BIM技術在裝配式建筑中的應用研究

詹 能，金長宏

(安徽建筑大學，安徽 合肥 230022)

建筑行業作為支柱型產業，已然彰顯出鮮活的發展動力。然而，結合我國建筑業發展現狀來看，勞動效率低下、資源消耗率高、管理方式不合理等問題依然非常突出。裝配式建筑理念的實施能夠極大的提高勞動效率以及施工質量，并且在一定程度上能夠縮短工期，而BIM技術的引進為我國建筑工程的實施提供了新的選擇，同時也加快了裝配式建筑的普及并為其提供了切實可行的技術支持，近年來，中央以及各地政府接連出臺相應政策明確推動建筑工業化的發展，使國內裝配式建筑進入了快速發展時期，相關行業內從業者也逐漸發現裝配式建筑中所存在的巨大價值，紛紛投入到該技術的應用發展中去，但是仍舊存在一部分從業者對于BIM技術在裝配式建筑中的應用方法一知半解。本文旨在結合現有的信息資料，對BIM技術在裝配式建筑中的應用及可行性展開系統的討論，為行業從業者提供切實可行的參考依據。

1 BIM技術與裝配式建筑

1.1 概念

BIM技術能夠對建筑工程中出現的種種信息進行系統化處理。詳細來看，BIM技術就是運用現代化技術，在建設工程項目實際開工之前，收集相關有效信息，明確該工程項目的用途以及相關參與的要求，將工程項目運用BIM技術在電腦中虛擬建立出三維信息化模型，并根據要求針對信息化模型進行相關的應用分析，制定出相對應的施工、設計方案。而所謂裝配式建筑,就是將建筑所需要的的構配件在工廠中進行預制加工，提前做好各構件之間的連接點，采取合適的連接方式，隨后運輸到施工現場進行實際拼裝，從而來替代傳統的建筑模式，在現代工業技術迅速發展的環境下,合理設計，預制構件連接點安全可靠，可以實現將建筑進行成套拼裝，批量化搭建，具有效率高，質量好，精度高等優點。

2 BIM技術在裝配式建筑中的應用可行性

2.1 BIM技術有助于加快裝配式建筑模型的試制

裝配式建筑是具有創新性的建筑項目，其在發展過程中帶來了諸多衍生產品，為建筑行業的發展注入了動力。而將BIM技術運用在裝配式建筑工程之后，能夠有效的加快建筑模型的試制速度。具體體現在三個方面：一是傳統的裝配式模型試制方法下，需要耗費大量的時間進行試驗和分析，經過繁瑣的流程后才能確定最終的模型。而運用BIM技術，只需要通過電腦和專業軟件就可以實現可行性分析，選擇最合適的試制方案，大大降低了成本，提高了效率。二是在模型的試制過程中，通過運用BIM技術，能夠充分在計算機虛擬建模的過程發現很多細小的誤差與不合理之處，確保最終模型的精準度和科學性，這在現代建筑領域中是尤為重要的。三是與其他諸多的技術相比，BIM技術操作簡單，彈性大，能夠將諸多設想落實到實際中，擇優選擇最佳的方法。

2.2 BIM技術有助于節約變更成本

與傳統建筑工程相比，運用BIM技術可以在前期設計階段，將土建與機電圖紙轉換為三維建筑模型，并針對建立的模型進行碰撞模擬，對于檢測出來的碰撞點進行分析處理，人為合理分析出哪些為硬碰撞和軟碰撞，篩選出合理有效的碰撞點，針對于這些機電與土建之間的碰撞點對圖紙進行相對應的修改，提前將碰撞點所在位置預留出合理大小的洞口，這樣就可以在實際施工工程中節約出對應的變更成本，做到事前控制。現以某小學板洞口為例，參考某地產項目板開洞經濟指標，如表1所示，針對于檢測出來的碰撞點進行經濟效益分析。

表1 某地產項目板開洞經濟指標

通過分析某地產項目結構樓板，不同板厚以及不同的洞口面積，單個樓板洞口施工所需要的費用，計算出平均每個洞口開洞所需要的費用，即平均單價為995元，針對于表1得出的經濟指標，對某小學進行BIM應用經濟評價，總碰撞點為563個，在BIM軟件里將土建機電模型合并之后，機電管道與土建模型所發生碰撞之處，將其進行扣洞，以便于直觀展示出來，如圖1所示，最終通過上述模擬結果計算得出節約成本總價為560,185元。

圖1 某小學項目revit土建機電合并模型扣洞前后對比圖

3 BIM在裝配式建筑中的應用

3.1 施工準備階段的應用

不同于傳統建筑工程，從技術的角度來看，裝配式建筑工程對于技術的要求更高。正因如此，在技術的層面上可能暴露的問題就更多，例如：構件安裝順序錯誤、構建位置裝配不合理等。在預制鋼筋混凝土構件的安裝中，常常出現套筒位置不對齊等問題，而這些問題也無法通過傳統的方法加以改善，其造成的不利影響也在一定的程度上會產生連鎖反應。運用BIM技術，通過建立BIM三維模型的方式，使得施工方在正式施工之前，就對裝配式建筑工程中可能出現的種種問題作出預判，并據此不斷優化設計圖紙，從根本上降低建筑施工的風險。詳細而言，BIM技術在裝配式建筑施工準備階段的應用如表2所示。

表2 BIM技術在裝配式建筑施工準備階段的應用點

在施工準備的前期、過程中以及后期，BIM技術都發揮著重要的作用，既能夠分解施工計劃，預測勞動力、材料及資金消耗，也能夠區分具體的施工環節，提高裝配式建筑工程施工的規范性。此外，在施工準備的前期，還可能出現“構件高度影響消防管道的安裝”的問題，對此，也可以利用BIM技術對消防管道的孔洞位置、設計結構展開深入分析，降低此類問題的發生概率。

