BIM技術(shù)在裝配式建筑工程過程中的應(yīng)用研究

郭 巍

（大元建業(yè)集團(tuán)股份有限公司，河北 滄州 061000）

BIM技術(shù)在現(xiàn)今社會中應(yīng)用的范圍越來越廣，在建筑行業(yè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在工程的技術(shù)交底環(huán)節(jié)，設(shè)計人員通過BIM技術(shù)能夠?qū)κ┕と藛T進(jìn)行設(shè)計方案的介紹并對施工思路進(jìn)行分析，而技術(shù)人員能夠通過BIM技術(shù)建立起的模型對施工人員進(jìn)行介紹，保證交底全面性和徹底程度。

1 BIM技術(shù)、特點(diǎn)及裝配式建筑概述

1.1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)是主要針對裝配式建筑工程施工研發(fā)的一種技術(shù)，能夠?qū)?shù)據(jù)信息直接轉(zhuǎn)化成直觀的三維模型，為設(shè)計人員和施工人員帶來很多的好處，還能通過自身的信息整理功能將裝配式建筑所需的原料規(guī)格及數(shù)量計算出來，減輕了設(shè)計人員的工作負(fù)擔(dān)和工作難度，同時為企業(yè)提前做好原料采購工作提供了依據(jù)，切實(shí)提高了裝配式建筑工程設(shè)計和施工的整體工作效率，為縮短裝配式建筑工程的施工周期奠定基礎(chǔ)。BIM技術(shù)又叫做建筑信息模型，顧名思義它能夠?qū)⒀b配式建筑工程施工信息數(shù)據(jù)化，提高了設(shè)計圖紙的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，同時改變了建筑工程中設(shè)計人員與施工人員對接存在偏差的情況，為對接準(zhǔn)確度的提升提供支持和幫助。以某裝配式建筑工程為例，該工程在研發(fā)出設(shè)計方案后將詳細(xì)的數(shù)據(jù)輸入到相關(guān)設(shè)備中，然后通過BIM技術(shù)合成出了預(yù)期的裝配式建筑模型，然后通過設(shè)計人員與施工人員的探討與交流，確定了需要改進(jìn)的地方以及最終的施工方案，實(shí)現(xiàn)了實(shí)際建筑與預(yù)期建筑無偏差施工，增加了該企業(yè)的社會影響力和市場競爭力，同時為其他企業(yè)順利引入BIM技術(shù)提供了一些經(jīng)驗(yàn)和幫助。

1.2 BIM技術(shù)具備的特點(diǎn)

BIM技術(shù)作為工業(yè)化生產(chǎn)中誕生的新興科學(xué)技術(shù)，已經(jīng)逐漸應(yīng)用于建筑行業(yè)中，尤其是在裝配式建筑中，BIM技術(shù)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在可視化、關(guān)聯(lián)性和模擬性等方面：①具有可視化特點(diǎn)。相比較傳統(tǒng)背景下的讀圖方式而言，是根據(jù)施工圖紙中的線條展開想象，但運(yùn)用BIM技術(shù)，能有效針對圖紙中存有的平面線條進(jìn)行立體化呈現(xiàn)，不僅提高了構(gòu)件之間的反饋性與互動性，更是能讓工作人員一目了然；②具有關(guān)聯(lián)性特點(diǎn)。合理運(yùn)用BIM技術(shù)，能在裝配式建筑中創(chuàng)建信息模型，通過信息模型的方式體現(xiàn)相關(guān)性，從而減少信息分歧等問題的發(fā)生。此外，若是信息模型中的相關(guān)信息出現(xiàn)問題或遭受修改的話，其信息內(nèi)容也會實(shí)現(xiàn)自動更新；③具有模擬性特點(diǎn)。BIM技術(shù)不僅能模擬建筑物模型，還能模擬虛擬事物或條件。比如：在建筑設(shè)計期間，可以進(jìn)行日照模擬、節(jié)能模擬等；在投標(biāo)或建設(shè)中，可以對施工情況進(jìn)行思維模擬，從而為施工方案的合理選擇提供有效參考；在運(yùn)營階段時，也可以對遭遇緊急情況的人員疏散進(jìn)行模擬。

