裝配式建筑設計施工中BIM技術的應用研究

胡瑛

摘要：裝配式建筑設計施工的BIM技術應用使裝配式建筑設計更符合現(xiàn)代城市化發(fā)展需求，同時建筑施工使用質量得以保障。本文將根本裝配式建筑設計施工特點，對其與BIM技術的關系與實際應用逐一闡述，并制定有效的裝配式建筑設計施工BIM技術運用方案，以此為后續(xù)階段科學的運用BIM技術開展裝配式建筑施工設計提供部分參考性建議。

Abstract： The application of BIM technology in the design and construction of prefabricated buildings makes the prefabricated building design more in line with the needs of modern urbanization， and the quality of construction and construction is guaranteed. In this paper， the characteristics of the basic prefabricated building design and construction as well as its relationship with the BIM technology and its practical application are expounded one by one， and an effective BIM technology application plan for the prefabricated building design and construction is developed， which can provides some reference recommendations for the prefabricated building design and construction.

關鍵詞：裝配式；建筑；設計；施工；BIM；應用

Key words： prefabricated；building；design；construction；BIM；application

中圖分類號：TU74；TU17 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）28-0212-02

0 引言

現(xiàn)今，裝配式建筑設計的節(jié)能、多功能及高美觀度等相關特點，逐步在城市現(xiàn)代化建設發(fā)面進一步凸顯，成為未來建筑設計發(fā)展的主要構成。其中BIM技術的有效應用，為裝配式建筑設計施工實際性問題的解決提供了完備的技術應用條件，因此做好BIM技術在裝配式建筑設計施工方面的研究分析尤為必要，是提高裝配式建筑設計施工質量及水平的有效途徑。

1 裝配式建筑設計施工與BIM技術應用的關系

裝配式建筑設計應用采用多模組拼裝構成，基礎建構簡單，且易于維護管理，具備節(jié)能、高效及信息化等相關特點。隨著市場發(fā)展對建筑設計使用功能性及實用性要求的逐步升高，建筑建設成本隨之攀升，為更好的適應市場環(huán)境，采用裝配式建筑設計尤為必要。早期階段的裝配式建筑設計仍離不開對模版類施工材料的運用，相關的經(jīng)濟效益及節(jié)能效益不高?，F(xiàn)階段的裝配式建筑設計，同時對BIM技術的科學化運用，有效解決以上問題，從節(jié)約、環(huán)保及綠色處理角度分析，現(xiàn)代裝配式建筑設計施工均優(yōu)于傳統(tǒng)裝配式建筑建設，是未來階段建筑行業(yè)房屋建設設計的主要發(fā)展方向。BIM技術基于計算機圖像處理技術開發(fā)，技術圖像處理空間維度更高，同時可有效的根據(jù)實際使用要求，對BIM技術應用功能做出調(diào)整，進一步突出BIM技術應用靈活性及多變性特征。BIM技術在裝配式建筑方面的設計施工應用，最早可追溯到上世紀末期，該階段建筑設施方案總體已采用模塊化項目設計模式，但設計形式單一，技術應用條件受限，未能充分的發(fā)揮BIM技術在裝配式建筑建設應用方面的實際優(yōu)勢。在后續(xù)階段的信息化網(wǎng)絡技術及建筑技術設計完善階段，BIM技術可視化、集成化及模擬性特點愈發(fā)明顯，進而得以在現(xiàn)代裝配式建筑設計施工方面大展拳腳。通過運用數(shù)據(jù)庫信息，分析建筑模版構成參數(shù)，并對建筑設計方向及設計結構做出判斷，采取三維模型構建方法實現(xiàn)對建筑模型的立體化設置，在模型中對現(xiàn)場施工、構件生產(chǎn)及建筑設計等進行擬真操作，繼而運用BIM技術達到裝配式建筑設計施工的低成本與高質量作業(yè)要求。

