基于BIM 技術的裝配式建筑智能建造分析

文／張芳菲 深圳市龍崗區(qū)節(jié)能科技與建材管理中心 廣東深圳 518172

引言：

在近年的發(fā)展當中，隨著我國的城市化進程不斷加快，科學技術水平不斷提升，我國的建筑行業(yè)面臨著良好的發(fā)展契機。而裝配式建筑是如今一種新型的建筑方法和建筑形式，不僅在穩(wěn)定性上大大改進提高，還在一定程度上減輕施工壓力，提高施工建設效率。除此之外，建設資源的合理分配和應用也成為裝配式建筑當中的最大優(yōu)勢之一。在裝配式建筑當中創(chuàng)造性地與BIM 技術相結合不僅能夠進一步提高裝配式建筑的質量，還與如今國家提出的“綠色”理念相呼應，從而促進裝配式建筑的智能化建造，推動國家新型建筑工業(yè)化的穩(wěn)定發(fā)展。

1、相關概述

1.1 裝配式建筑的相關概述

裝配式建筑在如今的建筑當中主要指的是在工廠預約后，制定而成的建筑物構件，包括建筑的各個部位，如柱、板、墻、瓦等。將這些零件生產完畢后送至施工現場，采用相應的連接方式將預制的零部件進行組裝，最終建成的住戶滿意的建筑物。其次，裝配式建筑也包含了多種結構，如鋼結構、木結構、混凝土結構等，其不僅建設速度快、安裝較為便利外，構建的建筑物也能做到穩(wěn)定堅固，牢不可摧。國家大力發(fā)展裝配式建筑，定與其相應的裝配特點息息相關。

（1）裝配式建筑具有功能多樣化的特點。裝配工作不同于澆筑工作，澆筑建設不僅耗時耗力，效率低下，還會出現諸多的建筑問題。但在有些裝配式建筑的設計當中，建筑商考慮到住戶的體感感受，設計相應的保溫技術，讓住戶感受到真實的“冬暖夏涼”。功能多樣化、人性化交互體驗的建筑，贏得了廣大住戶的喜歡。

（2）裝配式建筑具有施工裝配化的特點。裝配式建筑都是通過一步一步地材料篩選、工廠選擇、施工建造等步驟進行的，用戶可以在各個步驟選擇自己放心的材料和生產廠家，既保證了裝修材料的質量，又能加快施工建造的速度和進展。而裝配式建筑與傳統(tǒng)的建筑相比，不僅重量更為輕便，還能在相應的建設圖紙完成后直接在工地上進行施工，大大地提高建筑的效率，讓住戶盡早入住。

（3）裝配式施工房屋具備技術多樣化的優(yōu)勢。裝配式建筑運用預制部品部件、干式工法、集成式建造、菜單式全裝修等技術，不僅實現了節(jié)水、節(jié)材、節(jié)能、節(jié)地、節(jié)時，踐行了綠色建筑、近零碳排等理念，還能通過預制工藝實現各種磚材飾面紋理多樣化，通過搭積木式地組裝工藝實現住戶的個性化需求。裝配式建筑技術多樣化實現了建設標準化與個性化的統(tǒng)一。

1.2 BIM 技術的相關概述

BIM 的全稱為Building Information Modeling，是“建筑信息模型”的簡稱。其大致的定義為：一個建筑建設項目在整個生命周期內的所有特性、所有功能與構建的信息綜合到一個單一的模型當中，在此模型當中的信息還包括了施工的進度、建筑的過程和過程的控制信息。BIM技術的使用不僅能夠在建造過程中及時更新原有的設計手段，還能夠促進建筑的持續(xù)發(fā)展。

（1）BIM 技術具有模型信息化的特點。主要體現在三個方面：一是信息化模型除了有3D 幾何信息之外，還包括工程建造信息、設計圖紙信息、施工進展信息等，如此多的信息資源構成了完整的信息庫，這也是模型信息的完備性所在。人們在相應的施工建設當中，能夠及時掌握想要獲取的信息。二是信息模型當中的對象是可以相互關聯的，如果模型中的某個對象發(fā)生了變化，在信息庫當中也會發(fā)生相應的變化，以此保證信息的一致性和及時更新。三是在整個建筑生命器的不同階段，模型對象可以進行修改和拓展，無需重新創(chuàng)建。例如，針對相同信息的輸入，系統(tǒng)可以自動甄別相同信息并進行及時的更替取代。

