BIM技術在裝配式建筑中的運用研究

閻文瑞 山西省建筑設計研究院有限公司

1 前言

BIM技術在裝配式建筑中的使用，不但能夠提升裝配式建筑施工的質量和效率，同時也能夠盡可能的幫助施工單位減少施工成本，避免浪費現象，并提升施工效率，加快施工進度，也就能夠促使整個裝配式建筑行業得到更加良性的發展。由此可見，BIM 技術的應用價值在裝配式建筑設計中是多方面的，只是需要施工技術人員加強自身的BIM技術應用水平。

2 BIM技術概述

BIM技術又被稱作建筑信息模型，是施工技術人員的輔助工具，其主要功能是可以利用信息數據創建一個建筑模型，解決實踐中遇到的不同問題。將BIM 技術應用在裝配式建筑中，一方面可以實現對煩瑣、龐大的數據信息進行集中管理，另一方面可顯著提高信息共享效率。

BIM技術優勢有以下幾點：（1）模擬化：BIM技術可對裝配式建筑的整個建設周期進行全方位模擬，以便相關技術人員進行監督和及時解決問題，從而節約維修成本，有效優化裝配式建筑整體的質量。（2）可出圖性：BIM技術可利用模型進行評估試驗，以便根據問題及時改進工作，減少重復性、機械性的檢修工作，使預埋套管圖或管線綜合圖的出圖效率提升。（3）協調性：利用BIM技術模擬施工現場運行中的各個環節，使之相互配合、協調，避免后期操作中出現各種問題，節約經濟成本投入的同時，也可促使裝配式建筑的整體效率顯著提升。（4）可視性：BIM技術的三維特點相比一般二維圖紙圖紙來說，精確性、可靠性和指導性更好，可以幫助相關技術人員有效掌握裝配式建筑的設計、施工、后期運行等各個階段的不同情況，使得整個裝配式建筑呈現出更好的施工效果。

3 裝配式建筑特點

相較于傳統鋼筋混凝土建筑以施工圖為導向，在現場進行澆筑的理念，裝配式建筑更注重構件在工廠預制化生產，在現場進行構件安裝組裝。在工廠按照所給的尺寸、材料等信息進行所需構件的加工生產，也就是預制。裝配式建筑可以簡單地理解為：把建筑的各個組成構件在施工作業現場點對點組裝而成的建筑。裝配式建筑相較于傳統建筑建造的優勢在于：建造速度快，節省人工，而且BIM 技術的特性，如可視性、協調性、模擬性、可優化性及可出圖性等，不僅能夠實現建筑的可視化設計、數字化生產、精細化施工，還可以解決裝配式建筑發展中的管理問題。

4 BIM技術在裝配式建筑中的應用

4.1 設計階段

在設計階段，傳統的CAD 在進行裝配式建筑制圖過程中無法同步整合信息，導致溝通容易出錯，只要有一部分發現錯誤，就要將所有圖紙分類進行重新檢查，一一更正。不僅費時費力，而且效率低下。在裝配式建筑中，BIM 技術要求將墻、柱、梁板等進行統一模型族庫的建立，這些族庫模型的建立有助于之后的整個設計過程的順利進行，節約時間。裝配式建筑借助BIM 技術建立模型，多方共享，聯合建造，實現多專業溝通交流；應用BIM技術的可視化功能，在構建三維立體模型完成之后，可以使用漫游功能，對模型進行全方位模擬探查，可提前發現問題并修改，減少繁重的工作，節約時間和精力；建模完成后，在BIM技術中碰撞檢查，可更加全面地分析模型合理化設計，如有問題，只需調整，重新輸入參數即可重新生成。

例如，某裝配式建筑，建筑面積15000m2，建筑高度91m，地上30 層。結構體系為裝配式鋼筋混凝土剪力墻結構，利用BIM技術進行模型設計。先進行相應族庫的建立，將所需要的構件族事先建立好，如端柱、疊合梁、疊合板、預制樓梯，建立時確保每個族的參數輸入完整，包括材料信息、構件尺寸、抹灰面層等的做法等。之后建立軸網標高，在每層的相應的位置插入與之相對的族元件。接著進行細部節點鋼筋碰撞，確保鋼筋連接。通過漫游我們可以還原整個模型的建立過程，給人以最直觀的感受。

4.2 BIM技術在裝配式建筑施工中的應用

4.2.1 改善預制構件中庫存與現場管理

因為在裝配式建筑設計的過程中，所能牽涉到的因素非常多，因此設計人員在進行設計時也需要考慮到不同因素所給裝配式建筑帶來的影響，并且深入分析這些因素對于裝配式建筑相關預制構件生產的影響，預制構件本身就需要利用非常多的資源才能夠進行相應的生產和儲存，所以如果在生產和儲存預制構件的過程中這些資源出現問題，也就必然會有所浪費。結合實驗技術和RFID技術，就能夠更加有效的對預制構件中的數據信息進行了解，并且盡可能的減少在預制構件生產和儲存過程中的步驟，節省更多的成本，盡可能的避免資源浪費的情況。而除此之外，施工工作人員也可以利用RFID技術，提升在裝配式建筑中預支構建的效率。

4.3 預制構件生產階段

預制構件的生產過程在整個裝配式建筑的生產過程中占有很大的比重，是實現裝配式建筑生產的一個重要環節，生產的預制構件的準確性是后續裝配式構件現場施工連接的重中之重。因此，在排除工廠建造之外，為了確保構件生產加工信息的準確，工廠廠家要先從實現建立好的裝配式建筑BIM 模型中導出所需要的相應的構件的尺寸信息及材料信息，根據所得的信息制定相應的生產計劃，并且及時和施工單位進行溝通，確保及時、有效地進行銜接工作。

