能适应建造高标准高质量的需要，还能满足日益变化的建筑结构的要求[2]。在建筑构件的生产过程中引入BIM技术进行信息分享、协同推进工程建设，作为新型的建造模式，与传统建造有着多方面的区别，详细见表1所示。

表1 传统建设工程和装配式建设工程比价表

通过对比可以看出，装配式建筑的工程应用具有多方面的优势，通过BIM技术可以有效促进装配式建筑的推广应用。

1.2 BIM技术在施工过程中的优势

装配式建筑在工程建设应用过程有诸多优点，其中以下几个方面尤为突出：

（1）有效提高劳动生产效率和减少劳动力投入。现阶段建筑行业劳动力短缺已是制约整个行业高效发展的突出问题，同时劳动力年龄高，专业技术人员不足、成本高等矛盾突出。而装配式建筑很大程度上提高了整个建筑业的机械化水平和技术水平，不仅提高劳动生产率还能减少劳动力投入，节约人力成本投入，减少安全风险的发生。

（2）绿色环保、降低环境污染。众所周知，建筑业一直是公认的高耗能、高污染行业，建筑行业占所有行业能耗的30%还多。通过采用工厂预制的装配式生产形式，将现场烦琐复杂的湿作业形式转化成工厂预制加工的生产方式，做到低能耗的同时还能够减少现场噪音、扬尘、垃圾污染的发生[3]。

（3）提高效率、缩短建设周期。相比传统施工工艺，需要进行钢筋、模板施工验收合格后，方可进入混凝土浇筑施工作业，施工工序繁杂，生产效率低下，通过工厂模数化生产，将以上施工作业过程全部压缩至工厂加工生产。尤其是工程结构施工过程中的复杂细部处理工作，其优点更加明显。传统现场浇筑作业，一般需要进行混凝土的养护等作业，此项工作正常需要7d左右的时间，因装配式为运至现场的预制构件，仅仅需要吊装安装拼接工作，这在一定范围上也节约了工期。

（4）保障工程施工安全质量可控。相比传统施工而言，现场施工作业工序繁杂、沟通交流不畅，质量验收问题较多，通过装配式生产可以通过工厂的信息化、详细参数控制，有效控制预制构配件的施工质量，避免现场作业、高空作业带来的生产安全隐患等[4]。

BIM技术的应用，建立起建设过程各方的沟通信息平台和技术管理共享机制，为参建各方带来巨大的效益。施工方在装配式构件吊安装过程中，通过应用BIM技术，可以将比如构件偏差等利用BIM和RFID组合，直接识别构件信息和安装信息，模拟现场场地布置，构件模拟安装、施工进度信息化控制，有利于施工过程的动态跟踪管理和投资成本控制。采用BIM技术作为技术核心的各方协同推进装配式建造施工过程示意图如图1所示。

图1 装配式建设项目BIM技术为核心各方协同工作示意图

2 BIM技术应用在装配式建筑施工过程的案例分析

2.1 项目概况

本文以济南市北城区保障房项目为例，此保障房项目为济南市装配式住宅建筑的试点和样板工程，项目共6栋高层建筑，均为装配式住宅，建筑高度57.5m，地上18层，地下两层。项目采用预制装配式梁、板、柱、墙和预制楼梯阳台等结构构件，预制率约55%，装配率约81%。项目实施过程中采用BIM技术模拟项目建设过程，通过BIM信息化平台进行施工过程监控管理。

2.2 BIM技术在构件制造过程应用分析

预制构件生产制造作为整个建筑的关键环节，工厂在进行构件生产之前便要和设计师做深入技术交流，传统的2D平面图纸表达烦琐，设计意图贯彻不够详细，通过引入BIM技术后，在计算机上进行构件设计3D实现，并模拟加工生产，模拟过程中易于发现图纸问题和生产难题，避免出现生产完成后的错误，保障预制构件的质量。构件生产阶段主要生产流程如图2所示。

