BIM 技術在裝配式建筑建造全過程的應用與發展

陶培旭 戰美秋 孟凡林 李 浩 崔新杰

吉林建筑大學土木工程學院（130118）

1 裝配式建筑的發展背景及現狀

1.1 建筑行業消耗資源多，能源利用率低

建筑業是我國的重要行業之一，對我國經濟和綜合國力的發展有著深遠的影響。建筑行業能源消耗量大，每年產生的工業固廢多。如何降低建筑行業的能耗，實現建筑行業的良性發展，是我國目前經濟發展中面臨的主要問題。

1.2 城鎮化進程加速，建筑行業亟須技術創新

伴隨城鎮化進程的不斷加速，住房需求量不斷增加。城鎮化的穩步推進必然為建筑業提供廣闊的發展空間，同時也為建筑業的技術創新和轉型升級帶來機遇。

1.3 裝配式建筑是建筑業的發展導向

裝配式建筑的大部分構件及配套部品預先在工廠制作，現場裝配拼裝，是一種適用于工業化生產的建造方式。這種建造方式周期短，建造效率高，可最大限度地減少對環境的不利影響，尤其在北方嚴寒地區，可以做到“全年建設”，可持續發展空間大。吉林省人民政府辦公廳《關于大力發展裝配式建筑的實施意見》提出:“以長春、吉林兩市為積極推進地區，其余城市為鼓勵推進地區，因地制宜發展裝配式混凝土結構、鋼結構和現代木結構等裝配式建筑。推動形成一批集設計、部品部件規模化生產、施工于一體的，具有現代裝配建造水平的工程總承包企業及與之相適應的專業化技能隊伍”。

2020年是吉林省裝配式建筑技術發展與推廣的關鍵期。《意見》強調全面提升自主創新能力，發揮“設計單位的龍頭作用，統籌建筑結構、機電設備、部品部件、裝配施工、裝修裝飾，推行通用化、標準化、模塊化、一體化集成設計等。力爭2021-2025年普及應用期后，全省裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%以上”。

2 BIM技術在裝配式建筑建造全過程中的應用

建筑信息模型 （Building Information Modeling）可以通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，具有可視性、協調性、模擬性、優化性和可出圖性五大優勢特點。BIM技術應用于裝配式建筑的工業化生產過程，可使裝配式結構尤其是裝配式混凝土結構的建造全產業鏈（設計、生產、施工裝配、綜合造價等）存在的問題迎刃而解。

2.1 BIM在裝配式建筑設計階段的應用

1）BIM技術實現了由二維設計到三維設計的轉變。相對于二維CAD圖紙，三維設計模型的表達更為清晰、具體。利用BIM技術，設計人員可直接調用BIM族庫進行可視化三維模型繪制，無須將頭腦中的三維設計構思轉化為二維圖形繪制于CAD圖紙上，即裝配式建筑正向設計，這種設計模式有利于設計師更好地發揮創造能力。

2）三維圖紙直接拆分為帶有空間參數的預制構件模型。在三維圖紙上直接進行拆分設計，將拆分設計問題前置化，有利于設計優化并生成帶有空間參數的預制構件模型，直接用于構件生產，避免了由二維圖紙翻三維模型這一重復過程，三維空間參數提取大大提高了構件生產的質量，出圖效率高，最大程度地降低了后期裝配風險。

3）BIM技術的信息共享功能可實現各專業間的協同設計。建筑、結構、暖通、電氣等專業可以利用BIM信息模型共享圖紙更新及變更信息，最大程度地避免各個專業在空間上的設計偏差與碰撞，減少或根除后期圖紙返工現象，整個設計過程更加高效、便捷。

2.2 BIM在裝配式建筑施工階段的應用

1）施工方案及進度計劃可通過BIM技術預先安排、模擬、優化，實現構件及其配套部品生產計劃與裝配計劃同步，裝配進度數據實時傳輸，可根據構件及其配套部品的生產、運輸、場地布置、安裝等實時數據調整裝配計劃，確保裝配過程組織流暢高效。

2）通過BIM技術進行各專業協調施工裝配模擬，以可視化表達、動態模擬化的方式虛擬裝配過程，預判裝配風險區域并加以控制；通過復雜細部節點施工模擬仿真（可視化技術交底）預先可視化演示，及時排查問題并預先解決，減少安全隱患。

3）BIM平臺關聯設計圖紙模型，實時同步各專業圖紙變更、預制構件裝配情況等信息（構件制造、配套部品類別、運輸類別與代碼、吊裝等），并將數據信息上傳至BIM平臺，進行裝配計劃、圖紙變更等信息同步更新，為全過程高效管理提供依據。

2.3 BIM在裝配式建筑運維階段的應用

在建筑后期運營過程中，可直接利用前期設計與裝配階段的材料、配套部品、設備來源等信息，對構件使用、配套部品、設備維護等問題進行全面了解，為裝配式建筑日常維護提供切實可行的依據。提取必要的數據，將其用于建筑運維工作，可提高運維效率，減少成本消耗。

3 結語

BIM技術及其支撐平臺的應用可實現裝配式建筑全產業鏈的協同發展，促進“研發+設計+生產+裝配+采購”一體化的裝配式建筑工程總承包管理模式（EPCM）的發展，形成良好市場競爭機制，對發揮裝配式建筑模式在質量、工期、成本及節能等方面的優勢具有現實的意義。