BIM技术在装配式建筑结构施工中的应用探讨

魏锟

（开封大学土木建筑工程学院）

1 引言

随着我国经济的高速发展，环境问题日趋严重。传统建筑业因其能耗高、能源消耗大、环境污染大等问题而备受社会关注。而装配式建筑由于资源利用率高，环境污染少，工期短，能够有效地体现出系统化的设计、工厂化的制造和构件的安装等建设方式，在现代社会中得到了广泛的应用。。

2 BIM技术与装配式建筑的相关概述

2.1 BIM技术的优势特点

BIM技术是基于建筑信息建立数字化信息模型的一种先进的信息技术。BIM技术可以将相关的数据进行综合、分析，并根据分析的结果，生成相应的模型，并将其应用于施工项目。应用BIM技术能够将施工场地的具体情况、人员配置、施工中容易遇到的问题、施工方法等方面做出科学的展示和调整。同时，BIM技术还能对施工的各个环节进行合理规划，并在施工中标注出关键的施工节点，便于施工人员选择最优的施工方案。同时，BIM技术也可以对项目的总体结构进行风险评价和分析，从根本上减少风险的发生，保证了整个施工过程的安全和稳定。

BIM技术具有以下几方面的优越性：①BIM技术的最大优势在于智能化，它对规划、设计、招投标、进度、安全、成本、质量等进行系统化、标准化、智能化的管理，有效地提高工作效率；②协同工作，将BIM技术扩展到设计阶段，通过对BIM技术的运用，可以将设计的缺点和错误最大限度地弥补，并将BIM技术推广到施工中，形成一个完整、合理的工程方案。

2.2 装配式建筑

装配式建筑与传统建筑有不同之处，它是利用混凝土浇筑技术将预制好的基础构件浇注，使构件之间的联系更加紧密。装配式建筑把建筑工地上的一些工作转移到工厂，比如零件的制造，然后运输到工地上，这样就可以省去很多中间的工作。装配式建筑适应了工业化生产的需要，实现了智能化、信息化的管理，这与现代建筑的发展趋势相适应，给建筑业带来了新的发展空间和机会。然而，近几年在工程建设中，由于缺乏可视化管理、直观管理等原因，往往会产生一些施工上的缺陷。装配式建筑结构可有效提高施工效率、缩短工期、保证工程总体质量。

2.3 BIM技术在装配式建筑施工中的应用优势

2.3.1 模拟施工，提高效率

BIM技术在装配式建筑工程中的应用主要优点在于动态仿真，可以有效地提高工程建设的效率。在BIM技术的运用下，建立了三维空间数据的信息模型，增强了地基数据的完整性和准确性，保证了施工模型试验的可行性。通过对建筑信息模型进行三维仿真试验，可以使工程方案的优化和工作流程得到进一步的推进。

利用这种技术，可以对各种构件的安装和浇筑进行可视化的指导，并能对施工中存在的设计变更风险、工程质量风险、现场安装等问题进行预测，并提出相应的预防措施，避免出现这种情况，从而缩短施工周期[1]。

2.3.2 碰撞检测，优化设计

在装配式建筑中，水电工程建设是一个重要环节。由于管线的数量多、覆盖面大、延伸路径复杂，因此在设计过程中容易发生冲突。而且，如果管线发生了冲突，那么，施工肯定会被暂停，工程停工必然会导致工程进度的延迟和经济的损失。而利用BIM技术进行碰撞检测，能够迅速、准确地判断出管道设计过程中出现的各种问题，并对其进行优化，使其操作更加规范，从而促进后续工程的顺利进行。

2.3.3 可视观察，减少误差

在实际应用中，BIM技术的优势在于它的可视化。通过可视化技术，可以对设计过程进行优化，使设计内容更加完美，减少工程设计错误的概率。这样既能有效地提高工程的设计水准，又能保证预制件的制造与安装位置的准确性。

2.3.4 精准计算，规范施工

在一般的建筑工程中，建筑结构的施工大多是在现场直接进行，如果在工地上出了差错，就必须重新修建，造成工期的延迟和损失。而BIM技术在装配式建筑中的运用，不仅能保证工程设计的准确性，还能大大缩短预制件的制造周期，从而提高施工效率，加速项目的建设，同时还能节省工程造价。

2.3.5 施工管理数字化平台

通过利用BIM技术搭建施工管理数字化平台，可以在云端将工程的所有信息与资源共享到各建设部门，并利用最合适的方法建立预制构件资源库，并对构件的尺寸和性能进行有效管理，以提高其可视性和有序性。通过施工管理数字化平台，可有效沟通、协调机电、结构、建筑等专业之间的冲突，避免后期复杂的管道安装和再开挖，提高工程的整体效率。

3 BIM技术在装配式建筑结构施工中的应用

3.1 施工准备阶段的应用

装配式建筑在技术上要比传统的现浇混凝土更难实现，而且必须保证其在设计和安装上的精确性。构件安装时，必须严格遵循一定的程序，以免造成钢筋和套管的位置不合理，CAD图纸难以直观地反映以上的设计，无法对其进行科学、有效的指导。而将BIM技术运用于装配式建筑项目，可以有效地建立相关的模型，以便对项目中的管道、构件等进行适当检测，并能及时发现问题并改进设计方案。

