裝配式建筑中BIM技術(shù)應(yīng)用研究

華倢 重慶市涪陵區(qū)建筑業(yè)服務(wù)中心

1 前言

裝配式建筑同傳統(tǒng)建筑有較大區(qū)別，只需將建筑構(gòu)件生產(chǎn)完成后直接送到施工現(xiàn)場進(jìn)行裝配即可，并不需要在施工現(xiàn)場制作混凝土。在安裝過程中，將構(gòu)件預(yù)留的孔洞與鋼筋相匹配后進(jìn)行澆筑就可以，既省時又省力，還不會對生態(tài)環(huán)境造成破壞，BIM技術(shù)屬于一種3D數(shù)字模型，可優(yōu)化內(nèi)部工作結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化施工安全性，提升整體施工水平。

2 裝配式建筑和BIM技術(shù)概述

2.1 裝配式建筑

裝配式建筑是用預(yù)制部品部件在工地裝配而成的建筑。發(fā)展裝配式建筑是建造方式的重大變革，是推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要舉措，有利于節(jié)約資源能源、減少施工污染、提升勞動生產(chǎn)效率和質(zhì)量安全水平，有利于促進(jìn)建筑業(yè)與信息化工業(yè)化深度融合、培育新產(chǎn)業(yè)新動能、推動化解過剩產(chǎn)能。近年來，我國積極探索發(fā)展裝配式建筑，但建造方式大多仍以現(xiàn)場澆筑為主，裝配式建筑比例和規(guī)?；潭容^低，與發(fā)展綠色建筑的有關(guān)要求以及先進(jìn)建造方式相比還有很大差距。

裝配式建筑外墻能起到保溫的作用，住在其中冬暖夏涼，很大程度上減少了空調(diào)的使用頻率，降低對環(huán)境的污染，實現(xiàn)節(jié)能減排的效果，裝配式建筑的墻體與密閉性與隔聲效果好，防火、防震性佳?，F(xiàn)階段的建筑設(shè)計形式較為死板，缺乏靈活性，裝配式建筑可有效彌補(bǔ)這一缺陷，通過對空間進(jìn)行大小分割，按照住戶的需要來配置。裝配式建筑展示出全新的建筑理念，從設(shè)計到最后安裝中間的每個環(huán)節(jié)都需要做好人力與物力的協(xié)調(diào)，最終完成建造[1]。

2.2 BIM技術(shù)

BIM是指創(chuàng)建并利用數(shù)字化模型對建設(shè)工程項目的設(shè)計、建造和運行維護(hù)全過程進(jìn)行管理和優(yōu)化的過程、方法和技術(shù)。

基于BIM技術(shù)的三維數(shù)字仿真模型，可以實現(xiàn)建筑工程的虛擬化設(shè)計、可視化決策、協(xié)同化建造、透明化管理，將極大地提升工程決策、規(guī)劃、勘察、設(shè)計、施工和運營管理的水平，減少失誤，縮短工期，提高工程質(zhì)量和投資效益。

BIM技術(shù)能夠為建筑物全生命周期提供資源，通過此項技術(shù)進(jìn)行參數(shù)模型整合，保證項目信息的正確性。通過計算機(jī)對不同信息進(jìn)行處理，搭建模型，保證建筑施工工作的全面性。在裝配式建筑施工階段，要合理運用該技術(shù)，以提高施工質(zhì)量與效率作為目標(biāo)，改進(jìn)施工方法以解決各種實際問題，通過三維信息技術(shù)理清構(gòu)件間的相互關(guān)系，盡可能提高設(shè)計效果，確保施工工作的全面性和直觀性。BIM技術(shù)還可以很好地銜接施工中的各個環(huán)節(jié)，保證施工策略符合業(yè)主要求[2]。制作三維立體建筑效果圖可讓業(yè)主直接了解建筑情況，BIM軟件可模擬出較難實現(xiàn)的構(gòu)想，制作出各種建筑模型，盡量呈現(xiàn)出建筑的實際環(huán)境，提高業(yè)主安全意識。

3 裝配式建筑中BIM技術(shù)應(yīng)用方法

建筑信息模型BIM技術(shù)應(yīng)用的裝配式建筑，建筑規(guī)劃、勘察、設(shè)計、生產(chǎn)、施工、裝修、運行維護(hù)全過程的集成應(yīng)用，實現(xiàn)工程建設(shè)項目全生命周期數(shù)據(jù)共享和信息化管理。

