BIM技術在裝配式建筑施工中的應用分析

曹躍進 正 清 張建宏

（1.安徽馬鋼資源集團姑山礦業(yè)有限公司；2.中國十七冶建設有限公司技術中心；3.安徽馬鋼資源集團礦業(yè)公司）

成熟的BIM 技術勢必會成為建筑行業(yè)未來技術競爭的核心力。目前，傳統(tǒng)的施工工藝已不適應裝配式建筑施工。工程施工可視化智能管理通過智慧工地建設提高工程管理信息化水平，通過對裝配式建筑施工中BIM 地應用研究，提高裝配式建筑工程質量，逐步實現(xiàn)綠色建造。

1 BIM施工總圖策劃應用

1.1 施工過程動態(tài)劃分

基于相對成熟的工程項目管理經驗，裝配式建筑工程通?？煞譃榈鼗c基礎工程、主體結構工程、裝飾裝修工程、總圖綠化等4 大施工階段，現(xiàn)場總平面布置應根據不同階段的施工需要進行動態(tài)管控。隨著項目施工階段的變化，現(xiàn)場的施工機械、安裝設備、材料及堆場、勞動力的需求也會隨之改變，現(xiàn)場總平面布置必須隨之調整，變化較大的是地基與基礎工程、主體結構工程、裝飾裝修工程3 個階段。因此，科學的項目管理應針對裝配式建筑不同的施工階段進行動態(tài)地調整，利用BIM 技術進行現(xiàn)場總圖布置更為直觀，較傳統(tǒng)的平面設計效果更佳。

1.2 設計平面圖導入為現(xiàn)場總圖布置

在進行項目策劃時，首先可利用設計單位提供的總平面圖及各單體工程CAD 圖紙，繪制出基坑平面布置圖以及擬建建筑物平面布置圖；這兩份圖紙可作為地基與基礎工程、主體結構工程、裝飾裝修工程3 個階段現(xiàn)場總平面布置的基本圖。根據施工總體安排，確定不同階段現(xiàn)場的設備、材料及臨時設施的布置需求。平面圖的導入通過Autocad 和Revit 兩種軟件來實現(xiàn)。

1.3 地基與基礎施工階段現(xiàn)場總圖布置

該階段可根據設計方提供的圖紙，分別對基坑、地下結構、主體結構、臨時設施等進行單獨建模，單獨模型統(tǒng)一鏈接到中心文件中，可提高軟件使用的流暢性。這一階段總圖布置的主要內容為臨時道路、臨時用水、用電線路、施工機械、辦公大樓、生活大樓、輔助用房、圍墻等。

重點確定施工機械類型，將具有參數屬性信息的施工機械模型導入，建立與建筑物平面、空間關系；臨時道路要充分考慮重型車輛的轉彎安全半徑，將前面建立的主體結構模型與道路模型導入到Navisworks 軟件中進行模擬，檢驗車輛在行駛過程中，是否與建筑物及臨時設施產生沖突，從而最終確定地基與基礎施工階段的現(xiàn)場總圖布置。滁州某體育場館總體布置實景及總圖BIM布置見圖1、圖2。

1.4 主體結構施工階段現(xiàn)場總圖布置

主體結構施工過程相對于地基與基礎施工階段，總圖布置涉及的實物更多，環(huán)境更復雜。如塔吊、施工電梯、卸料平臺等特種設備，需要考慮安裝與拆卸路徑中與各建筑物的空間關系和位置設置，以及他們的安裝位置與材料堆場的空間關系。通過BIM三維可視化技術和之前建立的建筑物模型，可直觀地了解建筑物的具體造型與塔吊臂長覆蓋范圍、扶墻設置、拆除路徑等之間的位置，發(fā)現(xiàn)空間設置的不合理之處，從而避免因場布不合理給后續(xù)施工帶來的困擾。某工程塔吊空間布置及某工程塔吊布置見圖3、圖4。

1.5 總圖布置方案的比選

通過BIM 技術，不僅可以對現(xiàn)場所有施工設備進行實時監(jiān)控，還可以在總圖布置方案策劃過程中，將設備的參數信息錄入模型中，將模型屬性信息與設備數據相結合，形成信息實時自動更新的數據庫，再通過數理統(tǒng)計，統(tǒng)計出不同類型的設備清單，動態(tài)調整設備的數量及參數；在三維可視化條件下，建筑物與臨時設施的關系、施工進度計劃與場地的關系、施工設備進場次序等都能直觀的展示；現(xiàn)場的總圖布置就如同兒童搭積木游戲一樣，可以快速形成多種組合方案，通過三維立體模型，直觀地進行現(xiàn)場總圖方案的比選，直觀且效果佳。

1.6 總平面布置的出圖

通過比選確定的總圖布置方案，利用Revit 軟件可以直接生成施工現(xiàn)場總平面布置圖及三維模型圖，施工過程中還可以針對現(xiàn)場情況的變化，動態(tài)地進行調整。相比傳統(tǒng)的CAD 二維圖繪制，可有效減輕技術人員的工作強度，利用BIM 技術實現(xiàn)一次建模，多次使用，利用其參數化、信息化特點，能夠快速精準表達施工空間關系，針對不同施工階段進行總圖布置方案設計，可使得總圖地布置更加完善。

2 BIM施工過程管理應用

2.1 BIM 技術在工程進度管理中的應用

工程的施工進度能否達到預期的要求，對工程經濟效益有著深遠地影響，需要對工程進度的每一個環(huán)節(jié)進行有效把控，杜絕資源浪費，才能更加有效地把握工程進展。裝配式建筑具有構件數量多、安裝工序復雜等特點，為突顯裝配式建筑建造速度快的優(yōu)勢，必須對施工進度進行有效地控制和管理。

