BIM技術在裝配式建筑全生命周期中的應用

夏祝煒，王建峰，徐 濤，曹小鳳

中建一局第一建筑工程有限公司，上海 201100

裝配式建筑大部分的預制構件是在工廠制造完成的，后期運輸?shù)绞┕がF(xiàn)象進行裝配。為優(yōu)化裝配式建筑設計、生產(chǎn)、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，加強對裝配式建筑全過程的管理，就需要借助BIM技術來實現(xiàn)。因此，相關建筑企業(yè)需要提高對BIM技術應用價值的重視，發(fā)揮BIM技術在裝配式建筑全生命周期中的作用，更好地整合資源，提高資源利用率，進而為裝配式建筑各個環(huán)節(jié)提供技術支持。

1 裝配式建筑中BIM技術的應用價值

當前，在城市化進程快速推進的背景下，建筑工程規(guī)模不斷擴大，工程數(shù)量不斷增加，行業(yè)內(nèi)已廣泛應用BIM技術，并在建筑行業(yè)掀起技術革命，在實踐應用中產(chǎn)生了顯著性的成效，具有較大的應用價值。BIM技術改變了傳統(tǒng)建筑設計、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)模式，通過構建三維模型實現(xiàn)對場景的仿真設計，加強主體結構、預制構件等參數(shù)信息的碰撞和分析，從而保證工程信息的完整性，推動項目的高效開展。BIM技術在裝配式建筑中的應用價值主要體現(xiàn)在工程信息的整合和共享上，能實現(xiàn)協(xié)同設計目標，確保設計與施工同步，降低誤差，還能通過4D模型模擬和評估，實現(xiàn)對項目的管理。BIM技術的應用減少了人工方面的干預，實現(xiàn)了二維圖紙向三維無紙化的轉化，提高了設計、出圖精細化管理水平，還提高了項目全流程的管理水平；通過精準定位構件的位置，為建筑企業(yè)提供了高度集成的信息化平臺，使企業(yè)加強了對裝配式建筑項目的指導和管理。

建筑行業(yè)的迅速發(fā)展擴大了BIM技術的應用范圍，保證了項目質量，實現(xiàn)了對施工進度的管理，可利用技術可視化、全面化、協(xié)同性優(yōu)勢，結合具體的工程信息建立參數(shù)模型，并實現(xiàn)對裝配式建筑的數(shù)字化管理，加強對工程中不足之處的糾正和指導，及時提供具有針對性的解決措施，推動裝配式建筑項目的高質量開展。此外，還能減少設計變更，保證設計與施工的一致性，通過建立BIM信息管理平臺實現(xiàn)工程信息共享，提高信息數(shù)據(jù)傳遞時效，促進各部門之間的溝通和交流，進而提高工作效率，并根據(jù)模型碰撞檢驗加強對具體環(huán)節(jié)的優(yōu)化和調整，實現(xiàn)BIM技術在裝配式建筑全生命周期中的管理目標。

BIM技術與裝配式建筑的融合與國家提出的宏觀經(jīng)濟政策相吻合，是國家中長期發(fā)展規(guī)劃的重要目標。技術的融合推動了建筑行業(yè)向建筑產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，加快了城市現(xiàn)代化進程，促使產(chǎn)業(yè)鏈的復合式發(fā)展。未來，建筑行業(yè)將依托現(xiàn)代化技術帶動建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展，掀起建筑領域的巨大變革。

