裝配式建筑結構施工中BIM技術的應用

王善庫,李 巍

(1.信陽職業技術學院建筑工程學院，河南 信陽 464000；2.中國化學工程第十一建設有限公司，河南 開封 454000)

0 前 言

近年來我國建筑行業的發展已經日漸成熟，很多施工過程中引進了裝配式建筑的理念，響應國家綠色施工的方針，推進可持續發展戰略。裝配式建筑采用事先制作完成的預制構件，將其運送至施工現場，按照設計圖紙和施工組織設計方案進行裝配，完成整個建筑工程，具有人工成本少、環境污染小、生產效率高、施工周期短等諸多優勢。隨著科學技術的不斷發展，BIM技術在建筑行業的應用越來越廣泛，并且越來越成熟，作為一種數字信息技術，可以應用于建筑工程的各個環節，包括設計階段、施工階段等，能夠對建筑工程施工過程進行模擬，降低施工過程出錯的概率，為建筑工程設計階段到后期的使用、運營階段提供技術支撐，為項目參建“五方”建立協同管理平臺，提升項目管理的協同合作效率作用巨大[1-4]。因此，將BIM技術應用于裝配式建筑結構施工中對于今后建筑工程的施工具有重要的意義。

1 裝配式建筑結構和BIM技術的概念

1.1 裝配式建筑結構

裝配式建筑施工方法是近年來興起的一種施工方法，改變了傳統施工直接澆筑的方式，取得了較為顯著的成績。裝配式建筑施工采用新型環保材料制備建筑工程需要的預制件，質量高、環保性好，能夠滿足國家住宅綠色施工和節能減排的要求，對建筑工程施工空間的要求低。事先制備的預制件通過運輸抵達施工現場，按照設計要求進行安裝，為了保證建筑工程的整體質量和安全性，要求預制件的澆筑誤差滿足設計要求，同時加強預制件全過程的監管力度，使建筑工程能夠順利驗收。

1.2 BIM技術

BIM技術基于數字信息技術興起，用于完成建筑信息模型的構建與仿真，可以通過參數化建模獲取更多的建筑工程信息資料，用于指導建筑工程施工過程，進而優化完成數字信息模型。通過建筑施工之前的仿真建模，完成建筑工程施工全過程的模擬，及時發現問題及設計不足，優化方案，確保施工過程的順利開展，同時也可用于建筑工程的規劃和管理，圖1給出了BIM技術在現代建筑中的價值鏈。

圖1 BIM技術在現代建筑中的價值鏈

2 BIM技術的先進性

1)信息搜集更全面。裝配建筑管理的重中之重就是相關工程建筑信息的收集和分析，采用BIM技術不僅能夠提高項目信息收集的時效性，而且能夠實現數據信息的有效性和全面性。在項目建造的設計、管控與運送等環節，運用BIM技術能夠大幅提高效率，形成最理想的方案。

2)關聯性和協調性。BIM技術能夠對建筑作業之前留存的諸多問題加以整體剖析、處理，從中找到處理問題的最優方式，更有效地對信息進行剖析。在裝配式建筑施工過程中，大量的建筑信息都可以通過BIM技術中的數據信息模型進行分析，更好地降低信息不一致問題發生的可能性。若建筑物信息模型內的某個信息或者數值發生問題亦或被更改，和其有關的信息均會智能進行更改。

3)可視化。BIM技術依托本身具有的效能可依照設計圖創建三維模型，讓建筑項目能夠直觀看到，與之前的平面圖對照來說，技術工作者可運用BIM技術將建筑構件更有效地連在一起進行虛擬剖析，得到最佳建設施工方案。可以將建筑模型進行立體呈現，形成更加形象的建筑施工流程三維動畫效果，便于理解建筑施工各個環節的工作，在此基礎上完成建筑工程施工方案的設計。

4)模擬性。BIM技術的運用不但讓建筑工程整體建造過程直觀展現，而且能夠實現特定時間的預設展現，譬如模擬自然災害發生時人員撤離等情形。在工程招投標和施工過程中采用BIM技術對建筑工程方案進行多維度的仿真模擬工作，可以進一步提高投標方案的直觀性和可行性分析，進一步為建筑工程施工方案的確定提供有價值的信息。

