BIM技術在裝配式建筑中的應用

韓冰

（中國建筑第二工程局有限公司華東公司）

1 引言

建筑業一直都是我國國民經濟發展極為重要的組成部分，它對國家經濟增長有極強的拉動作用。在國家將生態文明建設和綠色可持續發展作為城市建設的新戰略要求的背景下，我們要在重視建筑業發展速度的同時，認識到傳統建筑業存在的環境污染和資源浪費問題，針對這些問題，進行升級轉型，以適應新時代的發展和要求。

目前，現有建筑工程主體結構大部分采用的是混凝土現澆施工方式，其結構強度高、抗震等級高，使用范圍廣泛。但是，這種結構在施工時有無法避免的缺陷——工程質量和工程周期都會受現場因素影響，管理者無法完全把控。那么，如何通過信息化技術改進現有的生產方式，完成建筑業的轉型升級顯得尤為重要。裝配式建筑作為新一代現代化的建筑建造方式，能夠效解決這一難題[1]。

裝配式建筑引入了構件的概念，通過工廠統一生產標準化的構件，在施工現場方便機械化的標準施工，杜絕了現場加工的不確定性。這樣在施工階段就能節約材料，縮短工期，污染和噪音也能得到有效控制。再加上BIM技術的使用，信息化模型能夠更好地處理標準參數模塊。基于構件的裝配式建筑對BIM技術有著天然的兼容性，兩者結合可以更容易達成建筑全生命周期的信息化管理。

2 BIM技術的概念和特點

2.1 BIM技術的概念

BIM技術替代傳統的平面圖紙，使用三維模型體現工程項目的全過程，在BIM設計中，數據和參數可以同模型實時更新，這樣就避免了因為交流失誤和延遲造成的設計錯誤。

BIM技術的概念可以用三點來概括：

①BIM技術使用的三維信息模型以數字化方式整合工程中所有的數據；

②BIM屬于信息摘要機構，是工程建設各階段參與組織之間合作的重要平臺，用于提取信息，實現BIM平臺上信息的實時傳輸；

③建筑工程的各參建單位可以實時修改和更新各專業三維信息模型的數據，加強不同部門、不同專業的工作人員的協同工作效率[2]。

2.2 BIM技術的特點

BIM技術具有可視化、可模擬、可追溯數據源頭等特點。傳統的基于CAD的設計模式需要大量設計人員多次修改才能完成，交付的圖紙沒有過程數據，空間信息也難以表達，構件參數等數據更是缺乏。BIM技術的特點能夠很好地解決這些問題，并且還能實現數據的集成、設計過程的追溯、協同工作等內容。

3 我國裝配式建筑的發展現狀

目前，我國裝配式建筑還處在發展階段，在推廣應用的過程中遇到很多問題。比如，缺乏對應的技術規范、配套產業鏈不成熟、相關管理機制不完善等。但是，裝配式建筑是未來綠色建筑的發展方向，在BIM等數字技術手段的支持下，隨著各方面配套的不斷成熟和完善，其應用前景令人期待。

區別于傳統建筑模式，裝配式建筑對規范標準及過程管理的要求更為嚴格。

裝配式建筑的構件都需要根據統一的參數標準，在預制工廠進行大規模標準化生產。現階段，我國在這方面還沒有統一的標準。標準的缺失使構件的設計和施工階段的審批、驗收混亂，再加上能滿足生產標準的預制工廠不足，設備精度和構件生產的要求不符合，批量生產難度大，導致工程項目的效率極低[3]。

裝配式建筑需要全生命周期的管理，這就要求對其中每一個階段的管理都不能放松。目前，大部分項目還是使用傳統的現場濕作業施工，并不符合裝配式建筑安裝管理的要求。同時，由于甲方和施工單位對裝配式建筑的工業化生產、安裝、建造模式重視程度不夠，在實際工程項目中沒有組建相應的管理部門，因此，在施工中經常會出現與管理脫節，甚至監管不到位的現象。