2 BIM技術在裝配式建筑全生命周期中的具體應用

2.1 BIM技術在裝配式建筑設計階段的應用

利用BIM技術，通過建立裝配式建筑3D模型，為設計人員提供了設計指導，進一步優(yōu)化了方案設計、初步設計、施工圖設計、預制構件設計環(huán)節(jié)；相關人員根據(jù)裝配式預制構件各項參數(shù)信息創(chuàng)建模型，能加強對參數(shù)信息的控制和分析，將構件的尺寸、型號、材質等參數(shù)信息錄入模型中，通常，在參數(shù)信息改變的情況下，模型中的信息也隨之改變。以某裝配式建筑項目為例，在設計階段應用了BIM技術，加強了對2D圖紙信息內(nèi)容的檢驗和校驗，并創(chuàng)建了三維圖紙，彌補了2D圖紙的缺陷，建筑設計單位根據(jù)BIM可視化優(yōu)勢進行分析和驗證，顯著提升了方案設計的合理性和科學性。BIM技術應用在施工深化階段，通過施工模型的設計，納入了工程實體信息，能清晰地標識關鍵點施工辦法，進一步深化設計圖，并借助施工深化設計模型輸出施工圖，最終進行碰撞檢查報告分析和工程量清單計算。

2.2 BIM技術在裝配式建筑生產(chǎn)階段的應用

裝配式預制構件生產(chǎn)階段的圖紙設計包括了模具設計、加工模具等環(huán)節(jié)，在BIM技術支持下，能實現(xiàn)對異形構件缺陷的彌補，解決了鋼筋碰撞問題。同時，BIM技術為施工單位和構件生產(chǎn)商提供了信息交流平臺，裝配式預制構件生產(chǎn)商通過BIM信息平臺直接獲取生產(chǎn)信息，加快信息傳遞時效，保證設計階段的合理性，高效銜接了設計和施工環(huán)節(jié)。在預制構件的生產(chǎn)過程中，設計單位結合用戶實際需求，在BIM技術中引入了RFID技術，實現(xiàn)了構件編碼的編訂，保證了預制構件信息的準確性，并為預制構件后續(xù)運輸工作夯實了基礎，避免出現(xiàn)疏漏和停工待料的情況。通過加強對預制鋼筋構件的碰撞檢查，能對鋼筋排布進行校核。借助BIM模型可將符合零件加工要求的預制件篩選出來，確保滿足工程建造和構件安裝要求，并生成生產(chǎn)批次構件清單，實時跟蹤構件入庫和移庫以及運輸相關信息，合理規(guī)劃部署構件堆放的位置，保證構件位置信息的有效性，從而為后續(xù)的施工管理提供數(shù)據(jù)參考。

此外，BIM技術能持續(xù)推進施工進度計劃，保證項目在預期時間內(nèi)完工建設。經(jīng)過構件生產(chǎn)階段的深化設計，構件生產(chǎn)商全面掌握了相關的尺寸信息等，并進入標準化的生產(chǎn)作業(yè)中，就實際問題及時與施工方進行溝通，能加強對構件相關信息的調整，加強對構架制作質量的控制。施工方一般會采用P6編制施工進度計劃，并采取BIM 4D模型對施工進度進行設計，及時調整工況，保證方案最優(yōu)。

由于該項目施工過程中涉及的構件數(shù)量多，增加了吊裝工作量，為保證裝配式預制構件各項信息的精準性，在項目中借助BIM技術建立碰撞檢驗模型，實現(xiàn)了信息化協(xié)同管理，將項目參與各方集成到BIM信息平臺中，并加強信息交流，進而實現(xiàn)協(xié)同管理。在BIM模型中導入了碰撞軟件，加強對預制構件碰撞點的檢驗，促使設計與實際施工協(xié)同，避免出現(xiàn)二次返工或停工現(xiàn)象，提高了工作效率。