1.3 裝配式建筑的簡單分析

裝配式建筑是近些年來逐漸開始發(fā)展和應(yīng)用的建筑模式，通過在建筑行業(yè)的應(yīng)用情況來看，這種建筑模式具有比較可觀的發(fā)展?jié)摿Γ⑶椰F(xiàn)階段的多個城市已經(jīng)開始逐漸接受這種建筑。裝配式建筑在建設(shè)的過程中相比于傳統(tǒng)建筑模式耗費(fèi)的建筑材料相對較少，并且能夠在貫徹可持續(xù)發(fā)展道路的基礎(chǔ)上降低工程建設(shè)所消耗的資金。現(xiàn)今社會中能夠用于建設(shè)的土地相對較少，這對相關(guān)項(xiàng)目的建設(shè)產(chǎn)生了較大的制約作用，而裝配式的建筑模式能夠解決這樣的社會現(xiàn)狀，這種模式能夠通過分隔建筑空間的方式從而對該行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生促進(jìn)作用。這種建筑模式通常情況下在建設(shè)之前需要對相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行預(yù)制，并且保證預(yù)制的規(guī)格能夠滿足具體工程的建設(shè)要求，在準(zhǔn)備施工時需要將預(yù)制的構(gòu)件從生產(chǎn)廠家運(yùn)送到施工現(xiàn)場，通過合理的安裝，大幅度增強(qiáng)工程建設(shè)的質(zhì)量。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑工程過程中的應(yīng)用

2.1 BIM技術(shù)在施工準(zhǔn)備階段的應(yīng)用

裝配式建筑工程施工構(gòu)件的施工流程與傳統(tǒng)建筑工程略有不同，就技術(shù)難度而言，裝配式工程的技術(shù)難度更高，也帶來了一些新問題，如構(gòu)件安裝順序沖突、構(gòu)件位置配裝等。在預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件的安裝中，常出現(xiàn)鋼筋打架、套筒位置對中困難等問題，不能通過傳統(tǒng)的施工辦法進(jìn)行處理，需要重新調(diào)整構(gòu)件的安裝順序。在信息化技術(shù)和建筑行業(yè)整合的大背景下，建筑工程中各個參建方的協(xié)同運(yùn)作會成為行業(yè)發(fā)展的主要趨勢，但是暖通、強(qiáng)弱電等機(jī)電控制專業(yè)的碰撞問題無法通過傳統(tǒng)的CAD圖紙所反映，裝配式建筑在施工過程中，若出現(xiàn)管線打架、構(gòu)件位置和孔洞位置偏差等問題，必然會造成返工，大幅度增加造價。BIM技術(shù)通過BIM模型可在前期檢查管線碰撞問題和構(gòu)件碰撞問題，設(shè)計圖紙更為直觀，且能夠納入時間等要素信息。BIM在施工準(zhǔn)備階段的應(yīng)用表現(xiàn)如下：

第一，施工準(zhǔn)備階段。工程中的不同專業(yè)可在同一個平臺上進(jìn)行模擬，找出各個施工節(jié)點(diǎn)存在的問題，如“構(gòu)件高度會對消防管道安裝造成影響、孔洞位置預(yù)留不合理”，在施工準(zhǔn)備階段就解決了不可預(yù)見的碰撞問題；第二，BIM模型對于構(gòu)件的展示更為直觀，能將施工過程全面展現(xiàn)出來。一些重點(diǎn)、難點(diǎn)施工環(huán)節(jié)，可在BIM技術(shù)平臺上有針對性地顯示，同時可預(yù)測在某個施工階段勞動力、材料、資金消耗情況，設(shè)備占用情況等，為各個專業(yè)編制完善、合理的施工方案奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)；第三，裝配式建筑若是構(gòu)件安裝順序不合理，就會出現(xiàn)嚴(yán)重的返工問題，增加工程的造價，利用BIM技術(shù)能夠區(qū)分具體施工環(huán)節(jié)、工作面的施工內(nèi)容，有針對性地制定施工計劃，保證各項(xiàng)工序的安排更為合理，確保在實(shí)際施工過程中有詳細(xì)的進(jìn)度計劃可供參考借鑒。