（2）BIM 技術具有可視化特點。BIM 技術在實際的運用當中為裝配式建筑提供了可視化的思路，讓技術人員能夠原有的設計圖紙將立體化的建筑展現出來，使之更加生動形象。其次，在相應的施工過程當中，各個部門的溝通和決策都是基于BIM 技術的可視化條件之下。施工人員能夠在BIM 技術的指導下，精準化實施施工，住戶也能在BIM 的技術下有效查看自己想要建造的效果。

（3）BIM 技術具備協調性的優(yōu)勢。BIM 技術不但可以仿真制造出建筑物的造型，而且能夠模擬難以在真實世界當中完成的相應操作，相關的設計者能夠在使用中基于信息做出一定的仿真模擬分析。而對施工過程，則可通過BIM 技術實現現場模擬：設計師通過相應的現場足跡模擬現場施工的實際操作，進而制定最適宜的工期計劃。如果實際的施工出現相應的問題，后期工作人員可以利用BIM 技術進行模型的查找，從而確定問題所在，并進行相應的維修。

2、裝配式建筑的相關建造方式

與傳統(tǒng)的建造方式相比，新型的建造方式在各方面都具有一定的改進。與原先的建造理念不同，裝配式建筑采取系統(tǒng)化的思維模式，采取一體化的建造方法，讓建造的建筑更加牢固。其一改曾經現場混作業(yè)、手工操作等方式，將專業(yè)化、精細化融入到生產建設的每一步當中。其創(chuàng)設的模式化設計方式、標準化設計方式、集成化設計方式等都在一定程度上促進建設的個性化發(fā)展。

模式化設計的建造方式遵守了模數協調的原則，將建筑的各個部位按照功能進行分類和分工，從而形成多層次的功能模塊組合系統(tǒng)。而標準化設計的建造方法，遵守了“少規(guī)格、多組合”的原則，將各個功能的零件進行組合，盡可能滿足建筑需求，最終達到建筑之間的相互協調和契合。集成化設計的建筑方法，并不是傳統(tǒng)建造技術下的簡單相加和累積，而是將材料的結構和內部設計進行完美組合，打破原有的常規(guī)思路，最終實現高質量、高效益的目的。

裝配式的相關建造方式，不僅有利于建設的持續(xù)發(fā)展，還利于在諸多的設計方案當中選擇最優(yōu)的設計方案。

3、BIM 技術的全過程智能建造的優(yōu)點

裝配式建筑和傳統(tǒng)的建筑模式之間最大的區(qū)別就在于，裝配式建筑需要在施工之前準備好相應的零件設備，并對各個部位進行相應的生產和施工。而BIM 設計平臺和數據執(zhí)行的設計，不僅能夠為裝配式建筑的建造過程提供相應的技術支持，還能夠讓裝配式建筑通過BIM 協同平臺進行項目各階段的銜接和各方面建筑信息的交互，從而實現項目的智能化管理。

3.1 有利于建筑設計方案的不斷優(yōu)化

傳統(tǒng)的建筑設計是基于一定的設計圖紙和房屋所處的環(huán)境進行相應的規(guī)劃分析，有時會考慮到建筑的成本和建筑所需的材料是否充足，在保證建筑實施可能性的基礎上，舍棄一部分難以涉及的部分，導致大量的建筑工程都存在或多或少的相似，難以滿足受眾對住處多樣化的需求。

而BIM 技術的全過程智能建造，不僅能夠幫助施工人員進行資源的有效調配，還能在施工建設之前對建造的環(huán)境以及材料進行分析，預測建設當中可能存在的技術性問題和安全性問題，提前采取措施進行預防和解決，從而確保施工的可能性。同時，設計人員也可以在BIM 技術的指導下，根據圖紙進行相應的創(chuàng)新改造，分析施工的可能性以及建筑成本，根據用戶的個性化需求進行施工方案的改進。例如，在原有圖紙的基礎上，根據用戶的需求進行房間空間、房屋外圍等部分的細微調整，讓用戶根據BIM 技術傳輸的建筑模擬，選擇自己最喜愛的設計方法。

可見，BIM 技術的不斷應用，不僅促進了裝配建筑設計方案的不斷優(yōu)化，也為裝配建設的全過程智能建造提供了市場和空間。

3.2 有利于優(yōu)化圖紙設計

在施工建筑當中，圖紙是必不可少的一部分，不僅是施工建筑在實踐過程當中的重要依據，也是設計師建筑設計思想的重要凝聚。在裝配式建筑當中，圖紙的設計是基礎性的工作，與建筑的實際生產效果和所需構件有著直接的關系：生產廠家根據繪制的圖紙進行材料的選擇，相應的施工團隊根據圖紙進行施工內容的劃分。而傳統(tǒng)的圖紙設計是由人工繪制而成，偶爾會出現漏算、錯算、多算等現象。如果在錯誤的基礎上進行房屋的建造，很有可能導致建造的房屋出現相應的質量問題。因此，圖紙的設計和優(yōu)化不僅關系著實際生產過程中的所需材料和設計選擇，還與實際建造的建筑質量息息相關。一旦圖紙有誤會影響后期的材料和實際建造，最終造成巨大的經濟損失。

