基于BIM技術的裝配式建筑施工的發(fā)展

劉焱茹

（中鐵房地產集團設計咨詢有限公司，北京 102300）

鑒于裝配式建筑的應用在我國發(fā)展時間較短，導致裝配式建筑技術成熟度略低；在建筑施工過程中，裝配式建筑的應用仍然處于問題多發(fā)的狀態(tài)，這就不僅對建筑工程施工產生較嚴重的負面影響，并且可能導致住戶居住體驗舒適度的大幅降低。此外，裝配式建筑對于模塊化和標準化的構件及材料有著較高的要求，也就意味著，如若對于該項技術的掌握不全面、不滲透，就很容易產生構件尺寸與工程圖紙要求的偏差，從而可能致使裝配式建筑的穩(wěn)定性不足。再者，關于圖紙形象體現(xiàn)，二維CAD圖紙所顯示的圖紙形象效果是偏差的，并且也不利于各專業(yè)條線的交底溝通；也即，傳統(tǒng)的圖紙在施工過程規(guī)范及精細化管理方面略顯不足。BIM技術的深度應用彌補了傳統(tǒng)CAD圖紙的不足，4D虛擬建造技術的利用，能夠在施工階段對于可能出現(xiàn)的問題進行提前預警，再逐一針對制定對應方案。綜上，對于BIM 技術應用于裝配式建筑施工過程的研究，是必要性的，也會很大程度上促進裝配式的發(fā)展。

1 裝配式建筑概述

就裝配式建筑而言，摒棄以往傳統(tǒng)生產方式，以體系化和集成化為核心，貫穿建筑施工周期；從設計到生產，從施工到裝修，直至最后的管理，五項一體，貫穿始終。實現(xiàn)了從“建筑工業(yè)化”到“裝配式施工”的進化發(fā)展。

上文提到，裝配式建筑是以集成化和體系化為核心的，而BIM 技術則是該核心的主要干道。BIM技術這條主干道將建筑施工周期：設計、生產、施工、裝修及管理貫穿串聯(lián)起來，進行虛擬數(shù)字化直觀管理。虛擬數(shù)字利用信息化直觀描述各個關鍵節(jié)點的要素，實現(xiàn)各板塊協(xié)同，真正做到前期可視化。BIM技術應用于裝配式建筑，在前期階段進行模擬、檢驗等操作，確?？蓪嵤┬?，規(guī)避風險；在此過程中，對各項工程的穿插節(jié)點、交互模式進行可視化模擬，對建筑施工各條線產業(yè)鏈進行系統(tǒng)整合。綜上，BIM技術作為主干道，可謂是實現(xiàn)了對施工過程全周期、全系統(tǒng)信息化集成。

2 BIM建筑信息化技術的應用

2.1 標準化BIM構件庫的建立

在建筑施工過程中，追求進度快和施工精準，那么，標準化和預制是必須的，裝配式建筑由此應運而生；采用標準化的部品部件、預制構件是裝配式建筑的最主要的特征。在裝配式建筑設計過程中，要適應該主要特征，通過應用BIM建筑信息化技術，進行標準化部品部件及構件庫的建立，同時不斷增加輸入標準庫中各個部品部件及構件的數(shù)量、品類和規(guī)格尺寸，逐漸形成標準化預制構件體系庫，為裝配式建筑發(fā)展提供有效的資源儲備及保障。

2.2 BIM與工廠化生產

從標準化構件庫的建立到工程化地生產，成本成為主要影響因素；文章將從以下兩個方面分別進行闡述。首先則是模板的采買方式，要通過測算數(shù)字比對，來確定租賃和購買的成本差異，從而選取更為合理的采買方式。其次是選取模板的材質，現(xiàn)市面上主要有鋁質、木質及大鋼等材料的模板，在實際施工中，要根據(jù)具體施工情況，在保證施工質量及進度的前提下，選取更為經濟的材質模板。

2.3 構件加工圖設計

BIM標準庫的建立提供了一定的基礎，在此基礎上進行構件加工圖的設計。BIM模型虛擬數(shù)字信息化的直觀表述，可使得構件加工設計在BIM 模型上直觀生成，補足了傳統(tǒng)圖紙無法表達各部件二維關系的缺點，同時還可以清晰表現(xiàn)出繁雜的空間剖面維度關系。更深層次地協(xié)同了與預制工廠化生產的關系。

2.4 施工模擬碰撞檢測

BIM 技術的應用，可以在設計過程中進行各項檢測，比如碰撞檢測，繼而得出數(shù)據(jù)分析；這樣就可以在設計階段避免錯漏、缺失，保證合理性，這往往是傳統(tǒng)模式無法企及的。細化到預制構件中，對構件中的各部分組成進行碰撞檢測，見圖1、圖2。

