BIM技术在装配式建筑绿色施工中的应用研究

摘 要：装配式建筑绿色施工是建筑行业的主要发展方向，能够有效降低建筑的环境污染，推动建筑行业的长远发展。本文探讨如何使用BIM技术实现装配式建筑绿色施工的控制，首先分析BIM技术的应用价值，然后结合某住宅小区工程施工，阐述如何建立BIM系统，并对建筑施工不同阶段中BIM技术的应用展开研究。通过研究，从工业化角度分析BIM技术在装配式工程施工中的应用，探讨BIM技术的具体应用方法，实现对工程施工的优化，提升装配式建筑的绿色施工水平。

关键词：BIM技术；装配式施工；绿色施工

1 前言

装配式建筑相对于传统建筑施工模式，可以克服现浇结构污染环境比较严重的问题，并且通过工厂生产，可以开展标准化施工建设，有效降低建筑的建造能耗。为了充分发挥装配式建筑施工所具有的绿色环保优势，需要合理开展建筑的设计工作，因此具有可视化特点的BIM技术在当下背景下得到了广泛应用。本文针对BIM技术如何开展绿色建筑施工技术进行研究，结合装配式建筑的特点，分析BIM技术的应用方法，帮助技术人员有效利用相关技术，提升建筑工程的绿色环保水平。

2 BIM技术应用的必要性分析

2.1提升施工协调性

施工单位之间的有效协调，对保证建筑工程施工发挥着关键作用。BIM技术可以通过数据的实时更新，利用数据强化不同环节之间的衔接，从而有效解决装配式建筑项目衔接困难的问题。不同施工单位、不同专业的人员，都能进入BIM系统了解施工的进度状况，系统也能实时对数据进行更新，加快参建单位之间的有效协调。

2.2开展模拟化管理

建筑工程施工过程中会产生大量数据，BIM系统能够利用数据和建筑设计模拟工程的施工过程，方便管理人员开展管理工作。例如，基于BIM 5D技术，能结合建材市场变化、建筑施工流程对成本、进度进行预测，管理人员可以针对绿色环保、质量、成本、进度等要求进行全面控制。

3工程概述

3.1工程概况

某工程为高档小区工程，包括6栋17层高层住宅建筑和5栋小高层，建筑采用框架剪力墙设计，采用预制构件装配式施工。工程设计阶段，将工程拆解成可以用于实际生产的预制构件，可以有效减少工程施工现场的材料堆积、粉尘问题，降低施工期间产生的噪声，提升工程的绿色水平。

3.2工程难点

本工程在设计初期和传统建筑之间的差别较小，但是由于采用装配式建筑施工，工程施工期间需要以构件为基础元素进行建筑结构体系的搭建，使用传统二维图纸很难满足工程施工需求。如果在图纸中出现工程构件表述问题，将会和现场实际需求相矛盾，容易造成施工材料浪费。并且，工程施工期间需要查阅各类建筑构件的信息，传统图纸直观性不足，会影响工程施工进度，进入后期也很难查阅工程构件的分布状况。

3.3解决方案

本工程采用BIM技术解决工程施工问题，通过建立BIM系统完成对各类构件的设计、工程整体结构碰撞检查、动态施工模拟等，避免不必要的资源浪费。同时，发挥BIM技术的整体协调性，实现构件生产、现场施工的有效结合。

4 BIM系统构件及建筑模型建立

本工程需要专门建立建筑工程的BIM平台，将构件加工管理、现场监测数据、构件RFID或二维码识别系统等融合到BIM系统当中，以满足工程施工的应用需求。为此，基于Revit软件构建工程项目的管理体系，建立工程施工的三维模型、构件设计、施工进程模拟，同时还结合Navisworks和vasari用于强化对工程项目施工过程的指导，以及分析建筑内外热环境。

4.1 IPC构件族库建立

使用Revit建立预制构件模型，安装REXScal扩展插件，在族样板文件rft中建立PC构件族库。rfa文件用于项目载入，可以给工程现场提供详细的图纸，可以提升预制构件的设计效率。本工程中，建立叠合板族、楼梯族、梁柱族、楼板族，还针对建筑施工专门建立非固定模数的特殊族。

并且，针对现场需要使用的塔吊、支撑结构等，也专门建立了族文件，可以丰富族库，强化现场施工管理和部署。

4.2 BIM模型建立

建筑工程的BIM模型是工程开展建设的基础，本工程通过Revit软件建立BIM模型，根据模型进行进一步的深化设计，方便后期进行碰撞检查、设计分析等工作。工程建筑设计以构件作为基础，通过搭建构件完成建筑的整体结构设计，工程施工的首层三维模型如图 2所示。

4.3预制装配建筑内部环境模拟

采用vasari软件对工程的建筑性能进行分析，通过模拟工程内外的热交换情况确定工程不同开窗尺寸对内部温度的影响，优化开窗尺寸，有效调节建筑的热工性能。最后发现17%的开窗面积效果最好，能够避免不必要的热量流失，而且可以满足内外空气流通的需要。

4.4 BIM管理平台设计

BIM管理平台中储存建筑设计模型，以及各类构件模型，并且在电脑端的基础上继续对手机等平台进行开发，满足不同场景的应用需求。施工人员、设计人员、技术人员可以通过平台获得施工流程展示、PC构件信息、工程各类数据管理、工作技术指导，以及查阅设计变更等功能，方便施工单位和设计单位交流，以及及时上传施工进度。施工现场的传感器、监测设备、施工设备等，需要连接BIM系统的数据库，在施工现场数据更新后，BIM系统自动进行数据更新。