3.1 規(guī)劃階段

由于大型建筑工程逐漸增多，工程的結(jié)構(gòu)形式，整體規(guī)模與設(shè)計單位等各種不穩(wěn)定因素導(dǎo)致建設(shè)項目有了更嚴(yán)格的要求，工程項目要加強(qiáng)對全生命周期的管理，從投資決策、勘察設(shè)計、生產(chǎn)構(gòu)建、實際施工都能用到BIM技術(shù)，因此要按照項目本身的提點明確實施目標(biāo)，將目標(biāo)作為指導(dǎo)，做好策劃，規(guī)范影響項目進(jìn)程的要素，確保項目的正常推進(jìn)。

建設(shè)項目中涵蓋多方面的內(nèi)容，應(yīng)用的BIM軟件也各不相同，為確保信息之間的高質(zhì)量傳遞，要明確BIM軟件的數(shù)據(jù)傳輸格式，比如：當(dāng)前認(rèn)可度很高的IFC格式。另外，模型基準(zhǔn)點與不同專業(yè)和構(gòu)件的區(qū)分要做出明確規(guī)定。當(dāng)項目進(jìn)入到預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)時期，要利用BIM模型管理平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。目前，主要存在管理與自主開發(fā)管理平臺兩種模式，要按照各方項目特點進(jìn)行協(xié)商確定?，F(xiàn)階段的BIM使用尚未普及，專業(yè)人才較為欠缺，為滿足后期審查、生產(chǎn)等，目前還是通過二維圖紙?zhí)峤籟3]。

3.2 勘察階段

可把現(xiàn)場勘察的數(shù)據(jù)上傳至BIM軟件，再開展數(shù)據(jù)處理分析和可視化，為勘察設(shè)計提供一定參考。通過BIM技術(shù)可達(dá)到三維融合的可操作性。還能夠整合各專業(yè)的信息，構(gòu)建結(jié)構(gòu)、機(jī)電、建筑相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一的體系，建立三維模型，對管線進(jìn)行整體優(yōu)化,尤其在大規(guī)模裝配式建筑中，BIM軟件充分發(fā)揮出其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力.工程量測算是全過程造價管理的重要內(nèi)容，直接關(guān)乎到項目成本控制，借助BIM技術(shù)克大幅度降低工程師的工作量，提升計算效率，保證準(zhǔn)確性，有利于應(yīng)對設(shè)計變更，有效控制建設(shè)成本[4]。

3.3 設(shè)計階段

在裝配式建筑工程中，工廠要及時完成構(gòu)建的生產(chǎn)以供拼裝，在工程設(shè)計時期應(yīng)用BIM技術(shù)，需進(jìn)行深入研究，全面推行通用化、模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，建立完整的模型，還要做好圖紙的繪制，構(gòu)建模型過程中要保證階段的完整性，在設(shè)計時，相關(guān)單位要詳細(xì)掌握建筑工程的具體情況，根據(jù)設(shè)計過程對結(jié)構(gòu)類型與材質(zhì)進(jìn)行分析，保證設(shè)計的科學(xué)性，對其中各項參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格管控，若某個數(shù)據(jù)出現(xiàn)改變，與之有聯(lián)系的數(shù)據(jù)也會隨之改變，最終導(dǎo)致圖紙出現(xiàn)問題。設(shè)計環(huán)節(jié)科學(xué)應(yīng)用BIM技術(shù)，可在很大程度上提高整體設(shè)計層次。

BIM技術(shù)可以對設(shè)計中的各種參數(shù)進(jìn)行有效管理，滿足信息化發(fā)展的需要，強(qiáng)化協(xié)調(diào)管理效果。設(shè)計人員要充分發(fā)揮出BIM技術(shù)的優(yōu)勢，建立合適的信息交互平臺，使不同設(shè)計模型進(jìn)行交互，提高協(xié)同設(shè)計質(zhì)量，達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。