由于建筑設計缺陷難以避免，且常會在施工過程中暴露，不可避免地涉及到設計變更；從變更需求、變更申請、監(jiān)理批準再到建設單位認可，最后再落實到施工單位實施；承包單位需重新編制相關施工方案以及進度計劃，還要進行相關的技術論證和技術交底；此外，工程人員對圖紙和技術方案的理解存在差異和不足、對施工工藝的熟悉程度和技巧掌握的熟練程度等也對設計變更地實施產生影響；整個過程需要的時間常難以預估，極易造成工程進度的延誤［1］。

首先利用Revit 和Navisworks 等軟件，對裝配式建筑的基礎、結構構件、建筑構造、水電氣管線、裝飾裝修等建模，然后將BIM 模型導入到軟件中，施工管理過程中，一方面將涉及所有施工工序的施工進度計劃載入模型，并將所有BIM 模型信息相關聯(lián)，可以實現(xiàn)動態(tài)三維模擬現(xiàn)場施工，十分直觀地監(jiān)測工程的實時進度；另一方面，由于BIM 模型中的各類信息具有準確性和關聯(lián)性，其中任何一項參數發(fā)生改變，其他相關信息就會自動實時更新，當施工活動中遇到設計變更，則可以根據變更要求和施工現(xiàn)場的實際情況，及時調整相關參數，實現(xiàn)動態(tài)變更；變更后的施工進度計劃也隨之調整，實現(xiàn)自動調整［2］。

通過BIM 技術實施施工進度的管理，實現(xiàn)動態(tài)調整關鍵參數，控制關鍵路徑，實現(xiàn)最優(yōu)化的施工進度，具有管理直觀易掌控，更加科學、有效、智能和可視化等優(yōu)點，能夠更好地把控整體工程的施工進度，有效縮短工期，進一步降低工程成本及投資。

2.2 BIM模型在施工技術交底活動中的應用

傳統(tǒng)項目管理中的技術交底通常以文字描述為主，工程管理人員以口頭講授的方式對工人進行交底。這樣的交底方式，不同的管理人員對同一道工序往往有著不同的理解，口頭傳授的方式也五花八門，作業(yè)人員文化層次和技術水平參差不齊，理解程度存在差異，容易出現(xiàn)理解錯誤，從而導致施工工藝上的錯誤，對工程存在較大的質量風險和安全隱患，對工程安全質量管理控制不利［3］。

通過BIM 技術應用，管理人員能夠更快、更直接的向施工作業(yè)人員進行三維可視化的技術交底，作業(yè)人員能夠得到三維立體的直觀教育，從而更容易接受和理解交底內容，快速理解和掌握施工工藝技術和要求，使得交底效果顯著增強。

裝配式建筑工程通過BIM 技術進行可視化交底，可對構件復雜節(jié)點的施工工序進行優(yōu)化模擬并指導現(xiàn)場施工。模型優(yōu)化完成后，通過可視化模擬演示對裝配式構件吊裝作業(yè)人員進行三維動態(tài)的技術交底，相對于抽象的技術術語，作業(yè)人員會更容易理解，交底活動會進行得更徹底，操作人員的作業(yè)活動會更加順利和符合要求，從而加快構件安裝施工工程進度，有效節(jié)約項目成本及投資［4］。

3 BIM設計施工圖審查

施工圖會審是指工程各參建單位在工程施工前對設計文件的審閱，提前熟悉圖紙，發(fā)現(xiàn)問題，可提高施工質量，節(jié)約施工成本，縮短施工工期，提高經濟效益。

3.1 基于BIM的施工圖會審

圖紙會審是工程施工前不可少的一項重要工作，應用BIM 技術的三維可視化輔助圖紙會審，能快速查找出圖紙中存在的各建筑標高不統(tǒng)一、建筑物間間隔不合理、空間布局不合理、管線布置碰撞、裝配式構件尺寸不匹配等，均可通過BIM 云平臺信息中的大數據導出，直接列表，行成圖紙會審記錄，快捷準確，形象直觀，可節(jié)約大量的時間及人力成本，還可減少由于人的因素而造成的錯漏。

3.2 基于BIM的施工圖會審重點

BIM 模型的建立過程也是虛擬施工的過程。在這個過程中，可提前發(fā)現(xiàn)諸多在平面圖紙中較難發(fā)現(xiàn)的問題，如建筑結構與水電等多專業(yè)間圖紙不契合的問題，建筑結構施工操作過程的難題，水電預留孔洞與土建相關施工措施間有沖突等。針對這些相關問題，利用BIM 技術三維可視化特點，提出基于BIM的可視化圖紙會審，對圖紙設計中存在的問題進行檢查，輔助圖紙會審，可提前優(yōu)化相關圖紙問題并形成圖紙會審記錄［5］。

3.3 基于BIM的施工圖會審實施流程

基于BIM的施工圖會審實施流程見圖5。

4 結語

BIM技術能夠促使施工管理中的科技含量大大提升，實現(xiàn)社會效益和經濟效益的最大化，提高設計人員的工作質量和效率，減少設計錯誤及后期設計變更給工程建設帶來的延誤和損失。由于各個專業(yè)間可進行BIM 數據的共享，通過三維模型可直觀地監(jiān)測工程進度，動態(tài)調整施工方法和工程目標，可采取模型中數據快速形成材料和設備清單，精準地計算出工程成本，也能夠通過這些信息進行管理，從而減少庫存和運輸成本，最終降低整個工程造價。BIM技術在裝配式建筑施工管理中推廣應用的意義十分重大。