2.2 設(shè)計階段

具體而言，BIM技術(shù)與裝配式建筑相融合具有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：第一，BIM技術(shù)可以將一系列相關(guān)的工作人員緊密聯(lián)系起來。BIM技術(shù)可以通過其特有的服務(wù)器將工程的施工人員、設(shè)計人員、維修人員等相互聯(lián)系起來，這在一定程度上加強(qiáng)了工程各個階段工作人員的溝通與交流，從而提高工作的施工效率，減少工程的建造時間，進(jìn)而達(dá)到降低工程成本的效果；第二，BIM技術(shù)可以及時準(zhǔn)確地找到裝配式建筑在施工過程中所出現(xiàn)的錯誤。BIM技術(shù)都具有專屬的BIM服務(wù)器，只要在施工過程中出現(xiàn)了差異信息，這些差異信息就會立刻返回到BIM服務(wù)器中，從而將這種信息反饋給工作人員，這在一定程度上大大提高了工程的整體施工效率。

2.3 制造構(gòu)件環(huán)節(jié)

裝配式建筑在施工階段與傳統(tǒng)建筑建設(shè)相比，其最大的改進(jìn)就是通過預(yù)制構(gòu)件的模式對傳統(tǒng)的施工模式進(jìn)行了改進(jìn)，因此構(gòu)件的質(zhì)量能夠在較大程度上對整體建筑的現(xiàn)實(shí)價值產(chǎn)生決定性的作用。工程的管理人員為了提升建設(shè)質(zhì)量，需要對構(gòu)件制造環(huán)節(jié)的相關(guān)措施進(jìn)行改進(jìn)，而BIM技術(shù)能夠通過構(gòu)件制造中應(yīng)用的原材料以及制造工藝等，對其能夠使用的生命周期進(jìn)行預(yù)測和分析，并且能夠在一定程度上體現(xiàn)出構(gòu)件的制造質(zhì)量，為構(gòu)件的管理人員提供了更加直觀的觀察方式。為了保證對構(gòu)件數(shù)據(jù)的詳細(xì)信息進(jìn)行跟蹤分析，還可以將對應(yīng)芯片安裝到每個構(gòu)件中，在安裝完成后可以通過BIM技術(shù)對其應(yīng)用的具體信息進(jìn)行跟蹤處理，在發(fā)現(xiàn)存在安全隱患時能夠及時采取有效措施。

2.4 BIM應(yīng)用于裝配式建筑材料管理

應(yīng)用BIM視乎能夠有效改善材料管理方面的問題。在實(shí)際生產(chǎn)裝配式預(yù)制構(gòu)件的過程中，在生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件的現(xiàn)場中會有許多構(gòu)件和材料堆積，此時如果對其進(jìn)行分類生產(chǎn)和存儲將會耗費(fèi)大量的財力和人力，產(chǎn)生問題的概率也相對較大。在材料生產(chǎn)和運(yùn)輸中應(yīng)用BIM技術(shù)，可以準(zhǔn)確模擬施工現(xiàn)場，了解工程項(xiàng)目實(shí)際情況，提前準(zhǔn)備好施工各階段所需構(gòu)建的數(shù)量，避免產(chǎn)生材料堆積或短缺的現(xiàn)象。有關(guān)驗(yàn)收人員在采集構(gòu)建信息的過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照電子信息表進(jìn)行，從而使驗(yàn)收效率得到有效提升。在具體施工過程中，假如工期出現(xiàn)變動，驗(yàn)收人員還需與材料進(jìn)場計劃和實(shí)際進(jìn)場情況相結(jié)合，從而做好合理的安排。