BIM軟件中的碰撞軟件分析系統(tǒng)能夠全面的分析建設(shè)模型，減少發(fā)生錯誤的概率，提高設(shè)計方案質(zhì)量，確保后續(xù)施工的整體質(zhì)量安全，提升施工效率[5]。在工程量和造價的管理方面，裝配式施工方法和傳統(tǒng)建筑施工之間有較大差別，因此要做好工程量統(tǒng)計工作，借助BIM技術(shù)對整體工程造價預(yù)算進(jìn)行分析，以保證準(zhǔn)確性，很大程度上提高了施工的整體管理水平，滿足長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。可優(yōu)化整體設(shè)計方案，設(shè)計階段涉及的內(nèi)容很多，因此其設(shè)計規(guī)劃方案有著更為嚴(yán)格的要求，若設(shè)計圖紙無法滿足施工需求，會影響后續(xù)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，甚至導(dǎo)致設(shè)計規(guī)格和實際不吻合，需要返工，造成資源浪費，拖延施工進(jìn)度。

在設(shè)計過程中，設(shè)計師要以圖紙的規(guī)范性與合理性為切入點，做好重點部門的連接，找到潛在誤差，控制在合理范圍之內(nèi)。設(shè)計人員借助BIM技術(shù)能夠及時發(fā)覺其中問題，根據(jù)實際情況進(jìn)行分析，并妥善解決。

3.4 生產(chǎn)階段

結(jié)合部品部件的產(chǎn)品品種和規(guī)格，實行專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；?、信息化生產(chǎn)，優(yōu)化物流管理，合理組織配送。在制造階段使用BIM技術(shù)要將重點放在構(gòu)件制作與管理環(huán)節(jié)上。在制作過程中，要對裝配式建筑生產(chǎn)過程展開分析，因為多數(shù)工廠對工程實際情況缺乏足夠的認(rèn)識，由于受到各種因素的影響導(dǎo)致很多構(gòu)件的規(guī)格并不符合相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，引發(fā)嚴(yán)重的質(zhì)量問題影響后續(xù)工作的進(jìn)行。

BIM技術(shù)與構(gòu)件生產(chǎn)相結(jié)合，構(gòu)件廠商要及時了解具體情況，依靠數(shù)據(jù)平臺分析相應(yīng)生產(chǎn)進(jìn)度，掌握實際情況，將信息及時上傳并做好展示工作。在信息平臺上反饋出來，保證BIM模型參數(shù)符合生產(chǎn)要求，以免由于參數(shù)原因拖延施工進(jìn)度，為能夠最大限度保證預(yù)制構(gòu)件發(fā)揮效用并滿足需求量，在運用BIM技術(shù)進(jìn)行參數(shù)化審核，在這個過程中可完善預(yù)制件的尺寸與材質(zhì)，建立并完善數(shù)據(jù)庫可為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)，保證廠商和施工方一直處于有效溝通狀態(tài)，確保構(gòu)件和施工技術(shù)都滿足施工要求。

在構(gòu)件管理方面，要深刻意識到無論是什么類型的預(yù)制構(gòu)件都會面臨較為嚴(yán)重的運輸問題，若運輸時存在其他因素的干擾，會破壞預(yù)制構(gòu)件的性能，在運輸車輛中安裝芯片，獲取車輛的定位與信息，科學(xué)選擇線路[6]。

3.5 施工階段

運用BIM技術(shù)可有效提高施工質(zhì)量，對工地環(huán)境進(jìn)行統(tǒng)籌全方位管理，加強(qiáng)管理預(yù)見性和嚴(yán)格性，使得預(yù)制構(gòu)件可以合理存放于施工現(xiàn)場，減少現(xiàn)場雜亂度提高構(gòu)件存儲安全性，保證工程的整體成果，BIM技術(shù)可以起到很好的施工管理功能，在整個工程建設(shè)過程中要用到大量的各種類型的預(yù)制構(gòu)件，因此，在施工時極易出現(xiàn)丟失、使用錯誤等情況。

BIM技術(shù)能夠有效追蹤預(yù)制構(gòu)件，達(dá)到很好的管控效果，在預(yù)制構(gòu)件抵達(dá)施工現(xiàn)場后，在門禁系統(tǒng)中增設(shè)RPID閱讀器，及時記錄構(gòu)件入場情況，工作人員也要進(jìn)行仔細(xì)的檢查，通過全面檢查，強(qiáng)化了預(yù)制構(gòu)件的管理效果，提升了生產(chǎn)效率?？蓪φw施工流程進(jìn)行仿真模擬，根據(jù)設(shè)計內(nèi)容對具體施工情況進(jìn)行模擬。對于裝配式建筑來說，對機(jī)械化水平、施工技術(shù)等方面有著嚴(yán)格的要求，為防止在施工中出現(xiàn)材料浪費的現(xiàn)象，可利用BIM技術(shù)進(jìn)行模擬，找出施工方案中的不足之處，有針對性的加以改進(jìn)，施工時要制定完整的材料管理制度，找出工程建設(shè)的重點，降低安全事故的發(fā)生率，提高工程施工質(zhì)量。

