BIM技術在裝配式建筑中的應用探究

吳楚榆 劉煥玉 趙艷青

(陽光學院，福建 福州 350015)

當前工業化、城市化和信息化是推動社會發展的重要力量，建筑產業在城市化的進程中發揮了很大作用。建筑工業化是建筑產業發展的目標，也是社會進步的產物，并進一步推動城市化的發展。裝配式建筑不僅具有工業化生產比例高、標準化程度高等特點，還具有“節能、綠色、環保”等特色，符合可持續發展的要求[1]，因此被視為實現建筑工業化的有效途徑而為人們廣泛關注。然而當前裝配式建筑的發展仍處于一個較低水平，信息化對推動裝配式建筑的發展和生產效率的提高具有很大的作用，BIM技術正是信息化在建筑產業的應用。研究BIM技術在裝配式建筑產業的應用具有重要意義。

1 裝配式建筑和BIM的概念

裝配式建筑是指通過可靠的連接將預制構件在施工現場拼接成整體而形成的建筑物，實現了生產和施工的分離。廣義的裝配式建筑可追溯到遠古時代，中國古代的榫卯結構、古希臘的石材建筑都可視為裝配式建筑，現代的裝配式建筑主要有鋼結構、裝配式混凝土建筑等。而作為建筑產業未來發展方向的裝配式建筑，主要是指集合現代科技而形成的具有標準化、工業化、機械化、信息化和集成一體化等特點的先進建造方式，是建筑產業的一次技術革新，將改變傳統建造方式相互脫節的現狀，促使建筑產業走上工業化發展之路[2]。

BIM理念最早由美國學者于1975年提出[3]，旨在通過信息的集成與共享提高工程的建設效率。BIM即建筑信息模型，主要由非幾何屬性信息和幾何屬性信息組成，是以工程建設過程中的各種信息為基礎，并以數字化模型為載體服務于設計、生產、施工及運維等工程建設的全生命周期中。BIM技術是數字技術帶來的工程建設技術和管理的集成，具有可視化、集成化、標準化、協調性及信息完備性等特征，可以有利推動建筑技術的智能化。

基于BIM的裝配式建筑可以保障信息的有效流通，實現全生命周期的管控，更好的發揮高新科技的集成效應。BIM技術在裝配式建筑的應用主要在設計、生產、施工、運營和維護等階段。

2 BIM在裝配式建筑中的應用

2.1 規劃設計階段

規劃設計階段對裝配式建筑來說是至關重要的，BIM技術打破了傳統設計理念，使設計向著參數化、模塊化的方向發展。先由參數化的構件組裝成獨立的模塊，再基于標準化接口進行模塊組合就形成了完整的裝配式建筑[4]。同時BIM模型良好的可視化使設計從二維轉變為三維，更容易為人所接受；基于BIM平臺的規劃設計可改變傳統的單線信息交流模式而形成協同設計。

目前BIM技術在裝配式建筑設計階段的運用主要體現在初步設計、深化設計及協同設計等方面。初步設計時通過建立BIM模型對建筑的結構性能和熱環境等方面進行分析，集合多專業比選方案，從而得出最優方案。在深化設計中結合裝配方案將模型拆分后分別完成結構配筋設計、水電定位等細化工作，再組合成完整的設計方案，提高了設計效率。協同設計使參與各方在共享的BIM模型上完成各自的設計工作，形成交互式工作機制，并進行碰撞檢查，完成聯動修改。BIM技術有利于各方共同完善構件庫的建設，從而推動設計的標準化和生產的工業化水平。此外BIM技術還可以協助完成相關審批工作。

2.2 生產運輸階段

生產人員可以隨時在BIM共享平臺上查看三維模型，獲得直觀、準確的構件加工信息，實現精準化生產。BIM技術便利的信息管理、存儲方式，提高了生產人員的溝通效率，減少錯誤和返工的發生。生產中給預制構件植入可自動識別的標簽，后期采用非人工的智能識別技術，可快捷地將標簽包含的參數信息上傳到BIM平臺，便于預制構件在運輸、存儲、裝配過程中的管理[5]。采用BIM技術可以強化運輸過程的可控性，準確預估運輸時間和進場時間，改善傳統運輸中存在的物料無法準確跟蹤、進場驗收繁瑣等問題，實現生產單位與施工現場裝配的快速、精準化對接，減少現場的二次吊運工作和場地堆放。

2.3 建筑施工階段

在施工階段BIM技術可以保障裝配式建筑合理的施工次序，使施工過程有序進行。首先運用BIM技術合理布置施工場地，并通過預先模擬施工過程，使現場人員掌握建造順序，便于提前發現問題，提高了交底質量。其次BIM技術提高項目管理的信息化水平，實現對施工過程的實時監控，有利于完成工程進度、成本、質量及安全等方面的目標。

2.4 運營維護階段

BIM技術的應用對裝配式建筑后期的運營和維護也是革命性的，作為一種信息集成技術，實現了運維階段與其他建設階段的無縫對接，從而在全生命周期內進行科學的管理。運用BIM技術可以實現信息化交付，為運維提供高效便捷的信息保障。運用BIM技術便于運維人員對建筑物進行實時監測，實現全面管理。維護人員可以對出現的問題進行快速定位，明晰責任歸屬，并通過有效信息分析，得出合理解決方案。對于需要處理的構配件，運維人員可在BIM平臺中檢索出構件預制參數信息和制造商，提高維修工作效率，實現快速維修。

3 應用中存在的問題

基于BIM技術的裝配式建筑產業發展雖凸顯了優勢，但當前裝配式建筑整體仍處于較低的發展水平，BIM自2002年被引入我國后的發展時間也還不長，因此當前兩者在融合中還存在著一些需要解決的問題。

(1)標準化缺失。裝配式建筑相關的標準不完善，使BIM技術在裝配式建筑中的應用缺乏有力支撐[6]。裝配式建筑涉及多個專業，但未形成專業間的協調標準。部品部件標準化的建設不足，不能充分構建出BIM所需的數據庫，使設計只能停留在傳統的思路上，無法走上模數化設計的軌道。

(2)BIM技術配套的軟件開發不夠成熟。當前使用的BIM軟件大多由國外開發，與我國相關的技術標準不匹配，能夠成熟運用于裝配式建筑中的軟件就更加不足。各界面間的接口不統一，信息在多種型式間不斷轉換，使數據的傳輸不夠流暢。如設計階段的成果還無法與生產單位的加工設備實現有效對接，降低了信息傳遞的高效性，進一步加劇了BIM技術的應用成本。

(3)專業人才短缺。雖然得益于國家政策的大力支持，BIM技術和裝配式建筑產業都取得了高速發展，但專業人才還不能滿足當前發展的需要。BIM技術與其他信息化技術相結合將形成集成效果，能更好服務于裝配式建筑，而與此相關的支撐理論和研究還不足。

(4)BIM技術在裝配式建筑中的應用較低。由于人才短缺、標準化建設不足等原因，使BIM技術在裝配式建筑各階段的應用還比較低，且各階段的應用發展不協調。目前在設計階段發展較快，而在施工階段依然選擇采用傳統的人工管理方法。

4 結 論

發揮BIM技術在裝配式建筑全生命周期的應用優勢，可以推動裝配式建筑的全面發展。BIM技術和裝配式建筑都是高科技發展的成果，兩者的融合將更好的體現先進技術的集成效應，兩者的深度融合也是建筑業發展的必然趨勢。盡管當前BIM技術在裝配式建筑的運用中還有些不足，但在國家政策的有利支持下，采取有針對性的改進措施，必將實現裝配式建筑與BIM技術的融合。