裝配式建筑過程中BIM技術的應用探析

劉 博

桂林理工大學博文管理學院

1 引言

裝配式建筑是通過有效的方式將工廠中預制好的各構件在施工現(xiàn)場裝配連接而成的一種建筑形式。裝配式建筑所組成的大部分構件例如預制梁、預制柱、預制樓板、預制墻都可以在預制工廠生產(chǎn)加工。在預制工廠中，與傳統(tǒng)工藝相比，采用較少數(shù)量的工人，利用計算機繪圖編程和自動化技術進行制造，易于對出廠的構件進行質(zhì)量控制，符合國家對建筑工業(yè)化的要求。在裝配式建筑施工現(xiàn)場，進行簡單的吊裝拼裝作業(yè)，減少了對施工現(xiàn)場環(huán)境的依賴性。

由于預制構件在施工前已由工廠生產(chǎn)養(yǎng)護完，裝配式建筑可以大大減少現(xiàn)場施工工期，也不會對施工現(xiàn)場造成建筑垃圾污染，也解決了施工時切割模板、振搗混凝土等引起的噪聲污染。在裝配式建中運用BIM 技術建立資源庫進行管理，將各建筑構件的物理和功能特性分類錄入BIM 系統(tǒng)軟件中，通過模擬實際施工情況、碰撞檢查等，切實的提高設計、施工方面的質(zhì)量，使裝配式建筑真正的實現(xiàn)工程協(xié)同式管理。

2 裝配式建筑設計階段BIM技術的應用

2.1 預制構件標準化設計

針對裝配式建筑標準化設計，需要考慮建筑工業(yè)化標準統(tǒng)一。通過對多樣化及個性化的建筑整體進行統(tǒng)一的模數(shù)標準化、構件標準化、節(jié)點連接標準化達成。在BIM技術為基礎下進行標準化的設計和生產(chǎn)，以三維數(shù)字為表達方式，這樣可以將建筑項目的實施對象作為數(shù)字化進行表達。采用BIM 技術，設計后由預制工廠制作相關的建筑構件、節(jié)點，將這些物理和功能特性信息上傳至云端，裝配式建筑設計中的各專業(yè)設計人員能夠快速地傳遞各自專業(yè)的設計信息，對設計方案進行“同步”修改。和施工、建設單位，進行討論具體施工方案和功能需求的問題，在云端進行信息整合，形成各類預制構件的族庫。

隨著云端各類型族庫的豐富，將同類型的族庫進行優(yōu)化統(tǒng)一，盡可能減少同類構件的種類，從而促進形成統(tǒng)一的裝配式建筑工業(yè)化標準。

2.2 提高設計效率，減少設計誤差

應用BIM 技術建立項目模型，可以使建筑工程師、結構工程師、設備工程師等專業(yè)人員在同一個平臺上進行工作，通過溝通交流后可直接對項目模型進行對應的修改，從而達到優(yōu)化設計方案的目的。在進行現(xiàn)場施工前，建設方和施工方也可對項目的功能和局部節(jié)點進行了解和修改。采用BIM 的參數(shù)化設計可以將項目進行分解，針對特定的情況進行分析，能夠自動生成各工程量清單和各材料清單等數(shù)據(jù)信息，減少了大量的統(tǒng)計時間。

利用可視化設計和施工技術相結合，提前把建設項目施工從開始到結束的過程進行可視化模擬分析，針對性的對部分吊裝拼裝節(jié)點進行節(jié)能分析、碰撞檢查、管道沖突等項目優(yōu)化，避免在實際施工過程中出現(xiàn)不利情況后才做出設計變更，從而提高設計效率、減少設計誤差。例如在深化設計階段不但要考慮預制構件質(zhì)量和外觀，也要考慮到出現(xiàn)孔洞、降板、管線預埋等的情況。

3 裝配式建筑施工過程中BIM技術的應用

3.1 堆場管理、施工場地優(yōu)化布局

基于BIM 技術模擬性的特點，在項目執(zhí)行前對施工場地進行分析，并對不同施工階段、不同施工環(huán)境進行對比，提高場地的利用率，避免在堆放過程中產(chǎn)生二次搬運、材料損耗等。利用BIM 技術的可視化優(yōu)勢，用模擬技術1：1模擬出真實的現(xiàn)場施工場景，通過對不同施工階段的現(xiàn)場模擬，得出施工道路布置、機械設備擺放、材料位置的最優(yōu)解，從而合理的進行規(guī)劃和布置，避免出現(xiàn)場地浪費、運輸通道擁堵等情況。