為了確保施工過程中各單位的施工進度以及質量，項目設計人員需要在裝配式建筑設計方案確定之后，將BIM 模型中包含的各種構件配件信息與生產廠商進行共享，生產廠商根據獲得的產品的信息進行加工，實現構件設計信息與生產信息的對接，提高生產過程中自動化水平和構件生產效率。

4.4 運維階段

4.4.1 提升運行和維護設備管理水平

有效的結合BIM 技術和RFID 技術就能夠加強對于裝配式建筑中系統的維護，避免系統在運行的過程中出現突發情況，甚至影響到施工的結果。在建筑施工中最應該避免的就是可能會影響到施工結果的因素，因為，施工結果將會直接影響到建筑的安全性以及企業的收益。而如果能夠利用BIM技術創建信息資源庫，那么即使發生大火，消防人員也可以利用BIM技術定位火災的具體發生位置，再根據火災的具體情況實施明確的工作。在維護裝配式建筑以及其他設備時，施工人員必須利用別人的技術，了解更多與設備相關的信息數據，根據設備的具體情況提升設備的維修水平。

4.4.2 在運行和維護階段中設備質量與能耗管理分析

裝配式建筑管理人員可以利用RFID 技術獲取相關的市場廠家和安裝與輸入人員的具體信息，因此當設備或是構件出現問題時，就可以及時的聯系市場廠家，對設備進行維護。這樣也能夠幫助企業快速的明確責任的范圍，當范圍得到了明確之后，企業也能夠在一定程度上降低成本，避免消耗，而且BIM技術也能夠幫助企業實現裝配式建筑的綠色運行和維護，甚至可以實時監測建筑物中的材料消耗情況，根據材料消耗情況來做出具體的材料使用對策，處理嚴重的消耗問題。

5 BIM技術在裝配式建筑中的運用方案

5.1 構建完善的信息模型

對于當代大型裝配式建筑工程施工管理工作來講，優化BIM技術在裝配式建筑工程施工質量管理中的應用方案，首先要構建基于BIM技術的大型裝配式建筑工程項目群信息集成管理模型，將所有重要信息收集到模型之中，做好模型的分層設置工作。一般來講，模型核心是BIM 技術，核心外層（由內到外模型第一層）是項目成本、3D幾何信息、施工進度、工程量清單、質量維護信息、工程邏輯、人力需求、施工材料采購，第二層是立項、項目設計、項目啟動、項目組織、項目實施、項目評估、項目解散，第一層是大型裝配式建筑項目群、項目群和子項目群以及單個項目。其次，構建基于BIM 技術的大型裝配式建筑工程項目群信息集成管理模型，必須確保所有項目信息的完整性、一致性和共享性。所謂項目信息的完整性是指要將所有項目信息和工程邏輯關系納入模型之中；信息一致性則要求為信息輸入、信息處理、信息分析和信息輸出建立統一的標準，完善信息源管理，確保輸入與輸出信息的一致性；信息共享性要求促進不同專業、不同組織和不同系統的信息共享。

5.2 設計精確的施工圖紙

建筑企業應正確運用BIM技術的三維建模功能和圖紙整合功能精確設計三維施工圖紙，不斷增強圖紙的可視性效果，將直觀化圖紙呈現給施工技術人員。與此同時，設計師應注意將大型裝配式建筑工程項目群的分部分項建筑工程項目設計所需要的材料直接標注在直觀化圖紙與模型中，以便于施工技術人才、采購人員和供料管理人員了解用料狀況。需要注意的是，初步完成圖紙設計作業后，必須做好技術交底工作，審核通過后，圖紙方能使用于裝配式建筑工程項目施工建設中。

5.3 運用BIM技術加強工程造價管理

運用BIM 技術加強建筑工程造價管理工作，需要將該技術貫穿于裝配式建筑工程項目設計組織、項目決策、施工與竣工等階段。通常，在裝配式建筑工程項目設計組織階段，造價管理人員應著手制定基于BIM技術的裝配式建筑工程項目設計管理方案，對所有信息資源進行整合、分析與利用。為相關管理工作開展提供參考信息，并在數據共享平臺的配合作用下，處理好項目設計中的細節問題，使得其設計過程能夠處于可控狀態，確保裝配式建筑工程項目實踐中的設計管理狀況良好性。在項目決策階段，應注意制定完善的決策方案，確保造價管理制度能得以順利落實。在施工階段，應充分利用BIM技術搭建造價信息管理平臺，及時了解施工信息，根據施工狀況和信息分析結果采取科學措施控制造價力度與施工成本，處理好突發性變更問題。進入竣工階段后，造價管理人員應做好所有造價信息核對工作與計價管理工作，整合一切有價值的信息，不斷提升竣工時期的裝配式建筑工程項目造價管理效果。

6 結束語

隨著我國經濟的快速發展以及城市化程度的推進，我國的建筑行業也迅猛發展。2016年2月國務院就有關裝配式建筑的相關事宜發表了《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》；2017年3月住建部制定方案、辦法，要求全盤推進裝配式建筑發展。在裝配式建筑設計過程中應用BIM 技術，構建建筑的三維立體模型，全方位展示建筑的整體風貌，檢驗建筑設計的合理性，在開展施工工作前調整和確定好方案，減少施工的壓力，提高建筑質量。