而隨著BIM 技術在房屋建造全過程當中的智能化引入，不僅能夠將所有的構建信息和所需要的材料參數納入BIM 的系統(tǒng)平臺上，讓相關工作人員對數據進行精準分析，還能夠有效地捕捉細微偏差，在一定的測算和檢測中，重新確定參數，保證施工的安全。其次，三維模型是BIM技術的又一創(chuàng)新。三維模型能夠將原有的圖紙和實際的設計生產進行相互連接，方便設計人員進行數據的查看和方案的變更，大大提高了協同設計的效率。例如，在出現相應的數據問題時，不同的工作人員可以同時對出現的錯誤進行改進，并將改進過的方案上傳到BIM 信息系統(tǒng)，在改進的過程中進行信息的同步。

3.3 有利于裝配構件的精細化管理

BIM 技術為裝配構件的精細化管理提供了相應的技術支持，在裝配式建筑的施工安裝過程中，借助BIM 技術，不僅能夠對材料的質量進行全方位的審核和檢測，還能夠對施工人員的施工和設計進行高效的指導。以最核心的構件安裝為例，內外墻板的裝配、連接鋼筋和板縫的捆扎處理等都是建設中應該著重關注的對象。如果這些方面存在偏差，不僅會影響到施工的工程質量，還會使房屋整體結構出現問題。

而建筑BIM 技術的全過程智能建造，不僅能夠將存在的問題反饋到BIM 信息管理共享平臺，還能夠讓工作人員根據施工進度、模型和成本的控制，實行裝配建筑工程質量進度的綜合化管理。在相應的深度設計階段，將發(fā)現的問題及時解決，通過創(chuàng)新縮短施工工期，整個施工項目更加的精細和高效。上述構建安裝中存在的問題，就能夠在BIM 技術的合理運用當中及時解決。

BIM 技術的全過程智能建造不僅能夠提高建造時的效率和質量，還能夠讓施工團隊得到相應的經濟回報，實現了真正的資源合理協調配置，在一定基礎上推進了建筑行業(yè)的和諧高效發(fā)展。

4、BIM 技術在裝配式建筑建造中的智能應用

我國的裝配式建筑體系經歷了許多年的停滯不前，在技術生產和建造領域存在著相應的缺陷，與其他國家的建造技術相比具有更高的發(fā)展難度。除此之外，我國的裝配式建筑的建造發(fā)展，大多聚焦于發(fā)展的經驗水平和技術的體系，對BIM 技術的了解少之又少，難以真正掌握BIM技術的實際功能。但實際上，BIM 技術不僅能夠在裝配體系當中改進原有技術的不足之處，還能夠滿足生產當中各方面的需求，實現各個施工步驟的有效連接。因此，將BIM 技術在裝配式建筑的建造中智能化應用，成為當今建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

4.1 BIM 技術的圖紙設計和三維建模

眾所周知，圖紙在建筑行業(yè)的地位十分重要，也被稱為建筑的“命脈”，而實際的建筑設計當中最重要的就是施工圖紙。施工圖紙當中含義大量的專業(yè)術語標準，在建設的工程設計和實際的施工當中依然以人工操作為主。但傳統(tǒng)的人工操作方法不僅容易存在數據上的偏差，還會造成一定的數據損失。

例如，在某個建筑的建造當中，若局部施工存在問題，相關工作人員通過對數據的細微修改進行及時更正，但在整體的系統(tǒng)當中數據依然沒有發(fā)生明顯改變，施工人員收到的信息與修改的信息存在數據更新延遲，最終造成數據的不匹配，在現實的施工當中依然會產生相應的問題。

因此，應該在BIM 技術的圖紙設計和三維建模的基礎上，充分發(fā)揮BIM 技術的積極作用，進一步提高實際建造的效率。在利用BIM技術進行相應的模型結構建造時，設計人員能夠親自到建筑物的建設實地進行細致考察，將所考察到的信息上傳到BIM 信息系統(tǒng)平臺，讓所有施工人員能夠及時獲取信息。同時，在所有的信息上傳完成之后，BIM 技術系統(tǒng)能夠將所有的信息綜合處理，最終形成相應的三維模型。施工人員運用三維模型對建設當中存在的相應問題進行評估和解決處理，如果發(fā)現在施工過程中存在技術偏差或者系統(tǒng)的數據錯誤問題等，BIM 系統(tǒng)就會自動預警，將錯誤的信息傳輸到各個技術人員的電腦當中，給設計人員以提醒，讓其及時進行數據調整。