2.5 BIM技術(shù)在施工進(jìn)度管理中的應(yīng)用

與傳統(tǒng)建筑工程項(xiàng)目相比，裝配式建筑工程施工效率更高，工期更短。采取合理的控制方法能夠有效地縮短施工進(jìn)度，提高施工效率，降低工程的間接成本。為保證裝配式建筑工程在合同約定的時間內(nèi)按時完成，可利用BIM技術(shù)對各個作業(yè)面排出施工進(jìn)度計劃表，同時利用BIM模型以及現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備實(shí)時調(diào)控、管理施工過程。在施工組織、場地布置方面，應(yīng)該合理考慮到裝配式構(gòu)件的安裝需求，有效穿插裝配工序，優(yōu)化技術(shù)間隔，并對關(guān)鍵部位、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行施工模擬，科學(xué)地編制、指導(dǎo)施工進(jìn)度計劃。建議利用BIM技術(shù)將施工計劃分解到單獨(dú)的環(huán)節(jié)、工作面，突出材料消耗、勞動力消耗和設(shè)備占用情況。從客觀角度看，BIM技術(shù)在進(jìn)度管理方面的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了進(jìn)度管理信息化。管理方法的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在場地的動態(tài)調(diào)整方面。裝配式建筑工程施工現(xiàn)場要堆放裝配式預(yù)制構(gòu)件，導(dǎo)致場地內(nèi)人員、設(shè)備、材料的周轉(zhuǎn)困難。利用BIM技術(shù)三維模擬施工場地，使施工人員、現(xiàn)場負(fù)責(zé)人更清晰地觀察到現(xiàn)場的實(shí)際情況，動態(tài)地布置施工現(xiàn)場，以提高現(xiàn)場的周轉(zhuǎn)效率，達(dá)到促進(jìn)施工的目的。

2.6 運(yùn)營階段中BIM技術(shù)的運(yùn)用

除了可以在設(shè)計、施工和管理階段中運(yùn)用BIM技術(shù)以外，還可以在運(yùn)營維護(hù)階段運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行模擬，比如：針對施工過程和材料進(jìn)行模擬，亦或者是針對施工中材料的使用情況和設(shè)備租賃等進(jìn)行模擬，不僅能在模擬中及時掌握運(yùn)營階段的資產(chǎn)信息和設(shè)備使用信息，同時還能在全面模擬的過程中，及時發(fā)現(xiàn)并解決，從而對材料的小號和設(shè)備的使用情況等信息，進(jìn)行全面掌握和了解，在一定層次上為企業(yè)節(jié)省成本，減少不必要的資金支出。此外，在運(yùn)營階段運(yùn)用BIM技術(shù)，還能對裝配式建筑工程進(jìn)行三維設(shè)計，降低風(fēng)險的出現(xiàn)概率，促使裝配式建筑從施工到設(shè)計再到運(yùn)營等階段，都能高效進(jìn)行。

2.7 基于BIM技術(shù)的成本管理研究

BIM技術(shù)的合理應(yīng)用可以對各個零件進(jìn)行編碼處理，為后期的查找工作提供便利，除了為工程監(jiān)視提供便利，還可以幫助計算成本，收集和分析工程項(xiàng)目的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，對后期費(fèi)用進(jìn)行計算。裝配式建筑工程質(zhì)量要求除了固定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，還需要滿足企業(yè)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求。當(dāng)建立了BIM模型之后，建筑工程的相關(guān)特性和功能都會通過大數(shù)據(jù)的模式在系統(tǒng)中出現(xiàn)，就項(xiàng)目實(shí)際而言，要盡可能選擇優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)措施，構(gòu)建科學(xué)合理的資金需求技術(shù)，確保成本管理體系的完善性。

3 結(jié)語

BIM技術(shù)對于裝配式建筑工程施工有著十分重要的影響，一方面BIM技術(shù)能夠通過數(shù)據(jù)整理和分析直接構(gòu)建出裝配式建筑的匹配模型，為設(shè)計人員改進(jìn)設(shè)計方案和設(shè)計細(xì)節(jié)提供了視覺信息，另一方面BIM技術(shù)能夠結(jié)合生成的模型給出預(yù)制構(gòu)件制作和管理的建議，為降低裝配式建筑的成本消耗提供幫助。除此之外BIM技術(shù)的應(yīng)用也為設(shè)計人員和施工人員順利完成工作對接提供機(jī)會，因?yàn)锽IM技術(shù)能夠根據(jù)數(shù)據(jù)信息合成預(yù)設(shè)模型，設(shè)計人員和施工人員可以直接通過模型進(jìn)行交流，消除了專業(yè)不同產(chǎn)生的隔閡和交流障礙，為施工人員科學(xué)精準(zhǔn)的完成裝配式建筑施工任務(wù)提供幫助，有助于我國裝配式建筑工程施工水平和施工效率的提高。