裝配式建筑工程施工過程中BIM技術應用實踐

陳 亮

(江蘇新鐵人建設有限公司，江蘇 鹽城 224000)

1 相關概念界定

1.1 裝配式建筑的特點

1.1.1 施工裝配化

在裝配式建筑中，許多構件都是在生產車間內進行的，采用工廠流水線生產能夠提高工作效率，簡化現場的施工過程，減少噪音。在廠房內直接制造構件，保溫板等也可在廠房內同時加工，既能確保建筑的保溫隔熱性能，又能保障裝飾工程的質量[1]。

1.1.2 設計多樣化

傳統住宅的房間布局比較固定，無法在空間上進行靈活分布。裝配式建筑在設計上具有較大的靈活性，可以很好地解決傳統建筑項目的缺陷。通過裝配式住宅，可以將室內空間進行分區，使住宅的居住環境更加舒適。

1.1.3 系統化和集成化

在裝配式結構中，每個環節都要緊密協作，確保工作人員協調一致才能順利進行。裝配式建筑具有系統、一體化的特點，這就使得它可以合理的利用各種資源，提高工程質量，為相關部門節約投資，提高經濟效益，圖1裝配式建筑建造流程。

圖1 裝配式建筑建造流程

1.2 BIM的概念和優勢

1.2.1 BIM技術的概念

BIM，也就是“建筑信息模型”，其應用了最新、最尖端的建筑軟件設計思想，“建筑信息”是對建筑工程空間和工程設計提供數據，而“模型”則是在工程開工前，對工程過程進行描述、施工工作仿真，這是由于BIM技術可以事先知道工程的設計狀況，被稱為“一種基于多個學科合作的建筑生命周期的信息模型”。因此，BIM設計是一種綜合、信息化的設計模型，它包括整個項目的設計與建模、建筑的數字化建模、項目的整個生命周期的管理，能將建筑在施工中的狀況完全展現出來，讓施工人員對工程的具體規劃、目標、成果、時間預算等有清晰的認識。

BIM需要依賴于相關設計軟件來完善， 其中包含了大量的數據和設計思想，因此BIM需要依賴于最新的信息技術，能夠有效處理海量的圖片和文檔。并且在設計時，各個行業都有自己的規則，并由電腦進行數據的分析和共享，在整個建設生命周期中，設計者運用 BIM技術將各種信息進行集成，并將其獨立處理，從而降低建設成本，提高工程質量以及工作效率，BIM技術的特征如圖2。

1.2.2 BIM技術的優勢

(1)覆蓋面廣 BIM技術在施工項目中的運用，能夠對項目進行從設計到完工的全方位監控，使業主、施工方和設計方能夠實時掌握項目進展情況，并及時發現問題，與業主、施工方、設計方進行交流，達到共同參與的目的。

圖2 BIM技術的應用特征

(2)可視化強 隨著時代的發展，人們對建筑的需求不斷提高，傳統的設計方法已無法適應多樣化的發展。BIM技術是一種三維圖像，相比于傳統的平面設計，其圖像更清晰，也更容易讓設計者對空間的要求變得更低。

(3)模擬性強 如果出現突發事件需要進行緊急撤離，或是為大樓提供空氣流通，BIM技術可以通過對建筑物的結構進行仿真，對實際情況進行詳細分析，以便在最短時間內解決問題。BIM技術在這一領域具有無可替代的優越性。

2 裝配式建筑工程施工過程中BIM技術應用問題

2.1 設計與生產、施工的脫節

盡管裝配式建筑在我國起步較晚，但是由于其安全、節約等特點，在國內的發展速度相對較快，而與傳統建筑相比，裝配式建筑與傳統建筑相比存在很大差異，因此在實際應用中往往會受到一定影響。另外，由于預制件大規模生產，而人們的審美要求也在不斷變化，一件預制件會給人帶來審美疲勞，而且生產廠家的資質、工藝、設備等方面的問題，導致預制件的質量與生產質量有很大差距，存在著質量不合格、設計不合理、模具利用率低下等問題[2]。

2.2 BIM建模成本高利用率低

BIM建模是一種非常消耗人工的方法，雖能在不同施工工藝中得到廣泛應用，但是就國內目前情況來看，BIM模型僅僅是在一定時間內被運用，并沒有將其真正的價值完全發揮出來，從而導致投資與效益的不成比例，不但增加了成本，也增加了員工的勞動能力。另外，還有一些公司，將現有的預制件深化設計圖制作成BIM模型，只做3D演示和推廣，不僅耗費了大量的人力和財力，而且還不能完全利用BIM模型的功能。

2.3 BIM軟件間數據的交互性差

BIM技術可以在建筑設計、施工等各個環節中得到廣泛應用，因為不同施工階段所涉及的專業不同，所用的軟件也不盡相同，盡管 BIM軟件對外宣稱可以通過IFC、 API等格式與其它BIM軟件進行交互，但是在實際應用中會遇到某些結構不能推導的問題，從而造成數據丟失、無法辨認等問題，既浪費了工作人員的時間，又影響了信息的精確傳遞。

