BIM技術在裝配式建筑施工過程中的應用研究

葛健，崔雋娜，楊攀

（中國建筑第二工程局有限公司華東分公司）

1 引言

隨著我國城市化進程的不斷加快，建筑行業(yè)開始積極應用各種新型技術，其中BIM技術是廣泛應用的技術手段之一。BIM技術可以在施工的各個環(huán)節(jié)進行應用，有利于改善施工設計，完善施工管理體系，解決目前裝配式建筑施工過程中存在的問題。

2 裝配式建筑

裝配式建筑是建筑行業(yè)工業(yè)化發(fā)展的重要產(chǎn)物，通過實施標準化的設計能夠為建筑施工提供重要的技術保障[1]。表1為裝配式建筑的特點。裝配式建筑會在工廠內進行預制構件的生產(chǎn)，結合施工要求以及施工現(xiàn)場的存儲條件將建筑構件運送到施工現(xiàn)場內，并將其放在合理位置上。按照施工流程安裝外墻板、墻板連接構件、疊合梁、內墻板，之后進行剪力墻澆筑以及柱混凝土澆筑，拆除模板以及斜支撐，搭設疊合板頂支撐，完成疊合板、樓梯安裝。

表1 裝配式建筑的特點

續(xù)表

3 BIM技術

BIM技術可以將建筑工程進行模型化處理，并且其輸出模型不是簡單意義上的三維輸出，而是指在三維模型的架構之上，對模型進行信息化處理，添加建筑工程屬性，讓建筑工程具有生命力，突破了傳統(tǒng)模式建筑工程的發(fā)展形式，給建筑工程行業(yè)帶來了新的發(fā)展動力[2]。

4 BIM技術在裝配式建筑施工過程中的應用

4.1 BIM技術在施工設計中的應用

在施工過程中，圖紙的設計是保證裝配式建筑施工活動有序性的重要因素，因此必須保證圖紙設計質量。在以往設計建筑施工圖紙時，通常是以二維的模式進行施工圖紙繪畫，在后期的施工過程中施工圖紙容易和施工實際情況不符，增加設計變更的幾率。通過BIM技術的使用，能夠對原有的設計形式進行創(chuàng)新，精準計算裝配式建筑施工過程中的構件尺寸以及配件用量，在此基礎上構建三維立體化模型，保證可以結合具體的施工數(shù)據(jù)得出科學的設計方案。三維模型的使用能夠讓施工人員直觀了解到工程施工完畢后的建筑情況，形成立體建筑空間意識，在觀察建筑模型時能夠及時發(fā)現(xiàn)是否存在重疊或者交叉現(xiàn)象。圖1為BIM建筑模型示例。在進行施工設計時，可以利用Revit軟件建立預制構件數(shù)據(jù)庫體系，可以防止在模型建設過程中出現(xiàn)重復性工作，能夠為模型的建立提供重要幫助[3]。在形成數(shù)據(jù)庫后，可以在其內部針對構件數(shù)據(jù)進行調整，此時在模型中有關該類構件的數(shù)據(jù)將會全部刷新。Revit軟件實施建筑設計能夠清楚展示預制構件的數(shù)據(jù)和信息，了解預制構件所在的位置，指導后續(xù)的施工活動。

圖1 BIM建筑模型示例

此外，還可以進行施工模擬，分析施工設計方案的可行性，如果存在施工隱患，則可以直接在BIM模型中更換數(shù)據(jù)，對施工設計方案進行隨時調整。該種模式有效減輕了施工設計過程中的人力資源投入，不需要設計人員再進行多次的數(shù)據(jù)計算，提高了施工設計的效率水平和準確性。在進行施工設計過程中，利用BIM平臺還可以為各方工作人員提供交流平臺，及時對施工現(xiàn)場以及設計中涉及的數(shù)據(jù)進行共享，有利于后續(xù)施工設計的調整，打造多方協(xié)同設計的模式，對施工設計圖紙進行不斷深化[4]。

4.2 BIM技術在施工技術管理過程中的應用

施工技術管理是施工管理過程中的重點內容，通過技術管理能夠提升施工質量，落實各項施工技術要點。裝配式建筑屬于一種新型建筑，很多施工人員因自身素質問題，對裝配式建筑理解不到位，通過BIM技術能夠提升施工技術管理質量和效率，為施工技術交底活動開展提供重要保障。BIM技術可以針對施工建設項目進行動態(tài)化模擬，從三維角度出發(fā)演示施工流程，對各類預制構件的吊裝順序進行流程模擬，保證預制構件安裝的流暢性，防止出現(xiàn)二次搬運的問題。在裝配式建筑施工過程中存在各種不同的施工節(jié)點，這些施工節(jié)點均是施工活動中所需要關注的難點問題以及重點問題。BIM軟件具有漫游模擬的功能，在模擬過程中發(fā)現(xiàn)存在的問題，在之后的施工過程中，相關人員可以根據(jù)這些問題進行討論。在模擬之下可以了解到施工技術的應用效果，有利于及時針對施工技術進行調整和優(yōu)化，確保施工活動開展效益能夠發(fā)揮到最大。

