基于BIM技術在裝配式建筑設計中應用

屈亮 米宗寶 范銀龍

摘要：隨著我國國力不斷發展和壯大，建筑行業也迎來嶄新時代，同時，加之信息技術愈發完善，更多建筑企業選擇在實際施工中引入信息技術進行管理和實際操作，更大程度上提高工程進度和質量。裝配式建筑以標準化設計、工廠化生產、機械化施工為主體建筑結構，并被我國建筑領域所關注與重視，裝配式建筑具備節能以及環保等特點，并且屬于速度的建筑生產方式。而BIM技術作為建筑區域的一種信息化技術，其自身擁有客觀性、規模性、協調性、完善性、可出圖性等技術特點，文章將BIM技術運用到裝配式建筑中，進而從建設項目全壽命周期的角度去觀看，可有效提高施工的時效性和管理水平，及時推進新型建筑向工業化和信息化方向發展。

關鍵詞：BIM技術;裝配式建筑;設計應用

一、前言

現階段，我國傳統建筑物的生產形勢和國外進行對比分析較為滯后，在具體的建設作業過程當中并不強調信息內容的一體化，導致策劃環節和建設環節之間并不配合，導致建設材料出現了不必要的耗損，造成工程項目建設效率難以提高，最終造成建設現場周邊條件與環境遭遇嚴重的污染，導致大自然環境被嚴重破壞，即刻需要實現經濟升級和轉型，在方針政策的大環境下，邁入到產業化生產作業中[1]。在裝配式建筑實際建設作業的時候，工廠加工、機械化建設以及標準設計等，都打破了過去建筑物的詬病，被建設企業所強調與重視，其屬于環保、節能、減排的先進建筑加工形式。裝配式建筑在策劃時，一定要充足明確構件在建筑材料運輸以及加工作業的具體問題，明確工程項目的實際協作情況。如若這樣的問題沒有辦法及時進行處理以及解決，便會導致各個方面的策劃作業出現沖突現象，導致大規模的建設作業不斷變更，這樣會對建設進度起到不良影響，造成工程項目的建設成本不斷增多。

二、BIM技術介紹

BIM技術的全拼是BuildingInformationModeling，翻譯為漢語為：“建筑信息模型”，BIM是三維數字技術的基礎，合成建筑工程項目中的各種有關訊息和工程數據模型，BIM是對工程項目設施實體與成效特性的數字化表達[2]。一個全面的信息模子，能夠接連建筑項目生命期不同階段的數據、程序、資源是對工程對象的完整敘述，并且可被建設項目中不同的參與者共同使用，BIM具有單一工程數據，可處理分布式、結構工程數據之間的統一性和全局共享問題，幫助建設項目生命期中動態工程訊息建設、管束和共享。建筑訊息模型同時又是一種運用于策劃、創造、管理的數字化模式，此種方式支持建筑工程的合成管理環境，可以讓建筑工程在整個程序中顯著提升效率和大量減少風險。

BIM通常具有以下特點：模型信息的完整性，除去對工程對象進行3D幾何信息和拓撲關系的描寫，還包含完整的工程信息描寫，比如對象名稱、構造種類、建筑材料、工程性能等策劃訊息，施工程序、進程、成本、品質、人力、設備、資料能源等施工訊息，工程安全本能，原料耐久性能等建設信息，對象之間的工程邏輯聯系等。BIM總體模型如圖1所示。

三、BIM技術在裝配式建筑中的優勢

BIM技術是整個施工工程數據集成的重要環節，在工程中創建一個數據平臺，BIM采用三維建筑是策劃方式，可以將建筑物直觀的展現在人民眼前，同時還可以向人民呈現工程項目的樣子、每個連接點、精準做法、管線布排等，使得設計設可以更加清晰的把控項目策劃節奏，提高策劃質量和效率[3]。BIM技術匯總了整個建筑項目中每個部門的數據訊息，BIM模型自身就是一個數據匯總模型，該模型可以完整準確的提供整個建筑工程訊息。同時BIM技術具有精密的工業化制造優勢，裝配式建筑采用工廠化加工生產構建、配件、部品，選用信息化、機械化裝配技術組裝的建筑整體，其工廠化加工構建準確度能達到毫米級，對于實際安裝的精準度要求也極為之高，進而滿足不同產品組件的安裝精準度要求。