3 裝配式建筑工程施工過程中BIM技術應用對策

3.1 上下游產業鏈的整合優化

BIM的應用要真正實現，必須要有設計、制造等多個部門的密切配合，建立BIM的標準化系統，并在各個部門分工明確、協調一致的基礎上，保證BIM技術的順利實施。一般來說，大型建筑公司都有自己的設計、生產、施工部門，通過長期合作很容易建立起良好的協作關系，再加上大型設計院、預購件生產廠家和施工方的協作，可以極大提升模具的使用效率，降低生產成本的壓力，并且通過上下游的協作，讓組裝產品更加適合大眾審美。

3.2 BIM軟件間數據的可交互性

BIM軟件在實現數據共享和兼容方面存在很大困難，BIM軟件的交互性較差，對工程的正常運營造成了很大影響，但是這也促進了BIM公司的產品多樣化。在BIM軟件的選用上，要做到細節可控制，軟件成系統，讓設計者根據自己的意愿改變設計空間。軟件整合系統，可實現各種數據的無縫傳輸，提高信息傳輸的穩定性，加速技術人員的交流與配合。

3.3 綜合型高級技術人員的協調運作

組裝工程涉及到各行各業，所以對工人的要求也很高， 他們不但可以使用BIM軟件，還可以將現有的圖紙轉化為3D模型，但單靠個人無法完成，必須要有技術團隊的協作，根據現場的施工技術和預制件的組裝過程來建立BIM模型， 并對出現的問題進行分析，并與高層技術人員進行溝通，保證工程的順利進行。

4 裝配式建筑工程施工過程中的BIM技術應用

4.1 在裝配式建筑施工數據采集中的應用

從BIM技術在裝配式建筑工程中的運用可以看出，BIM技術對推進工程進度、提升工程質量具有重大意義。BIM技術雖然不能全面發現施工過程中出現的各種問題，但也能夠對設計和施工過程中所出現的問題進行預測，從而保證工程的精度，因此必須充分利用BIM技術。在項目安排上，首先要對項目的規劃組織進行優化，再按照施工圖紙進行合理布局，使BIM模型的功能得到最大程度發揮，再根據BIM技術對整個項目進行有效的監控與管理，并對模型中出現的錯誤進行修正，既保證了數據的準確性，又可以有效降低由于施工過程中出現問題而導致的設計更改。

4.2 BIM技術在施工準備階段的應用

組裝房屋的建造過程比傳統建筑要簡單得多，但其精度和技術含量卻要高得多，任何一個零件的擺放和順序出現問題，都會給工程帶來不可預知的后果。如果預制件在安裝時出現問題，按常規方法無法解決，就必須進行再加工，但反復的加工會讓組裝結構的低成本優勢不能得到充分發揮。所以，BIM技術在裝配施工中的應用，可以將所有數據都錄入到軟件中，并以3D模型顯示，這樣就可以清楚看到產品和材料之間的矛盾和問題，并對出現的問題做出相應處理。在前期施工中，BIM技術是一種很好的應用方法，其可以將各種專業的工程項目放入一個統一的BIM模型中進行仿真，從而能夠更早發現問題所在。由于組裝結構的施工要求很高，因此在關鍵施工階段，可以安排專門人員進行施工，利用BIM技術可以顯示出關鍵的節點，便于設計人員進行設計。最后，基于BIM模型的最后展示結果，提前制訂施工方案和施工工藝，保證了后續工作的順利進行。

4.3 構件生產階段的應用

組件制造是裝配式建筑的關鍵環節，是實現產品質量達到標準的先決條件。在預制件的制造中，采用BIM技術，可以簡化構件的制造流程，使零件的制造符合圖紙要求，從而減少零件的無效制造。目前，制造零件普遍采用的是CNC，通過這種技術的仿真和運算，可以獲得更加準確的數據，便于有關部門的設計將科學的設計方案錄入到機器中，有利于制造商進行批量生產，同時也能確保構件的質量，進而保障組裝施工的質量。通過BIM技術，將Revit生成的圖形和模型進行動態連接，只要某個人對某一部分進行了更改，那么與之相關的圖紙就會自動進行更新，從而降低了人力的重復工作。并利用其自動分類統計對其進行快速的工程量分析，每一次變更其變動費用都會自動更新，更利于成本的控制和執行。

4.4 安裝階段的應用

構件的裝配質量直接關系到工程的最終質量。在裝配時，由于有關人員不了解具體的安裝程序，或是本身工作的疏忽，致使最后出現裝配質量問題，甚至危及到自己的生命。在安裝時，要求安裝人員具有一定的專業技術， 因此有關部門要加強培訓，提高自身專業技術，以確保安裝質量的有效性。利用BIM技術， 可以對施工過程進行仿真，使設計、施工等人員相互溝通，有利于施工的順利進行。目前，BIM技術正逐步向5D模型轉變，其可以使裝配式建筑的數據更加準確， 在設計和施工過程中也能得到更好的控制。

5 結 語

綜上所述，將BIM技術引入到裝配式建筑中，能提高施工效率，加強施工質量。盡管組裝房屋最近幾年才興起，但其效果還是十分顯著的。通過對傳統項目的分析，提出了一種新型的裝配式施工方法，即：簡化了施工過程、縮短了施工工期、提高了工程質量，而BIM技術則可以收集、分析各種項目的數據，對項目的實際情況進行仿真，從而為項目的設計以及設計者提供參考。