3.2 施工進度管理的應用

裝配式建筑工程的施工效率明顯高于傳統建筑工程項目，在當前的建筑行業中表現出充足的發展動力。在施工進度管理中，采取合適的方法，能夠有效的縮短工期，提高效率從而節約更多時間成本。為確保裝配式建筑工程能夠在面臨著各種風險的前提下依然按時完成，在這一前提基礎下促使諸多施工團隊運用BIM技術對建筑工程的各個作業面制定詳細的計劃表，再利用BIM模型以及現場監控設備及時了解施工進度，進行實時的調控與管理。以某工程項目為例，其在使用BIM技術前后的結構性節點工期延誤次數對比情況如圖2所示。

圖2 某工程項目BIM技術應用前后的結構性節點工期延誤次數對比

根據圖2的數據來看，在使用BIM技術之前，該項目的結構性節點工期延誤次數較高，尤其是“主—次梁”連接的延誤次數達到10次。但在運用BIM技術之后，延誤次數顯著降低，表明BIM技術的應用，對于施工進度的高質量管理是大有裨益的。

值得關注的是，裝配式建筑工程的施工組織及場地安排方面既要充分關注工程項目的施工要求和場地環境，根據實際要求組織施工，根據場地環境靈活安排施工工序。同時也要充分考慮裝配式構件本身的安裝需求，合理的穿插裝配工序，優化技術間隔，并且對裝配式建筑項目中的一些關鍵部位、關鍵節點運用BIM技術進行4D施工模型，根據模擬出來的結果編制詳細的施工進度計劃表。在此過程中，施工方也可以運用BIM技術，從各個環節出發來分解施工計劃，形成“由面到點”的效果，突出重點環節，從整體角度把握施工進度。

3.3 材料供應方面的應用

裝配式建筑工程的材料消耗量巨大，對材料供應也提出了相當高的要求。結合以往的實踐經驗來看，由于多種因素導致的交叉施工現象屢見不鮮，往往會出現所需要得材料供應不足，甚至是供應源頭直接斷貨的問題，對裝配式建筑工程的實施造成了負面的影響。運用BIM技術，能夠對裝配式建筑工程的各個施工階段、施工作業面的材料需求展開定量的分析，測算出具體的材料消耗量，并根據這一消耗量來整合施工進度管理及材料庫存清點，準確的計算出各類材料的消耗實況。在此基礎上，對材料作出動態的管理和控制，對于材料不足的作業面進行及時的材料補充，對于材料充足的作業面則進行靈活的調度，確保整個裝配式建筑工程材料的合理供應。以北京市某安置房項目為例，其前期的施工中未使用BIM技術，但施工后期開始運用BIM技術進行材料管理。

表3 北京市某安置房項目BIM技術運用前后的材料供應情況對比

如表3所示，在運用BIM技術進行材料供應管理之后，北京市某安置房項目施工過程中，材料供應不足的次數明顯減少，材料消耗量及材料供應成本也明顯下降。這充分表明，BIM技術的應用，有效改善了材料供應問題，降低了裝配式建筑中的材料成本，從而增加了該工程項目上在材料價格層面的競爭力，減少了建設成本。

除此以外，施工方也可以利用BIM技術來判斷施工過程中各類材料的消耗量是否與實際相符合，以此來評價整個施工項目的科學性。BIM技術在材料供應中的運用，一方面能夠提高裝配式建筑工程中材料調度的效率，確保材料的充足供應，進一步保障施工項目如期完成。從長遠角度來看，隨著BIM技術的持續發展，其在材料供應中的應用將更為深入，對于材料消耗量的測算準確度也將不斷提高。

3.4 構件管控方面的應用

對于裝配式建筑而言，混凝土構件的預制質量在很大程度上決定了整個建筑工程的質量，與施工安全性存在密切關聯。通常情況下，裝配式工程可以利用BIM技術和RFID技術。RFID技術是無線電頻率識別技術。運用這一技術，可以對構件的生產信息進行高效率的傳遞，并且將相關信息整合在BIM技術平臺上，進一步提高對裝配式工程的管控水平，增強工程的抗風險能力。有了強有力的技術支撐之后，裝配式建筑工程的施工全過程，都能夠在施工技術人員的全面監管下進行。期間，各個構件的名稱、型號、安裝位置等信息都可以寫入RFID標簽，再用BIM技術和現場圖紙來判斷構件安裝位置是否正確，及時辨識出其中的問題，采取針對性的應對舉措。此外，在裝配式建筑當中，預制構件的堆放也是提高勞動力效率的關鍵。運用RFID技術和BIM技術，構件生產完成之后，施工人員可以根據實際情況來安排堆放的位置，最大程度的縮小混凝土預制構件的運送距離。

4 結論

本文從多個方面論述了BIM技術在裝配式建筑中的應用現狀及可行性的分析，通過實例研究發現BIM技術相比于其他的技術，能夠有效的整合預制構件的生產流程，加快裝配式建筑模型的試制并且強化建筑工程的現場管理，并能夠在合理的范圍內做到事前控制，解決建造成本。在裝配式建筑工程數量持續增加，BIM技術日漸成熟的環境中，越來越多的裝配式建筑工程項目意識到BIM技術的重要性，將其運用到施工前期的準備、施工進度管理、材料供應以及構件管控方面，取得了可觀的成效。在進一步的研究中，仍需探究BIM技術在裝配式建筑中的應用方式方法，使其更好地運用于各項建設項目中，從而發揮出BIM技術的最大效用，全面提高裝配式建筑工程的實施效率、降低其實施成本。