具體講，建筑工業化要求全面“縝密制造”，要全方位實現縝密化設計，產物化加工和縝密化轉配，而BIM運用優勢和建筑工業化的“縝密制造”的特性高度切合，可以實現縝密化設計、縝密化施工。新型安裝式建筑是由策劃、加工、施工、裝修、管理五位一體的程序化和集成化建筑，不是傳統加工方式+安裝化建筑，新型建筑工業化應該具備的五大特性是：“標準化設計、工廠化加工、安裝化施工、一體化裝修、技術化管理”。“集成”作為安裝式建筑的中心，BIM則是“集成”的主流線，連接設計、加工、施工、裝修、治理全過程，服務于設計、創建、運營、卸除全生命周期，數字化模擬、信息技術描述系統因素，落實信息化技術協同設計、可觀化安裝，工程量訊息交匯與節點串聯模擬，以及檢查等全新應用，整頓建筑全產業鏈，真正落實實現全流程、全方位信息技術化集成。

與此同時，BIM技術可以為裝配式建筑提供訊息共享平臺，每個專業設計工程師在平臺中一起建模、一起修正，共享訊息，合同設計策劃，每一個專業出現設計誤差或是設計修改時，其他人員均可及時收獲信息，并進行有效處理和修正。同期，不同專業設計師可以在同一平臺上進行分工合作，依照一定標準和原則進行策劃，在有效的時間內完成更多設計工作，極大程度上提升設計精準度和效率[4]。熟悉BIM的人都明白，BIM不能僅貼附著表明，且是要深入到工程的“神經”上，通過這個形象的擬比，充分說明了想要深度挖掘BIM的運用優勢，不具備充足的技術、邏輯、思路和經驗是很難完成的，伴隨BIM的擴展，未來在城市構建以及智慧化管理方面定會大有作為，更為推動工業化和綠色建筑與BIM技術有效融合起到至關重要的作用。

四、策劃階段

每個工程項目前期都需要花費大量的時間進行設計和策劃，在建設項目設計階段，每個工程師都應該憑借先進的BIM技術實現三維共同策劃，經過此技術，能夠實現3D模型以及二維平面圖時時刻刻進行調換。此刻，設計師可以將設計好的三維模型直接交給實施或者是建設企業。如果雙方并不滿意，不管是建設企業，還是實施企業，都不需把圖紙還給設計師，而是憑借先進的BIM技術在計算機當中展開修改作業，此修改會關聯各個設計方，在實際溝通中減少了來回交替圖紙的時間，進而大大提升了實際工作效率[5]。BIM技術能夠對工程項目的建設現場以及選址等展開探究與分析。比如，對建筑工程進行解析、對能源損耗情況進行解析等。

針對建筑工程項目而言，其具體的選址工作和之后的建設作業相關聯，涉及每種構建運載和構建吊裝設備的組裝等，因此建筑場地的選址在今后施工工作中十分重要，建筑行業定要重視此環節工作，才能更好完成實際施工工作。同期，BIM建模中應用到“族”，對工程項目建設作業當中的構件尺寸、數量以及類型等展開創建作業，做好分類統計工作，明確建設材料的實際使用時間，一方面讓技術人員經過3D模型明確建筑物情況，另一方面也能夠節省更多的成本支出，實現長時間堆放，最大程度上避免施工進度的延期問題出現（BIM技術可實現不同角色人員協同工作，如圖2所示）。針對先進的BIM技術而言，碰撞檢測至關重要，其能夠建設完善合理的3D立體模式，針對各個專業對多個方面的創擊進行檢測作業，包含兩個方面，其一是硬碰撞，其二是間隙碰撞[6]。前者包括建筑物構造在空間方面的重合性以及交叉性，特別是在缺少統一標高的情況之下，主要出現在空調以及排水管道等位置。后者主要指的是兩個實體結構在當前的建筑物空間結構方面并不存有重合以及交叉等現象。然而，兩者之間存有的距離和具體要求并不相符。一般情況下，需要考慮其安全方面的因素，各個地方都存有碰撞現象，并且出現在不一樣的管道當中，在通過撞擊檢測以后，建筑工程項目在實際動工作業以前，要找出設計過程當中存有的撞擊點，對其展開策劃以及改善，將全部撞擊點直接消除，使用這樣的方式方法有效減少建設時期的設計情況，縮短工程項目實際建設的時間與周期，節約了更多的成本支出。