圖1 斜支撐碰撞

圖2 鋼梁與空調板碰撞

2.5 復雜節(jié)點的施工模擬

BIM 技術的應用，還可以進行各項模擬實驗，比如可以對復雜部位和關鍵節(jié)點進行提前施工演習，通過演習，提高操作員對于施工技術和施工環(huán)境的熟練度，以此來提高施工質量及進度。

3 裝配式建筑發(fā)展存在的問題

裝配式建筑在我國的發(fā)展雖然較晚，但在穩(wěn)定中一直保持前進。2015年，《工業(yè)化建筑評價標準》（GB/T51129-2015）中明確指出，在2016年在全國范圍內全面推廣裝配式建筑。隨后《建筑產業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展綱要》《關于大力發(fā)展裝配式建筑的指導意見》（國辦發(fā)（2016）71）、《“十三五”裝配式建筑行動方案》《裝配式建筑產業(yè)基地管理辦法》等政策的相應出臺，預示著裝配式建筑在我國的發(fā)展開始加速起來。

裝配式建筑的發(fā)展一定程度上會產生很明顯的社會效益、經濟效益及環(huán)保效益，縱觀其在國際上的發(fā)展水平，裝配式建筑在我國的發(fā)展仍然是處于相對落后緩慢的階段。造成該發(fā)展局面的原因無外乎主要是這幾點，一是前期發(fā)展成本高、二是相關技術人才的缺乏、最后是技術標準體系尚不完善。大規(guī)模推進裝配式建筑在我國的發(fā)展，首當其沖應先攻克以上三個難關。

3.1 成本高

裝配式建筑在我國的發(fā)展，迄今為止，市場雖初具規(guī)模，但并不是很大，主要影響因素便是成本因素。配套技術不完善、操作人員對于技術的掌握不滲透、各職能專業(yè)條線溝通交底的不協(xié)調、不順暢等多方面的原因導致裝配式建筑發(fā)展的初期成本偏高。

國家大力支持發(fā)展裝配式建筑形式，但受制于多方面的原因，初期發(fā)展成本偏高、建設方及購房者對裝配式建筑的了解程度不夠、宣發(fā)力度欠缺等多方面的原因導致裝配式建筑的發(fā)展滯后。而隨著大量試點項目的落成，裝配式建筑的優(yōu)點逐漸體現(xiàn)；比如大大縮短了施工周期，并且有效提高了得房率和使用率，提升了建筑綜合經濟效益。因此，需增大裝配式建筑的宣傳力度，增加社會對其的認知，才可以順利發(fā)展。

3.2 相關技術人才缺乏

裝配式建筑在我國的發(fā)展受阻還有一大原因就是相關技術人才的缺乏。比如裝配式建筑與鋼結構結合的技術應用，仍然處于初級階段。裝配式建筑的應運而生，同時也預示著大量新技術的應用。傳統(tǒng)建筑的作業(yè)模式已經固化了建筑施工人員的操作習慣，這就導致了對于裝配式建筑作業(yè)的陌生度以及相關專業(yè)技術人員的缺乏。相關技術人才的缺乏，使得裝配式建筑的發(fā)展一直處于緩慢的狀態(tài)。

就技術層面而言，發(fā)展至今，裝配式建筑的技術要求標準已經是比較完善的，但要對其進行合理的系統(tǒng)性梳理才能更加有效地應用。但是，適應于產業(yè)化生產方式的裝配式結構體系與建筑體系仍然是相對空白的，這就迫使需要對產業(yè)化生產的各板塊模式進行創(chuàng)新和更新，以便更好地服務于裝配式建筑的發(fā)展。

3.3 技術標準體系不完善，產業(yè)鏈不成熟

裝配式建筑的發(fā)展，除了要以人才為本，更離不開其配套技術的相輔相成。目前，裝配式建筑的發(fā)展，相較于傳統(tǒng)作業(yè)建筑，雖然在節(jié)能減排、抗震設計、承重能力等方面已初具優(yōu)勢；但在某些分項體系的設計上，仍存在一定的劣勢；比如維護設計中鋼結構，裝配式建筑技術與鋼結構主體相匹配的體系仍是不完整的。這種不完整性直接可能導致建筑物使用過程存在諸多隱患問題，比如墻體隔音效果偏差、產生裂縫等等。