2.3 BIM技術在裝配式建筑施工階段的應用

BIM信息平臺能實現(xiàn)工程信息的采集、存儲和處理，提供了完整的工程信息鏈，能科學計算工程量信息，為材料采購提供參考，避免出現(xiàn)資源浪費現(xiàn)象，從而提高資源利用率。在該項目工程中，通過利用BIM技術進行工程量計算，加強對項目成本的控制，將造價控制在3%以下，節(jié)省了85%的造價估算；通過碰撞檢驗，解決了各專業(yè)之間的矛盾，顯著降低了項目總成本。項目施工階段，建筑設計單位借助BIM技術構建施工場景仿真模型，預先對該項目工程施工過程進行模擬，進一步優(yōu)化了施工方案，保證預制構件在實際施工中合理化地進行安裝，保障了構件安裝質量。基于BIM技術支持虛擬和模擬仿真優(yōu)化了施工現(xiàn)場的布設，包括人員布置、構配件以及機械設備布置等，通過仿真場景對預制構件運輸線路進行模擬，優(yōu)化了物料運輸線路，化解了物料與機械設備之間的沖突，簡化了搬運環(huán)節(jié)，提高了施工效率，保證了項目進度。同時，建筑單位利用BIM技術加強了對施工現(xiàn)場安全性的模擬，以及對動力學的計算和分析，制訂了施工現(xiàn)場安全管理方案，最大化地實現(xiàn)了施工現(xiàn)場的安全管理。

另外，施工單位可借助ITWO系統(tǒng)在三維模式下進行整個施工裝配過程模擬，加強對施工工序可操作性的校驗，合理化分析各種不同方案的弊端和優(yōu)勢，進而篩選出最佳的施工方案，加強對方案中潛在隱患的識別和評估，包括起重機位置和作用，為施工進度計劃的落實提供切實可行的數(shù)據(jù)支持。不同的構件需要不同的專業(yè)人士進行配備操作，借助BIM技術能實現(xiàn)對人工、材料等要素的設計和分析，進而選擇出最優(yōu)成本方案。

基于BIM模擬性和協(xié)調性優(yōu)勢，優(yōu)化了項目施工圖出圖環(huán)節(jié)，將2D圖紙轉化為3D BIM模型，施工管理人員可實時掌握施工動態(tài)，實現(xiàn)對施工人員的定位，便于加強施工指導。為進一步實現(xiàn)項目的精細化管理，創(chuàng)建了5D BIM模型，施工單位可全程對裝配式項目過程進行模擬，全面了解和分析投資情況，保證項目施工進度以及成本管理和質量的動態(tài)化管理。在模擬階段，創(chuàng)建了施工吊裝模型并對其進行模擬，能實現(xiàn)對施工現(xiàn)場和三維虛擬的排布，加強對預制構件和施工材料的優(yōu)化整合，避免施工材料浪費，提高資源利用率。

2.4 BIM技術在裝配式建筑施工質量控制和運營階段的應用

結合該工程項目，可運用BIM技術進行工程質量檢驗，確保將誤差控制在合理范圍內(nèi)。相關人員將施工圖紙與三維模型進行對比，重點檢查外掛板吊裝后的平整度情況，并就出現(xiàn)的問題及時進行調整和更改。在項目運營階段，將檢驗報告、工作清單以及相關設備清單等參數(shù)信息錄入BIM模型中，實現(xiàn)了模型、圖紙、數(shù)據(jù)信息一體化管理，確保項目竣工階段信息與三維模型的一致。同時要加強對相關設備、管道、構件等部位的維護，借助BIM技術制訂項目運營階段的維護方案，顯著降低了能耗和后期維護成本，提高了項目整體性能。利用BIM技術可展示項目施工全過程記錄的信息和相關內(nèi)容，并記錄構件受損信息等，為相關維修人員提供可靠性參考。另外，還要定期進行構件耐久性檢查，為項目運營創(chuàng)建良好的環(huán)境條件，保證項目管理的科學性。

3 結束語

裝配式建筑全生命周期中涉及的環(huán)節(jié)較多，從設計到后期的維護是一個全循環(huán)過程，在不同的項目階段產(chǎn)生的信息不同。為實現(xiàn)全過程的管理目標，應加強對BIM技術的應用，借助BIM技術可視化等優(yōu)勢構建三維模型，實現(xiàn)對裝配式預制構件的碰撞檢驗、質量檢驗等，優(yōu)化設計、生產(chǎn)、運輸?shù)戎T多環(huán)節(jié)，加強對成本費用的把控以及對全過程的監(jiān)督管理，為項目建設提供技術指導，保證裝配式建筑品質。