技術管理工作主要針對施工技術的應用進行管理，在管理工作中受到以往工作理念的影響，管理人員只是利用口頭的方式進行講解，分析管理的具體要點，這種方式會影響技術管控的效率和質量，使部分施工人員對施工技術的應用理解不到位。通過BIM技術的使用可以改變傳統(tǒng)的技術交底模式，將裝配式建筑的具體施工流程以動態(tài)化的方式展示給施工人員，提升施工人員對施工技術的了解程度，減少返工現(xiàn)象[5]。

4.3 BIM技術在碰撞檢測過程中的應用

在施工過程中，BIM技術可以進行碰撞檢測，這是該技術所擁有的獨特優(yōu)勢，能夠及時發(fā)現(xiàn)存在碰撞問題的區(qū)域。在施工時經(jīng)常會出現(xiàn)交叉或者碰撞的問題，例如，在管道線路施工過程中，容易因管道線路交叉而引發(fā)損傷管道、延誤進度。如果提前針對這些問題進行干預和解決，則會有效提升施工效率和進度，因此可以選擇BIM技術實施碰撞檢測。在進行碰撞檢測的過程中，對模型進行整理，在計算機上展示檢測位置，隱藏多余結構，將整理后的模型導入軟件，利用軟件的功能進行檢查。在完成碰撞沖突檢查后，針對存在沖突問題的區(qū)域實施調整，改變原有的角度，可以保證施工活動有序開展，避免在后續(xù)施工過程中出現(xiàn)碰撞問題，保證了施工的安全性和效率。

4.4 BIM技術在進度管理過程中的應用

施工進度一直以來是施工過程中所重視的關鍵內容，通過加強施工進度管理，能夠保證在預定的周期內完成建筑施工活動。在完成模型優(yōu)化和調整之后，相關人員需要針對施工進度進行模擬，這樣可以及時制定合理的應對方案。當前，建筑行業(yè)在進行進度模擬時，可以選擇廣聯(lián)達BIM5D以及Navisworks，但是前者需要計算機擁有較高的硬件配置，在制作過程中需要投入較多成本，因此在一般的建筑施工過程中都會選擇后一種軟件。在進行施工模擬之前需要將建筑模型以及施工進度計劃導入軟件，在導入MicrosoftProject之后，可以自動完成施工進度計劃的編制。在完成施工進度計劃編制后會利用軟件開展模擬活動，在導入相應文件后，在Timelinder的右側會自動形成進度圖。此時施工進度以及建筑模型均是處于獨立狀態(tài)的，可以利用附著這一選項將二者進行融合。當構件和不同的施工任務名稱進行對應后，可以為建筑模型增加時間參數(shù)，將3D轉化為4D，并且由于所使用的構件數(shù)量較多，可以利用自動附著的方式將模型以及施工進度文件名稱進行匹配。在施工模擬過程中可以展示施工日期、施工階段的相關參數(shù)，了解不同階段和區(qū)域下工程具體完成狀況，通過將施工模擬進度計劃和實際進度實施比較，可以了解施工進度是否出現(xiàn)了延遲的問題，及時根據(jù)施工進度要求對施工計劃進行調整。在施工進度模擬過程中，還可以針對各類影響進度的因素進行模擬。

4.5 BIM技術在成本管理過程中的應用

在成本管控過程中涉及的數(shù)據(jù)較多，如果一直利用人工的方式進行成本管控工作，會增加工作人員的壓力，也容易出現(xiàn)成本管控數(shù)據(jù)計算錯誤的現(xiàn)象。特別是裝配式建筑涉及的構件規(guī)模較大，不同構件的尺寸不同，價格也會有所差異，會增加成本管控的難度，必須要選擇合適的方式進行成本管控。BIM技術在成本管理過程中有著較高的應用價值，能夠針對建筑過程中的工程量進行及時提取。BIM技術會構建3D立體建筑模型，利用該模型可以提取不同施工區(qū)域的工程量，讓成本管理人員更加直接了解準確的材料數(shù)據(jù)，能夠為成本核算工作的開展提供重要基礎。表2為某工程預制墻體與預制疊合樓板構件工程量。BIM軟件所提供的工程構件使用量數(shù)據(jù)是極為準確的，成本管理人員可以更快地算出成本量，提升了成本核算效率。同時，成本管理人員也可以在模型中替換相應的構件，選擇不同材質，能夠對比出不同情況下成本的多少，有利于選擇更加合適的成本超支應對方案。通過BIM技術，根據(jù)材料的市場價格波動情況制定出材料替換方案，保證管理活動的開展。

表2 某工程預制墻體與預制疊合樓板構件工程量

5 結語

裝配式建筑整體規(guī)模仍然較大，需要針對以往的管理模式進行改進，形成新的施工管理體系，保證可以讓裝配式建筑的施工作業(yè)鏈條變得更加緊密，提升裝配式建筑質量。在進行裝配式建筑管理時，BIM技術應用有利于優(yōu)化施工流程，提高技術交底效果，針對施工進度以及施工質量進行有效把控，可以有效提升建筑施工效率。