五、實際施工階段

在建筑工程項目具體建設作業的時候，建設進度非常慢，難以全面保證建設質量以及實際成效，非常容易由于交通以及氣候等方面的因素出現耽誤工期的現象，造成工程項目沒有辦法在預期時間當中進行交工，這樣會導致資金方面出現嚴重的損失現象[7]。將先進的BIM技術充分運用其中，需要在多個方面考慮此問題，技術人員應該把建設進度、周期等貫穿在3D建筑物模型當中。也就是說，能夠對建設進度展開虛擬性的示范作業，實現虛擬計劃和建設進度之間的良好對照，明確建設進程的科學性以及合理性。

與此同時，做好建設進度的合理調整作業，有效減少多個方面因素導致的建設周期拖延的問題（BIM虛擬建模安全圖如圖3所示）。在當前的建筑工程實際建設作業的時候，應該做好建設現場的防范工作，避免安全隱患問題的出現。針對建筑領域而言，安全屬于經濟效益的重要表現，在實際建設作業的時候如若缺少安全，難以保證收益，相比較而言，傳統施工現場防范作業的質量和成效難以提高。通常情況下，在工程項目具體建設的時候，技術人員與施工人員都是口耳相傳，建設人員主要是左耳進右耳出，并沒有將此件事情牢記下來，然而，BIM技術獨具的虛擬建模功能，能夠把工程建設現場容易出現危險問題的區域充分展現出來，并且做好標注工作，這樣可以避免建設過程當中安全隱患問題的出現。在此以外，先進的BIM技術能夠實際劃分工程項目的建設現場，做好建設材料的三維布置作業，減少建設材料之后的運輸成本，做好科學合理的預防工作。

六、管理階段和運營階段

一般情況下，針對建筑工程而言，加強成本管理至關重要，其屬于十分繁雜的作業，包括建設材料管理、設施設備管理、人員薪酬管理以及資金管理等。這樣的管理方式十分繁雜，主要是在實際管理的時候需要不斷拆分，將其落實在個人和設施設備上，此過程十分復雜，同時也是最容易出錯的[8]。針對此種情況的發生，在實際管理中有效引進BIM技術，通過運用先進的BIM技術，根據計算機與先進的通信技術，將市場環境當做是關鍵，做好建設材料、人工薪酬待遇以及設施設備等方面的成本支出管理工作，并且結合具體的需要情況，使用查詢建設成本或者是提取等方式，導致工程項目的成本管理工作更明了、更簡單，漸漸向智能化方向發展。在當前的建筑工程項目得以順利竣工以后，施工企業需要構建完善合理的建筑物模型，將其提交至建設企業當中，為之后的運營維護作業奠定良好的基礎條件。在實際維護以及運營作業的時候，管理方不只是要根據具體的情況設置建設圖紙，也要憑借先進的BIM技術把建筑模型展現出來，其主要包括：建設作業中的實際程序、建設材料的具體運用情況以及設施設備的實際租賃現象等。與此同時，也具備運維時期的空間、設施設備以及資產等方面的訊息模型，在出現某些情況的時候，要做好后期管理以及維護作業。管理方應該及時維護以及找出問題，有效處理以及解決這些問題，降低成本方面的支出。在裝配式建筑工程項目實際建設作業的時候，先進的BIM技術被廣泛運用其中，其主要展現在設計、建設以及運轉等多個環節，具備虛擬性、健全性以及客觀性等方面的特點，實現工程項目的三維可觀化設計，做好建設方案方面的模擬以及策劃作業，在運維模型的前提下，全面掌控設施設備、資金以及空間等，從建設羨慕全壽命周期的角度觀看，很大程度上提升了建設項目的策劃、施工、運行的質量及管理水平，推動建筑行業向信息化、技術化方面發展。

七、結束語

綜上所述，裝配式建筑中重視引用BIM技術，并且創建完整的規章制度，著力培育更多技術型人才，進而為裝配式建筑提供更多、更優質的技術和人才，同時國家應該及時出臺有關法規和政策，幫扶BIM技術發展和裝配式建筑有效融合，優化BIM技術廣泛應用在建設企業當中，保證此技術的廣泛運用，促進我國建設領域的可持續發展。

參考文獻：

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[8]夏潤禾.基于BIM技術在地鐵施工質量安全管理中的應用研究[J].施工技術，2018，47（S4）：933-937.

通訊作者：屈亮，1985年10月，男，漢族，陜西西安人，就職于中建四局第三建設有限公司，灃西逸園項目總工程師，中級工程師，大專。研究方向：房建方面施工管理。