2 裝配式建筑設計階段的BIM技術應用

相比于傳統(tǒng)建筑設計運用，裝配式建筑設計的BIM應用具備獨立進行構件生產(chǎn)的能力，通過對BIM模型及圖紙的繪制，結合工程施工要求，對相關的構件規(guī)格及參數(shù)進行信息整合，并傳送至相關的構件加工生產(chǎn)單位，通過構件生產(chǎn)拼裝，實現(xiàn)建筑整體化設計。雖然裝配式建筑設計總體優(yōu)勢明顯，但相關的基礎施工流程應用仍不可避免，繼而需要運用BIM技術做好施工項目及施工現(xiàn)場協(xié)調(diào)工作，以便各部門可按照預期規(guī)劃開展施工作業(yè)。在工程量統(tǒng)計及造價管理方面，BIM技術可有效的對不同的施工項目所需費用及工程量等進行預估，并選擇最佳的工程造價管理方案組織造價管理，同時具備現(xiàn)場施工實時監(jiān)控能力，可根據(jù)現(xiàn)場施工情況對工程量等數(shù)據(jù)進行調(diào)整，避免了繁瑣的人工計量及核準預算工作，使裝配式建筑設計更符合后續(xù)階段工程施工建設的基本需要。

2.1 BIM模型建立及圖紙繪制

BIM模型設計采用三維獨立空間設計方案，具備獨立模型數(shù)據(jù)演示功能，相關參數(shù)信息通過計算機的輸入調(diào)整，可有效控制BIM建筑模型結構變化方向。如在實際的模型建設階段，未能設置有關的建筑參數(shù)，亦可采用數(shù)據(jù)庫內(nèi)信息進行建模設計。相比于二維空間模型建立應用，三維獨立空間不僅立體化成像能力更強，且信息展示及讀取更為全面，包括單元結構設計的構件類型、尺寸、材料及數(shù)量等多項信息，可為技術人員提供全面的信息參考幫助。由于BIM模型基于計算機信息成像技術開發(fā)設計，所以技術應用可控性較高，能夠隨時根據(jù)工程設計要求，對圖紙繪制內(nèi)容進行更變，使BIM技術設計應用整體性更強。早期階段建筑圖紙繪制以CAD技術為主，隨著技術應用條件的越發(fā)苛刻，CAD技術已難以有效的滿足現(xiàn)代建筑設計需要，繼而成為BIM技術應用的一種輔助技術時段，通過前期BIM技術建模數(shù)據(jù)，可運用CAD技術對二維圖紙、構件及數(shù)量表等參數(shù)進行導出修改，實現(xiàn)BIM技術與CAD技術應用的一體化融合。

2.2 工程設計及施工設計協(xié)調(diào)

BIM技術條件應用下的裝配式建筑設計施工雖然有效將傳統(tǒng)繁瑣的工程設計流程進行優(yōu)化，但必要的施工項目仍需在建筑裝配拼裝施工階段予以應用，繼而需要在施工設計階段，對有關的工程項目內(nèi)容進行協(xié)調(diào)處理，避免出現(xiàn)工程項目施工矛盾及項目施工秩序混亂問題。BIM技術不是傳統(tǒng)意義的計算機軟件控制技術，它是一種完善的技術應用平臺，為工程施工設計、技術處理等構筑了堅固的技術壁壘。所以在工程施工設計協(xié)調(diào)方面，可采用BIM技術平臺工程周期計算模版，對工程施工技術應用及施工方向類似的工程項目進行規(guī)劃，在保障工程施工質量的前提下，將部分工程進行刪減與合并，實現(xiàn)多項施工工程作業(yè)的協(xié)調(diào)處理，一方面在節(jié)省工程施工成本的同時，也有效解決工程項目施工矛盾對沖問題。

2.3 工程量統(tǒng)計及造價管理

傳統(tǒng)工程量計算及造價管理需要消耗的人力資源及物力資源較多，且實際成本較高，技術應用時間周期較長。而BIM技術由于采用智能化及自動化的電子運算，可在短期內(nèi)完成大量的工程統(tǒng)計造價管理工作任務，并可將工程造價管理及工程量控制錯誤率控制在0.1%以下，有效解決工程造價管理核算及預算不準確問題，為后續(xù)階段工程建設的順利進行，提供實際參考，同時為工程造價管理內(nèi)容的修正及修改預留了大量可用時間，使工程造價管理及工程量統(tǒng)計內(nèi)容可與工程施工建設設計項目步調(diào)一致。