图2 装配式构件生产制造阶段流程图

通过装配式构件生产过程中的BIM技术应用，能够在生产制造流程对构件可能出现的问题提前反馈，提前解决。在构件生产制造阶段于构件内部预设RFID信息芯片，采用专用设备工具能够实时扫描获取本构件的设计制造参数和装配位置等信息，并将这些信息反馈到BIM模型中去，实时监测建筑的施工阶段和施工情况，实现施工过程信息化管理。

2.3 BIM技术在构件施工过程中的安全质量分析

相较于传统施工工艺，预制构件在施工过程中的安全质量管理更加可控，通过预制构件的BIM和RFID技术融合，保障了在整个生产施工过程中的质量可追溯。当发现构件出现质量问题时，可通过构件上的RFID芯片及时准确识别并及时通知厂商重新加工生产[5]。

在施工作业现场，构件安装质量管理尤其重要，为确保安装过程的零失误、零偏差要求，采用BIM技术模拟各个施工步骤的施工情况，并关联施工阶段时间参数，从而将施工过程可视化。将模拟过程准确交底给施工作业人员，能有效提高现场安装效率，避免发生错误，并将安装过程实时上传至BIM信息平台。

安全生产管理过程中，通过BIM技术能有效提供合理施工组织和施工计划，并对施工过程中的重要风险点将潜在的安全隐患呈现出来，并及时将这些问题进行有效监控，动态监测，排除安全隐患。施工过程安全控制管理流程示意图如图3所示。

明确安全管理流程，并基于BIM信息化管理手段全过程监测管理，大幅提高施工过程安全管理效率和管理水平，提升建设项目的整体安全管理层次。

图3 装配式构件生产制造阶段流程图

2.4 BIM技术在构件施工过程中的进度分析

引入BIM技术在施工开始前便可以详细分析考虑施工过程的各个关键施工节点，将模拟过程作为进度分析的手段，根据信息化模型准确推进施工步序，强化项目管理人员的全局管理观念，同时在施工过程中将重要节点步骤与BIM模型中的模拟数据对比分析，做到了合理分配、各司其职，避免因传统项目管理步骤不明的问题出现，耽误施工工期[6]。

针对施工过程中的突发情况影响工期计划时，可采用BIM模型进行及时调整，保障施工进度计划有序推进。为管理人员提供了可靠的技术支撑，并针对出现的问题提供可选择的解决方案，将损失降至最低[7]。

3 BIM技术在装配式建筑施工过程中的技术评价

本项目采用BIM技术进行全过程指导施工，通过3D模型模拟施工过程，BIM技术的碰撞检查、RFID射频技术等一系列先进手段，有效地减少了传统设计2D平面图纸的弊端。通过针对施工现场从场地布置到施工方案、进度安排、安全质量控制等方面的技术优化，大幅提升了项目管理的效率和水平，信息传递更加通畅，协调沟通更加顺利，工程建设周期明显缩短[8]。

根据本项目施工过程的数据统计显示，从施工作业场地、物料投入、安全质量、施工工期、投资成本五方面的对比分析，分析结果如表2所示。

表2 BIM技术应用后产生的效益表

通过表2可以看出，BIM技术一方面能提高施工效率，大幅节约投资金额，另一方面能保证施工安全质量、工期可控。

通过表3可以看出BIM技术结合装配式施工能大幅降低现场作业人员数量，不仅能有效节约施工方的管理压力，更有效控制现场人员的作业效率和作业安全[9]。

表3 BIM技术应用在装配式建筑施工中人工数量对比表

4 结语

文中基于BIM技术的装配式建筑施工管理应用，详细阐释了应用BIM技术施工过程中构件的生产制造，施工场地优化布设、施工过程安全质量管理和进度管理等各个施工阶段的应用成果，重点说明了在安全质量管理和进度管理方面的应用效果。

采用BIM技术提高了装配式建筑的生产效率，缩短施工周期、减少现场安全问题的发生，质量控制较好。同时还能最大限度节约劳动力资源，是一种新型的环境友好型的建筑生产管理模式。应用BIM信息化手段结合射频技术为实现建筑业工厂工业化生产，也将会给为整个建筑业带来生产方式的重大变革。