3 裝配式建筑結構施工中BIM技術的應用

3.1 設計階段

建筑裝配工程設計階段對BIM技術的運用主要體現在運用BIM技術中信息化模塊構建建筑工程的三維建筑模型(圖2給出了運用BIM技術繪制的某工程三維模型)。根據設計方案和圖紙進行模型的信息化參數設置，通過仿真模擬建筑工程的安全性、可靠性、穩定性等設計要求，用于驗證設計方案的準確性。對于裝配型建筑有關工作者可依托BIM技術對設計方案進行優化與健全，例如通過仿真可發現建筑工程中出現的信息與實際建筑施工過程不相符、設計方案的安全系數較低等，利用BIM 系統就能夠優化完善相關工作，進一步設計相關內容，進一步使建筑工程流程更加規范可靠。

圖2 BIM三維模型

3.2 生產階段

裝配式建筑生產過程重點圍繞著施工過程使用的預制件開展，通過BIM技術建模仿真整個建筑的裝配過程，通過仿真分析確定最優的裝配流程。同時，通過仿真能發現建筑施工過程中可能發生的安全事故，通過制定相關安全措施降低施工安全生產事故發生的概率。利用BIM技術可以對構件進行虛擬標注，收集建筑預制件的相關數據，為未來信息數據的交換整理打下基礎。通常，在建筑預制件的裝配過程中，采用BIM技術中存儲的構件信息數據，找出已經標注的預制件進行相關分析工作。通過智能系統對每個預制件進行參數處理，輸出對應的數據庫，生成對應的二維碼，達到設計、施工過程中信息的實時共享。裝配式建筑所用的預制件的相關信息均存在于BIM模型系統中，存在對應預制件的生產過程及仿真分析得到的模擬信息，實現建筑所需預制件的智能制造和智能裝配，大大提高了生產效率。隨著科學技術的飛速發展，3D打印技術也是熱門的先進制造工藝，在建筑預制件的制備過程中具有重要的應用價值，通過3D打印技術可以完成裝配式建筑使用的BIM模型，實現預制件制備流程的簡單化。

3.3 施工階段

裝配式建筑預制件的制造和存儲涉及多個部門，需要配備大量的技術人員進行預制件的管理，實際工程應用中預制件的管理是最容易出現問題的環節。在裝配式建筑工程實際與BIM技術的應用相結合的過程中，技術人員可以運用BIM技術實現預制件相關數據的處理、存儲等，通過比較預制件的安裝位置及相關檢測效果，自動生成二維碼，大大提升了預制件裝配過程的智能化水平，裝配效率得到了提高，降低了施工人員的成本和施工危險系數。預制件在裝配施工過程中的吊裝工作極其復雜，對相關的吊裝機械要求較高，需要針對性地提出預制件吊裝環節的預防措施，做好安全保障工作。這一過程可以通過BIM技術進行實際施工和裝配過程的模擬，節約吊裝時間，簡化吊裝現場的布置流程，吊裝安全性得到了大大提高。同時，BIM技術還能針對施工車輛進行車輛路線的優化設計，節約工程成本，得出最優方案用于裝配施工，充分發揮機械性能，提高工作效率。

3.4 運行和維護階段

建筑工程的運行和維護對于工作人員的要求較高，需要有豐富的運維工作經驗才能及時發現建筑出現的問題，及時排除。但是BIM技術可以存儲裝配式建筑的各種信息數據，能夠自動生成相關的工程記錄表，進行相關數據的存儲，以便于建筑后期運行和維護工作的開展，在不損害業主利益的前提下完成相關運維工作，節約成本，提高工作效率。

4 結 語

BIM技術在現代建筑裝配過程中具有明顯的技術先進性，能夠完成裝配式建筑工程的合理布置，提升現代建筑的施工水平，降低施工現場安全事故發生的概率，簡化施工流程，提高施工效率，完成建筑工程向信息化、智能化的發展，因此，BIM技術對于裝配式建筑是十分重要的。

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