BIM技术在装配式建筑履约过程中的应用

孙维达，丁雷

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 BIM技术与装配式建筑的概述

1.1 BIM技术的概念与发展

21 世纪初，BIM 技术在中国的建筑行业兴起并迅速普及。BIM的全称是信息建模，运用数字技术，构建了包含项目整个过程的实体与功能特征的信息模型，完成了设计、施工、运营、管理等工作。BIM技术可以实现对任何工程的可视化、数字化、集成各种专业信息。工程项目的整个生命周期可通过采用数字模型，实现信息交互、协同操作、协同管理，大大提高了工程的效率、质量和经济效益。

1.2 装配式建筑的概念与发展

“装配”是指将厂房内的各个部件（例如梁、板、柱、墙）组装成一个整体，并按照设计图纸通过吊装、组装、连接等方式运送到工地。预制房屋的主要特征是构件的规范化和工业化的制造。它的特点是施工周期短，绿色环保，现场施工量少，质量稳定。

1.3 BIM技术与装配式建筑的结合

与传统的建筑相比，现代建筑具有构件组织化、工业化生产、高运输、高安装、多项目参与方、多信息协调与交流等显著特征。BIM技术可以很好地解决预制建筑生产、施工、管理等方面的信息交互需求。BIM 技术是一种集成了设计、制造、运输、吊装、施工、管理等多种信息的数字化建模系统，搭建了一个强大的信息输入和输出平台。这为装配式建筑在信息交互、专业协作、精益管理等方面创造了机遇。

1.4 BIM技术与装配式建筑的结合的优势

1.4.1 构件虚拟模型

利用BIM 技术可以构建出一个精细的虚拟模型，进行建筑规划、设计、施工、拆除等工作，从而更好地进行项目设计。其中，绿色建筑的建设投入较低，造成了建筑材料的大量浪费。利用BIM 技术进行工程仿真，可以在不影响工程进度、节约材料、缩短工期的前提下，及时发现、解决问题。

1.4.2 可视化修改

在传统的施工工艺中，设计都是先画出图纸，再进行分析，然后再进行修正，耗费大量的时间和精力，工作量很大，而图纸上的模型也是二维的，缺乏立体感。BIM技术可以极大地降低设计者的繁重工作，节约大量的人力物力。虚拟建模采用BIM技术，使其形象更逼真。

1.4.3 可以进行碰撞检查

组装房屋是由工厂加工预制组装，再在工地上组装。因此，其户型相对来说较为简单，在一幢装配式房屋中，大部分户型都是一样的，并且可以根据不同的家庭需要，随意更换。而BIM 技术则更易于实现模块化，并能在计算机上完成组件的组装和变化，这与工业化、工厂化的组装是一致的。装配式建筑的生产模式需要全产业链、全生命周期的管理，它与BIM 技术的全生命周期管理思想是一致的，它充分体现了绿色建筑在整个生命周期中的节能理念[1]。

2 BIM 技术在其建筑施工过程中应用的方案

2.1 对其整体设计方案进行优化

与传统的建筑相比，装配式建筑在设计阶段需要更多的考虑，特别是在高速发展的时期，需要更高级的设计方案和计划，需要将其运用到工厂以及工厂改造方面。在这类建筑物的设计阶段，相关负责人员应保证设计图纸的正确性和安全性，并且在可接受的标准范围内对零件的关键连接部分进行检查。BIM 技术能够根据自己的实际情况，对施工过程中的具体细节进行建模，从而形成一个标准化的可视化模型。通过对工程建设中存在的问题进行分析，使其能够更好地进行工程方案的优化。

2.2 制造构件环节

相较传统建筑，在施工阶段，预制施工最大的进步就是利用预制件的种类改善传统的施工。该方法能够对零件生产中的原材料、生产工艺的寿命进行预测与分析，从某种意义上反映出零件的生产质量。它提供了一个更直观的方法查看组件管理器。为追踪并分析元件资料的细节，也可以将对应的晶片安装到各元件上。当系统安装完毕后，利用BIM 技术对系统的具体情况进行追踪、处理，一旦发现存在的安全隐患，就能及时采取相应的措施。

2.3 提升现场施工的效率

在工程建设中，现场施工是一个非常关键的环节。由于工程涉及范围广泛，技术、设备等方面的问题，给工程建设带来了严重的风险。为加强现场施工设备及技术应用的管理，采用BIM 技术对关键节点进行可视化处理，尽量降低工程中出现的差错和错位。在不能达到精密位置的情况下，采用BIM 技术对其进行定制。

3 BIM 技术在装配式建筑设计阶段中的应用价值

3.1 提高装配式建筑设计效率

利用BIM 技术与云计算技术，不同专业的设计者可以将BIM 模型中的各个专业的设计资料，整合到BIM 设计平台中，并在BIM 平台上进行检查、自动纠正，从而帮助BIM 的设计者及时发现建筑设计中的问题。利用BIM 技术中协同的设计功能，专业设计师可以同步、正确地访问设计参数，从而减少专业设计师在设计过程中所花费的时间和精力。