3.1.1 族库构建

利用BIM技术建立标准化的家族库，有助于对BIM模型进行改进，使其更好地反映出装配式建筑的实际状况，大大缩短了前期的建设周期。利用BIM技术，将所有的数据都输入到系统数据库中，形成一个三维模型，让工作人员能够更好地理解零件的尺寸和彼此之间的关系，从而提高产品的质量。

3.1.2 预拼装检测

BIM技术在装配式建筑准备阶段的应用有助于降低构件的检测难度，在施工之前发现构件本身和吊装时可能发生的问题，并对其进行及时的调整与优化，保持构件尺寸、形状的合理性，避免返工，节约了大量的资金。在采用BIM技术进行预制装配时，首先采用3D打印技术将产品和BIM模型打印出来，并根据装配要求进行预组装，检查有没有问题，及时进行记录并进行调试，直至所有的参数和位置都正确后，才能进行预制件的制作。同时，还可以对工程的设计图纸和工程的可行性进行检验，为工程的施工提供依据[2]。

3.1.3 造价管控

利用BIM技术，可对施工项目的信息进行快速采集和整理，实现动态管理，确保信息的全面性和及时性。然后利用计算机软件技术对工程项目进行科学统计、归类，通过对已有的资料进行精确计算，从而为工程项目成本管理提供依据。采用BIM技术对数据进行精确计算，避免人为误差。另外，由于BIM技术的作用，可以保证早期评估的精确度和快速性，降低了不必要的损失，降低了预算外变更的发生。

3.1.4 重要节点的展示

在具体的施工中，常会出现一些较为复杂的关键节点，利用BIM技术可对节点进行有效显示，从而制定科学、合理的施工计划，以保证节点的精确度。

3.2 施工阶段的应用

3.2.1 施工过程模拟

通过BIM技术，可以对装配式建筑结构进行全过程仿真，使工作人员能够及时发现问题，并参考工程的具体要求进行科学的调整，从而降低施工中的危险事故，合理调配资源和资金。在构件吊装仿真过程中，要充分考虑到各个节点之间的相互关系，并进行相应的调整和衔接，以保证仿真过程的流畅。在施工现场，遇到结构复杂、施工要求高的节点时，利用BIM技术实现节点的可视化显示，便于施工人员根据三维模型进行节点的衔接，提高施工的精确度。

3.2.2 材料管理

在实际应用BIM技术时，必须对整个施工过程进行全面计算、分析，并以此为依据，科学、合理地安排施工材料、施工进度，以保证施工的质量，保证材料的供给不会受到影响。另外，为了科学、高效地判定材料的损失，还需要运用BIM技术，及时发现材料损失的异常情况，以便对施工过程和方案进行改进和优化，确保工程的科学性和经济性。此外，运用BIM技术，可以对物料的进场时间进行规划、计算，并能灵活地对物料进行加工，避免物料长期积压。

3.2.3 碰撞检测

通过BIM技术，可以在深化设计阶段就进行碰撞检测，检验图纸的设计内容，确定结构位置是否合理，管线布置是否合理，并能做到水平和垂直方向的检验，降低矛盾的发生，增强结构的连贯性。通过碰撞检测，可以科学地评估图纸的设计内容，避免在实际操作中出现的碰撞问题，实现多个专业的协作，减少返工费用，大大提高了工作效率。

3.2.4 动态化管理

BIM由于其可视化、模拟性、协调性等多种功能特点，在装配式建筑中运用，一方面可以推动工程平面图向三维模型过渡，从而为管理者提供更为精确的决策支撑；另一方面，它还可以实现对施工现场的可视化，增强施工过程的实时监控与控制，方便工作人员及时发现和解决问题，保证现场施工的进度和安全。同时，随着BIM技术的不断发展和功能的不断完善，5D模拟技术也逐步在工程建设中得到了运用，实现了动态控制，及时调整工程内容，充分发挥资源的最大利用价值，提高了施工质量[3]。

3.2.5 构件管控

目前，构件管控应用最多的就是BIM技术和RFID技术，这两种技术在控制预制件时都能起到很好的作用。通过RFID技术将预制件的制造信息进行传输，这是一种射频识别技术，利用BIM技术可以有效地将生产信息集成到一起，从而实现对预制件整个生产过程的管理。在此基础上，施工技术人员可以充分、有效地掌握和监测预制件的各项生产工艺参数，并能根据软件的实际应用，找出问题所在，制定出科学、高效的解决方法。

4 结语

总之，BIM技术在装配式建筑施工中的应用是必然趋势，两者相结合，既可以减少工期，又可以提高设计精度，防止出现质量问题，简化现场管理，确保工程的整体效果，减少施工的难度和复杂性，减少施工中的问题，提高施工的整体效率。