4.2 利用BIM 技術及時跟進施工進度

以往的施工方式都是施工人員拿著設計圖紙進行工作的分工與協調合作。但當施工人員拿到施工圖紙之后，只能了解圖紙當中標注的大致信息，難以對真正的構造形式進行分析和創(chuàng)建，從而導致在施工階段難以完成用戶想要的房屋建筑效果。其次，傳統(tǒng)的施工方式難以及時跟進施工的進度，無法對施工人員所進行的施工操作開展大致的評估和檢測，這些問題往往會導致施工方面存在的問題難以及時跟進和解決。

因此，施工人員應該利用BIM 技術進行建筑模型的創(chuàng)建，針對計劃與實際施工的進度偏差，對比相應的施工方式，選擇最佳的施工方案，從而保證裝配式建筑建造的質量和水準。有了BIM 模型的幫助，施工人員可以簡單直觀地獲得圖紙的設計信息，將施工裝配時的優(yōu)勢無限放大，對施工項目的全過程進行技術跟進，從而了解每一個施工步驟當中存在的問題。

例如，若施工時某一步驟存在材料技術方面的問題，如存在距離和空間上的缺陷，難以對信息進行直接傳輸，相應的施工人員就可以根據BIM 系統(tǒng)及時跟進的信息，對存在的問題進行系統(tǒng)處理和分析。分析結果出來后，BIM 系統(tǒng)平臺會將存在問題的部分進行直接上傳，讓所有的工作人員能夠及時獲取信息，在材料和技術方面進行及時的改進，從而加快工程進度，提高工作效率。

4.3 BIM 技術下的監(jiān)理控制系統(tǒng)

傳統(tǒng)的監(jiān)理控制模式存在著工作方式單一，信息管理方式落后的等問題，這些問題不僅難以處理在項目過程當中遇到的問題，還容易存在技術偏差。而BIM 技術下的信息關聯性和信息一致性可以很好地將項目當中的情況進行及時反映，通過可視化、便捷化和信息平臺的呈現，讓工作人員能夠及時監(jiān)控項目的質量和進度。

利用BIM 信息處理平臺，監(jiān)理方能夠了解施工方的建設和設計意圖，并通過平臺上提供的數據系統(tǒng)化地收集與處理。另一方面，項目除了能夠實現工程監(jiān)理的可視化應用，還能夠將失控的情況通過數據的方式傳輸到系統(tǒng)內部，讓各方工作人員能夠對項目進行實時跟進，利用BIM技術進行模擬的對比和錄入，在相應的三維模型的處理下，能夠第一時間獲取現場的狀況，及時發(fā)現工程當中遇到的問題，并提出解決方法。

例如，若項目存在數據偏差，BIM 監(jiān)理控制系統(tǒng)能夠將項目的所有數據進行系統(tǒng)化處理，對存在偏差的數據進行排除和檢查，從而保證數據的準確無誤。除此之外，還能夠以BIM 信息平臺為依托進行技術的再次開發(fā)，將生成的裝配式建筑工程與科學的BIM 監(jiān)理控制系統(tǒng)有機結合，對數據進行一體化呈現和管理，從而保證工作的智能化管控，推動監(jiān)理控制系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展。

結語：

裝配式建筑的建造方式各不相同，在不同的工程階段側重點不同，所采用的建模方式也不相同，因此設計出來的BIM 模型傳遞到施工建設中，依然存在著偏差。這就要求在裝配式建筑建造時，創(chuàng)新性地對BIM 模型進行改進和技術應用，將傳統(tǒng)的建造方式進行創(chuàng)新性改進，在不斷的實踐當中完善BIM 技術?？傊珺IM 技術在裝配建筑中的應用，不僅能為之提供相應的圖紙設計和三維模型，還能夠及時跟進施工的進度，對施工當中存在的問題進行及時的監(jiān)理控制。

BIM 技術的實踐應用為裝配式建筑的設計提供了新的發(fā)展思路，推動了裝配式建筑的創(chuàng)新型發(fā)展。而裝配式建筑的持續(xù)發(fā)展，必將促進產業(yè)鏈的轉型升級，推動新型建筑工業(yè)化、產業(yè)化發(fā)展，對新型城鎮(zhèn)化和城鄉(xiāng)一體化具有重要意義。因此，在建筑行業(yè)發(fā)展中，應該充分挖掘BIM技術的優(yōu)勢與潛藏的價值，將之與裝配式建筑的建造更好地融合起來。