为了加强对施工流程的管理，各类构件都使用二维码记录构件信息，可以使用手机或者专用设备扫码进行构件的识别，并将识别的构件BIM系统，实现施工现场工作人员逐一识别构件状况上传，确保BIM系统获得构件的使用状况。基于BIM系统的构件设计资料，应进一步加入构件生产厂家、入场时间、使用方向等信息，有助于管理人员开展每一块构件的管理，并利用精细化管理提升施工的绿色水平。

5 BIM技术在施工期间的应用方法

5.1优化施工设计

5.1.1提升设计协同性

本工程设计人员依靠BIM数据平台开展设计，方便各专业设计团队基于同一个模型交流信息、设计进度，方便设计团队针对建筑探讨设计方法，确保所有设计团队都能获得不同方面更新的设计信息。设计团队能够充分了解工程施工的整体状况，加强和现场施工人员交流，避免信息孤岛问题。施工人员基于BIM平台，和设计人员交流后，能够对设计人员的意图做出准确解读，极大程度地保障了设计信息的一致性。在施工期间如果发现设计方案存在矛盾或者空间冲突，施工人员也能和设计人员之间及时沟通，针对存在的问题进行修改，保障施工顺利进行[1]。

5.1.2虚拟仿真技术开展设计

为了能够给施工提供良好的支持和基础，设计人员会根据经验预测施工的技术难度、工程施工状况，并进行优化设计。例如，根据电气系统结构进行模拟、分析和预测建筑的施工流程，确定建筑全生命周期的能耗，针对性进行优化设计，寻找最节能的设计方案。根据建筑设计方案，设计人员可以在设计过程中基于BIM系统进行模拟施工，确定工程的施工难度，解决由于设计缺陷所导致的建筑施工困难，实现工程设计的全方面优化[2]。

5.2预制构件生产管理

本工程的构件生产厂家也接入BIM系统，可以获取构件模型信息，方便数控机械设备可以根据模型完成切割、点焊、钻孔等工作，实现工程施工的自动化控制，有效保障设计的一致性，满足对生产效率、进度方面的需求。工厂可以获得建筑施工状况，根据订单工期、原料供应状况进行库存管理、生产顺序控制、原料采购管理等工作，可以降低预制构件生产厂家的管理难度，还能减少过度生产、原材料不足导致的项目衔接问题。有效避免了建筑工程施工期间现场各类构件的堆积，强化了现场的绿色管理。

另外，利用BIM技术能够完成工程量汇总计算，包括提供钢筋生产、混凝土使用等工程量清单，方便开展对工程造价、预算的校核。如表 1所示，是部分工程预制构件的明细表，根据该表可以指导构件生产厂家生产，也有助于施工期间开展构件的管理工作。

结合BIM的出图功能，可以深化对构件和工程的整体设计，提供更为细化的PC构件图纸，辅助工程预制构件的生产工作[3]。

5.3施工现场管理

5.3.1碰撞检查排查设计失误

BIM软件具有强大的碰撞检查功能，可以直观地了解设计失误问题，提供更加直观、精准的结果，可以获得较高的检测效率和质量，方便开展工程的成本控制。相对于传统CAD图纸，使用BIM技术的呈现效果更好，能够对预制构件拼装后的具体情况进行还原，及时发现存在的碰撞问题，从而避免在安装中出现返工的情况。通过三维碰撞检查，能够确定钢筋配置不合理的情况，检查时搭建整体模型，可以发现不同位置构件之间的冲突，软件能够自动标记冲突位置，方便在施工之前进行优化设计[4]。

5.3.2施工质量控制

基于BIM建立的工程施工管理平台可以实现对工程现场监测数据的汇总，将传感器、监测设备获得的监测结果在BIM模型上呈现，管理人员获得施工现场数据的难度明显降低，有助于优化工程施工现场的管理效果。在装配式建筑施工中，节点灌浆施工是质量控制的难点，利用BIM系统，能够让管理人员更准确地了解节点灌浆施工的状况，明确混凝土的硬化速度，确定各项数据是否符合设计要求。同时，根据检测结果也能判断建筑是否存在过大的变形，以便能尽早发现建筑的施工质量问题，及时采取措施展开纠正，防止问题进一步扩大化造成的成本增加。针对各类异常情况，系统能够自动发出警告，方便管理团队针对性开展控制工作[5]。

6结论

使用BIM技术开展装配式建筑施工，实现了装配式建筑施工的理念、模式革新，将自动化技术充分应用于建筑工程中，利用数据信息强化建筑参建单位之间的衔接、配合。为了进一步发挥BIM技术的优势，还需要继续探索技术应用方法，不断优化技术应用模式，强化对施工现场细节控制，加强施工方、设计方、构件生产方之间的合作和信息沟通，强化对工程施工的流程控制，推动装配式建筑施工水平提升，满足社会对建筑行业绿色发展的需求。

参考文献

[1]郭琳莉.BIM技术在装配式建筑施工中的应用[J].住宅与房地产，2024（20）：71-73.

[2]毕思远.BIM技术在装配式建筑模块化施工中的应用研究[J].房地产世界，2024（11）：143-145.

[3]毛云.绿色施工技术在装配式建筑工程中的应用[J].砖瓦， 2022（09）：54-56.

[4]李德明，翁姗姗. BIM技术在预制装配式建筑施工中的应用研究 [J].房地产世界，2022（15）：158-160.

[5]高帆.BIM技术在装配式建筑施工中的应用研究[D].内蒙古科技大学，2022.