3.2 構件吊裝方案模擬優(yōu)化、3D模擬技術交底

BIM 模型對于構件的展示更為直觀，能將施工過程全面展現(xiàn)出來。特別是一些重點、難點施工環(huán)節(jié)，可在BIM 技術平臺上有針對性的3D動畫演示，可以讓施工人員對于構件吊裝的全過程進行觀測和判斷是否滿足規(guī)定和要求，也可以對班組工人進行施工前培訓交底，避免在吊裝過程中出現(xiàn)“錯漏碰缺”。這樣不但能夠提高吊裝施工現(xiàn)場管理的效率，提升了現(xiàn)場施工人員的業(yè)務水平，而且進一步規(guī)范了施工人員的實際操作，很大程度的減少了安全事故的發(fā)生。

3.3 施工進度管理

BIM 模型中加入時間維度，用于施工進度管理。解決了以收集當前進度數(shù)據(jù)及施工經(jīng)驗調(diào)整進度計劃，而對于調(diào)整后是否會存在其他問題的狀況?；贐IM 可視化動態(tài)模擬的特點，將資源配置、施工狀態(tài)、勞動力需求等信息融合在一起，結合傳統(tǒng)的橫道圖和網(wǎng)絡圖，對施工精度實行全方位細化的控制。并可以將信息共享，保證施工管理人員所做的決定可以立刻被執(zhí)行，提高現(xiàn)場施工效率。

3.4 施工質(zhì)量監(jiān)管

將施工質(zhì)量檢查驗收點與BIM 模型中的信息元素相互關聯(lián)，可以實現(xiàn)檢查驗收人員在工程質(zhì)量檢查驗收時支持移動設備查看和錄入待檢查點的資料信息。通過關聯(lián)對應的國家地方規(guī)范和IFC數(shù)據(jù)標準，可以解決在工程驗收時施工質(zhì)量的參考標準體系混亂的問題。施工方和監(jiān)理方可以在同一個規(guī)范標準下各自查看、檢查驗收點，錄入數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可根據(jù)填寫內(nèi)容自動判斷檢查驗收點是否符合要求，填寫的原始記錄和上傳的照片將保存至云端數(shù)據(jù)庫，自動生成對應的質(zhì)量驗收表，從而實現(xiàn)施工質(zhì)量的監(jiān)管。

例如“預埋螺栓外露長度”、“預埋件鋼筋錨固板與混凝土面平面高差”項目，可通過量尺、水準儀、經(jīng)緯儀等進行測量，對應觀測點位進行錄入信息，系統(tǒng)在與規(guī)范規(guī)定的允許偏差比較后進行判斷，若不符合要求，將提示施工方整改并填寫整改記錄。

4 裝配式建筑運營維護階段中BIM技術的應用

BIM技術可實現(xiàn)裝配式建筑全壽命信息化。為方便后期管理與維護，模型在竣工后可作為物業(yè)運營與維護的數(shù)據(jù)庫。不但有利于物業(yè)利用BIM運維模型快速檢查搜索到所需要資料信息，提升物業(yè)管理能力，而且有利于施工單位通過運維模型在缺陷保修期內(nèi)對建筑有缺陷的項目進行維護與保修，方便制定切實可行的工程保修計劃服務業(yè)主。

針對有缺陷的項目節(jié)點分析，對于維修所消耗的材料，配套使用的設備情況和日常維護人員的管理情況也能夠清晰掌握，從而為企業(yè)節(jié)省管理人員成本、維修材料成本，避免不必要的資金支出。

5 結束語

隨著國家對裝配式建筑越來越多的關注和政策傾斜，在裝配式建筑過程中全方位的應用BIM 技術，可以有效提高其在設計、施工質(zhì)量、運維過程中的效率和水平，使得整個項目更加緊密、合理，促進了裝配式建筑良好的發(fā)展。