施工環(huán)節(jié)是最為關(guān)鍵的，若沒有科學(xué)的管控，則無法發(fā)揮出設(shè)計圖紙的優(yōu)勢[7]。在進(jìn)行施工之前，要借助BIM技術(shù)模擬施工中的潛在問題，把工程的各項數(shù)據(jù)都傳輸進(jìn)去，構(gòu)建相應(yīng)模型，有利于工作人員察覺到其中的隱患，制定改進(jìn)方案。

3.6 裝修階段

傳統(tǒng)的建筑工程中裝修設(shè)計通常比較滯后，與主體設(shè)計相分離，裝修施工的問題通常在主體施工完成后才出現(xiàn)，傳統(tǒng)裝修設(shè)計是在圖紙上進(jìn)行展示，很容易出現(xiàn)圖紙和施工現(xiàn)場不符的情況，業(yè)主也無法很好的了解到整體效果。

隨著裝配式建筑的興起，誕生了集成式廚房等概念，讓裝修部門對主體設(shè)計和施工進(jìn)行綜合考慮。裝配式建筑裝飾裝修與主體結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備協(xié)同施工。全面推廣標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、模塊化的裝修模式，促進(jìn)整體廚衛(wèi)、輕質(zhì)隔墻等材料、產(chǎn)品和設(shè)備管線集成化技術(shù)的應(yīng)用，提高裝配化裝修水平[8]。倡導(dǎo)菜單式全裝修，滿足消費者個性化需求。

運用BIM技術(shù)將數(shù)據(jù)化模型信息融入裝修設(shè)計中，設(shè)計人員能夠按照模型數(shù)據(jù)庫挑選滿意的家具、潔具與設(shè)備，真實反映現(xiàn)實情況，BIM軟件具有漫游功能，業(yè)主能夠選擇不同的角度與路線展示裝修效果，再根據(jù)建議進(jìn)行調(diào)整。還能夠進(jìn)行裝修專業(yè)與主體設(shè)計之間的碰撞檢查，比如凈高檢查、風(fēng)管碰撞檢查。BIM技術(shù)的運用讓設(shè)計師獲得更加直觀的感受，挖掘設(shè)計的靈感和創(chuàng)意，讓業(yè)主的需求得到了滿足，加上設(shè)計師的全力配合，提升了整體項目的裝修質(zhì)量。

3.7 運行維護(hù)階段

目前工程的運營大多是通過二維圖紙進(jìn)行描述的，原因在于建筑在設(shè)計階段沒有運用BIM技術(shù)搭建模型，致使后期運營困難，維護(hù)成本高，信息無法集成與共享。若運用了BIM技術(shù)，在工程交付時，設(shè)計和施工階段的集成化模型能夠共同交付，達(dá)到了信息共享[9]。BIM模型擁有可視化特點，可視化特點使得建筑信息更為直觀，即使非專業(yè)人士也能迅速地獲取信息。

當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時，管理人員能夠通過BIM模型定位事故地點，及時抵達(dá)事發(fā)地，保證用戶的人身安全與設(shè)備的正常應(yīng)用。為實現(xiàn)對建筑物的更好管理，裝配式建筑中的預(yù)制構(gòu)件能夠結(jié)合芯片技術(shù)，有助于及時找到問題構(gòu)件，搜索構(gòu)件信息，馬上通知有關(guān)部門進(jìn)行處理，最大限度降低運營成本，提升了建筑使用壽命。

4 結(jié)束語

裝配式建筑施工過程中應(yīng)用BIM技術(shù)可大幅度提高生產(chǎn)質(zhì)量，節(jié)省施工成本，確保工程可以在規(guī)定時間內(nèi)完成，建筑工程較為復(fù)雜，要對BIM技術(shù)進(jìn)行深入研究，充分利用此項技術(shù)的優(yōu)勢，不斷完善各個環(huán)節(jié)，避免出現(xiàn)建設(shè)風(fēng)險，使之更加科學(xué)合理的應(yīng)用在項目建設(shè)中，提高工程質(zhì)量。