3.2 实现装配式预制构件的标准化设计

BIM 技术是一种开放、共享的设计信息。设计师可以将预制件的设计方案上传至“云”服务器，将尺寸、样式等信息整合到云端，将“族”库与各种预制件（例如门、窗等）整合在一起。随着“族”在云服务器中的积累，设计者可以通过比较、优化同类“族”，从而形成标准的预制构件外形和模块尺寸“。族”库的建立，可以为预制房屋的总体设计指导和设计规范提供帮助。通过多种“家庭”标准的藏书，设计者也可以积累和充实拼贴式建筑的设计方案，节约空间规划和定制的时间，丰富装配式建筑的空间尺寸，更好地满足不同的居住需要。

4 BIM 技术在装配式建筑施工中的应用

4.1 BIM技术在施工场地布置中的应用

相对于浇铸式建筑，大部分的预制构件都是在工厂内完成，然后运送到工地进行吊装。通过BIM技术，我们可以对现场的布置进行可视化的仿真，合理规划道路、PC组件的存储区域、临时建筑、棚屋仓库、塔吊、运输线路等。合理的施工场地布局可以有效防止物料二次运输，避免结构的碰撞、裂缝。利用BIM 技术，可以很好地解决预制构件运输、卸载、储存、吊装等复杂的需求[2]。

4.2 BIM技术在施工质量管理中的应用

BIM技术以三维建模的形式，通过动画的形式，让现场的操作人员直观、清晰、全面地捕捉到预制建筑的各个工序和工艺要点。这一可视化技术交底大大提高了预制件的设计效率和工程质量。BIM技术平台还能提前优化构件和设备的装配节点，以防止钢筋碰撞，管道碰撞，预留孔位移。能解决钢筋参数，管道和设备的规范和定位。通过网络技术、RFID、BIM技术等技术对预制件的定位、识别、信息提取、信息录入等方面进行控制。

4.3 BIM技术在施工进度管理中的应用

利用BIM 技术，可以建立一个三维的预制建筑模型，并对其进行建模。在这样的视景仿真中，建筑管理者能够全面地看到工程的全过程，更易于发现可能的工艺误差和操作冲突，并能根据设计图纸或其他工程参数解决问题，从而保证工程的正常运行。

4.4 BIM技术在施工安全管理中的应用

通过BIM 技术，可以从多个角度控制预制件的施工。从安全管理的角度来看，预制构件工程施工中存在许多隐患，并具有一定的普遍性。常见的危险有高空坠落、预制构件堆放不当、预制构件吊装不够等。通过BIM 技术的可视和漫游能力，项目管理人员能够通过BIM软件仿真和示范工程中的安全检查点、高风险部件以及重要的设计环节，从而确定可能的风险因子，并采取相应的对策。同时，通过BIM技术对员工进行安全与建设方面的培训。以动画录像及虚拟漫游VR 技术，提升员工的安全意识，规范作业的基本要求，减少安全事故的发生。

5 BIM 技术在装配式建筑中的应用形式

5.1 完善现场组装环节的监督管理

在工程建设中，装配技术在施工中的应用效果和现场装配密不可分。要想成功地进行装配操作，必须要对部件的装配特性有足够了解，并进行全面的技术训练。更重要的是，要有一个合理、科学的现场监控和管理环节。此外，装配式建筑在施工中会受到很多因素的影响，为了减少组装过程的繁琐，还要考虑施工的质量和结构稳定性。

5.2 优化设计

利用BIM 模型，技术人员可以将预制件分解的原理与之相结合，实现建筑平面立面的规范化设计，实现最优设计，减少预制件类型，从而有效地降低工程造价。同时，将装配技术路线与施工项目的拆分原理相结合，可以实现该方案的设计。根据不同的预制件类型，将材料、实际尺寸、使用位置等因素作为设计参数，从而避免大量变更，减少重复作业。

5.3 提高技术水平

不管是传统的还是组装的，都离不开生产技术，尤其是关键技术，更需要政府的大力研发，为装配式建筑的发展提供最基础的技术支撑。加强专业技术人员的培训，加强对专用设备的推广，明确技术管理制度。

5.4 后期运营维护阶段的应用

在装配式建筑进入后期运行和维修阶段后，可以通过BIM 技术对其进行监测与维修。例如，受损零件可以通过BIM技术，将信息传递给组装厂，让他们进行智能生产和替换。对于需要进行加固的构件，采用BIM技术对其进行加固，并设计出一套实用的加固方案。BIM技术能够对项目的全部情况进行全面了解，并能在项目的后期运行中发现质量问题，向工作人员提供完整、精确的工程项目资料，以便工作人员做出正确的决策，并对各个项目的各个环节进行问责，从而查明事故的原因和责任。

6 结语

BIM技术是实现预制结构施工精细管理的重要技术保证，同时也为BIM 技术的推广提供了一个良好的平台。BIM 技术与预制构件施工相结合，使整个产业链的建设与发展达到了新的高度。