3 裝配式建筑生產(chǎn)階段的BIM技術應用

裝配式建筑生產(chǎn)階段BIM技術應用主要有兩個方面。首先是構件的生產(chǎn)制作，由于裝配式建筑建設應用對構件參數(shù)規(guī)格精細度要求較高，所以對于構件生產(chǎn)數(shù)據(jù)的控制，可由BIM技術進行代替。為降低成本，現(xiàn)階段裝配式建筑構件生產(chǎn)均由第三方生產(chǎn)商進行生產(chǎn)管理，傳統(tǒng)的構件生產(chǎn)對相關數(shù)據(jù)信息內(nèi)容的整理并不準確，導致后續(xù)階段構件生產(chǎn)難度較高，施工階段對構件的使用存在部分實際缺陷，需要進行二次返工加工處理，在此過程中進行工程成本增加，構件生產(chǎn)制作效益大打折扣。BIM技術能夠針對不同的特殊構件結構，對數(shù)據(jù)信息做詳細化處理，盡可能的對第三方生產(chǎn)企業(yè)提供完善的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，以此提高裝配式建筑構件生產(chǎn)質量及應用有效性。其次是構件的運輸與倉儲管理。早期階段的構件運輸主要由第三方單位承擔相關工作，部分工作內(nèi)容細節(jié)性問題處理不佳，促使構件在運輸及倉儲過程中出現(xiàn)壞損及老化等質量問題。BIM技術綜合兼容性較高，可在生產(chǎn)企業(yè)構件運輸及倉儲方面，提供RFID芯片數(shù)據(jù)共享反饋，通過對RFID芯片構件類型及材質等相關內(nèi)容的獲取，有效的控制構件運輸過程及倉儲管理，利用BIM平臺及RFID芯片技術融合保障裝配式建筑構件生產(chǎn)符合建筑設計及施工使用需要。

4 裝配式建筑施工階段的BIM技術應用

裝配式建筑施工階段BIM技術應用并非是單一的技術體系，而是多元的技術應用模式，需要輔以RFID芯片信息處理技術、3D建模技術、4D建模技術及5D建模技術等多種技術類型開展施工階段控制設計工作，以此保障相關施工作業(yè)與預期工程規(guī)劃保持一致，確保工程施工作業(yè)的科學性及合理性。

4.1 施工模擬仿真

裝配式建筑施工對工程作業(yè)機械化標準要求較高，且需要具備良好的現(xiàn)代施工工藝技術能力，施工內(nèi)容根據(jù)工程施工設計的不同有多個分支，不同的工程分支內(nèi)相關工作項目安全系數(shù)及管理標準差異化明顯，需要在裝配吊裝、垂直機械施工及施工現(xiàn)場材料運輸管理等方面，利用BIM技術對工程施工過程進行仿真模擬，以便通過模擬對可能存在的潛在風險及相關工程施工問題予以解決，使工程施工作業(yè)安全性及時效性得以保障，為工程成本的控制與工程質量的提升創(chuàng)設有利的技術模擬應用條件。

4.2 施工質量進度成本控制

BIM技術在施工質量進度成本控制方面，需要結合RFID芯片數(shù)據(jù)處理技術加以完善，采用質量數(shù)據(jù)對等分析與施工流程的RFID芯片數(shù)據(jù)追蹤，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的實時監(jiān)控，并與3DBIM模型轉換端口相連接，針對不同的施工技術質量問題進行修正，而后將相關數(shù)據(jù)發(fā)送至4DBIM可視化模型，引入資源維度控制降低工程資源運用成本，與此同時形成5DBIM建模，實現(xiàn)對施工進度及施工質量的控制，使裝配式設計施工的BIM技術充分發(fā)揮管理控制優(yōu)勢，為未來階段裝配式建筑設計應用發(fā)展創(chuàng)造科技管理環(huán)境。

5 結語

綜上所述，裝配式建筑設計施工的BIM技術應用并非單一的軟件技術控制模版，而是龐大的技術控制應用平臺，通過技術建模，模型分析及工程施工流程模擬等，實現(xiàn)對裝配式建筑施工管理的前期階段擬真化控制優(yōu)化，進而為后續(xù)階段工程施工技術、管理等相關方面問題的解決夯實技術基礎。

參考文獻：

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