4 BIM技術在裝配式建筑中的應用

裝配式建筑是建筑業升級轉型的必經之路。BIM技術能夠為裝配式建筑工程的數字化管理提供平臺，使更多技術人員開始探索BIM技術如何在裝配式建筑建造中發揮作用。

4.1 生產階段

在裝配式建筑構件的生產中，傳統方式是按照二維CAD圖紙來進行加工生產。因為平面圖紙承載的信息受限，技術人員讀圖時容易誤解設計意圖。

而BIM模型中的數字化信息流轉在整個生命周期中，通過BIM模型可以將裝配式建筑所需的構件詳細數據發送給預制工廠，數據包括完整的三維模型和參數數據。同時引入物聯網技術，還可以實現對構件生產階段和運輸階段的跟蹤，便于施工單位精準安排施工進度計劃。

應用BIM技術建立構件的三維模型時，要給出對應的參數和材料，并不斷反復驗證，保證數據的精準和真實[4]。

構件生產需要根據項目的整體施工進度進行運輸安排，管理人員需要查詢、定位運輸中的構件，了解構件的具體信息。預制構件進入工地現場，在卸載之前，質量部門要按照編號和批次，將相關信息傳輸至BIM模型中，并進行存儲和處理，通過對RFID標簽的掃描，提取相關信息。

4.2 施工階段

在裝配式建筑的施工管理中，BIM技術可以對預制構件的進度、質量和成本進行管理。

4.2.1 施工準備階段

1）深化設計

深化設計是裝配式建筑施工過程中的重要一環。只有通過深化設計，讓工程項目的各參與方都能得到精準的圖紙數據信息，才能有效減少鋼筋和構件的錯誤埋放問題。

2）模擬施工方案

深化設計方案完成后，還需要通過BIM模型對施工方案進行不斷的驗證、更正、優化，最終比選出最優方案，交付給施工單位。這樣做，可以提前模擬出施工過程中會產生的問題，通過模型的預警，進行解決，確保施工的順利進行。

4.2.2 構件管理階段

1）精確獲取生產信息

通過BIM技術進行預制構件的三維設計，并生成詳細的構件參數，使管理人員可以在模型中隨時查找構件的相關信息。

2）模具數字化設計

裝配式建筑構件是由模具設計人員設計出模具后，才可以組織規模化生產。根據建立好的裝配式構件模型來進行模具的設計，能夠盡可能確保構件模具制作的精細度。

4.2.3 現場裝配階段

1）質量驗收

預制構件在出廠時會經過第一道質量檢驗，在施工現場時，由于模型的參數隨時在變，所以還會對構件進行第二次質量檢驗，主要是通過對構件的RFID標簽進行掃描，以獲取構件的相關質量管理信息。

2）裝配過程質量控制

裝配過程的質量直接影響著裝配式建筑結構的整體性。在裝配預制構件時，施工人員可以通過手持終端掃描構件上的RFID標簽，獲取關鍵節點裝配的具體操作流程以及裝配質量控制要點，并借助GPS對構件進行定位，以此來判斷裝配是否到位。

4.2.4 運營階段

對預制構件裝配式建筑信息數據的管理是運營管理的重點。與傳統手寫記錄進行管理的方式相比，使用BIM技術可以大大提高工作效率。BIM模型儲存著關于項目從起始到結束的全部信息，可以隨時監控和查閱，方便管理人員了解工程現狀和設備運行狀況。

1）設備信息化管理

對設備進行信息化管理，盡量延長設備的使用周期，在裝配式建筑的運營管理中，管理人員可以將設備的型號、參數、安裝時間、檢修記錄等信息錄入BIM模型中；如果設備出現故障，維修人員可以掃描標簽，獲得設備的詳細信息。借助BIM技術，維修人員可以對設備進行快速維護，并可以在系統中查找配件的相關信息，便于維修工作的進一步開展。

2）空間信息化管理

BIM技術是現實和虛擬結合的技術，可以通過模型中對空間區域的劃分，觀察空間的使用情況。

3）應急信息化管理與決策

在現代化的建筑中，消防應急設備的智能化程度非常高，但是對這些設備的管理才是關鍵。將BIM技術應用到裝配式建筑中，遇到突發情況時，BIM系統會自動發出報警信號，同時將位置信息傳送給救援人員，確保在最短時間解救被困傷員。

5 結語

由此可見，基于BIM技術的裝配式建筑深化設計可以有效提高工作效率，精細化的管理對建筑整體質量的提升也有著積極作用。無論是建筑全生命周期的哪個階段，都需要信息化和數字化技術提升建筑方案的可行性，在三維模型中，不斷優化方案，最終確保建筑工程項目的成功交付。