裝配式建筑的施工作業(yè)主要是將預制的構件或部件在現(xiàn)場進行拼接、安裝等工序；但是在傳統(tǒng)項目進行中，設計階段是無法綜合考慮到預制構件的施工要求，而且各專業(yè)條線的設計也是相對獨立分散的，難以統(tǒng)籌兼顧，所以經常出現(xiàn)預制構件或部件的生產尺寸與現(xiàn)場不相符的情況。裝配式建筑技術發(fā)展興起，但是工程項目管理仍然是沿用傳統(tǒng)作業(yè)管理模式，內在的矛盾沖突嚴重滯后了裝配式建筑設計標準化體系的建立。

4 裝配式建筑發(fā)展對策

4.1 政策宣傳和政策支持

上文中提到，要促進裝配式建筑的順利發(fā)展，就要增大其的影響度，對此，我國政府已出臺一系列相關激勵政策。在此基礎上，地方也應該根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況出臺更適應當?shù)厍闆r的激勵政策，雙管齊下推動裝配式建筑的發(fā)展。

4.2 積極培育建筑市場

除了相關政策的支持，市場基礎也需要提供更為有力的保障。為了更好地促進裝配式建筑的發(fā)展，市場基礎的培育是勢在必行的。宏觀層面上，相關政府機關應積極加強市場基礎的培育，做好裝配式建筑產能布局的指導工作；相關企業(yè)應致力于裝配式建筑的發(fā)展，提升構件或部件產能，擴大生產規(guī)模，形成一定優(yōu)勢。

4.3 提高技術人員專業(yè)水平

以人才為準是保障裝配式建筑順利發(fā)展的基礎，相關企業(yè)應培養(yǎng)大量的專業(yè)性人才，保障供應需求，才能為裝配式建筑的健康發(fā)展保駕護航；積極開展相關培訓工作，確保專業(yè)人才對于技術的高度掌握，從而進一步提高裝配式建筑周期各的節(jié)點的技術水準。資金投入方面，相關政府機關單位應列支專項資金用于技術研發(fā)投入，保證研發(fā)能力一直處于上升的水平，不斷提升裝配式建筑標準化及安裝質量等技術體系。

4.4 創(chuàng)新技術管理，提高綜合效益

提高建筑綜合效益是裝配式建筑發(fā)展的重中之重，以建筑全產業(yè)鏈發(fā)展為目標，合理鋪排發(fā)展計劃、建設專業(yè)的精良技術團隊；逐步引導建立構件及部件等產品分布布局，提高產業(yè)的聚集度，繼而促使標準化、專業(yè)化、規(guī)模聚集化互相融合，提高綜合效益。另外，將BIM技術特有的創(chuàng)新管理理念融入裝配式建筑，使得作業(yè)過程前期可視化、模擬精細化，既能夠充分保障預制構件及部件在實際施工中的質量安全問題，并在很大程度上提高施工精確度和準確性。在此基礎上，各職能條線的協(xié)同性越來越順暢，作業(yè)效率得到了大幅度提高，裝配式建筑的綜合效益得到充分發(fā)揮，加快適應市場化需求，具備充足的市場競爭力。

4.5 完善配套體系，統(tǒng)籌推進裝配式建筑產業(yè)鏈發(fā)展

推動裝配式建筑的發(fā)展，其相關配套的發(fā)展也是非常必要的。對于人才培養(yǎng)方面，可以與高校強強聯(lián)合進行高素質高技術人才儲備培養(yǎng)。人才的儲備，以便更深層次的研究相關體系標準，通過全產業(yè)鏈發(fā)展、深度研究、協(xié)同機制三位一體共同攻關，研發(fā)出更匹配裝配式發(fā)展的標準體系，如新型維護結構體系、構件及部品標準化體系等，解決更多匹配不協(xié)調性問題。通用化產品和標準成套技術的廣泛推廣，可以促進裝配式建筑全周期節(jié)點條線的一體化趨勢；很大程度上推進了裝配式建筑產業(yè)鏈發(fā)展。

5 結語

九層之臺，起于壘土。裝配式建筑的發(fā)展，人才需補齊，先鋒要做好，加以配套法律法規(guī)、財政稅收等相關政策支持及科研技術專項支持，才能真正使其快速發(fā)展起來，充分發(fā)揮其優(yōu)勢。

縱觀全球建筑產業(yè)經濟發(fā)展，綠色化、工業(yè)化、信息化成為建筑產業(yè)發(fā)展的三大主流，裝配式建筑正是順應了該主流，應運而生。我國國土廣袤，擁有全球規(guī)模最大的建筑產業(yè)市場，為裝配式建筑的發(fā)展提供了強有力的支持，相信不日，裝配式建筑在我國的發(fā)展定能媲美全球一流水平。