預(yù)制裝配式建筑工程中BIM 的施工技術(shù)

盛少五

（中國(guó)電建集團(tuán)福建工程有限公司，福建 福州 350000）

1 概述

1.1 預(yù)制裝配式建筑

預(yù)制裝配式建筑，就是將建筑工程所需要的構(gòu)件如外墻、樓梯等提前在工廠制作完成，然后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，將預(yù)制構(gòu)件組裝，完成建筑工程主體結(jié)構(gòu)的施工。該建筑形式的整體質(zhì)量較輕，并且具有施工工序簡(jiǎn)便、施工效率高、成本相對(duì)較低、對(duì)周邊環(huán)境影響較小等優(yōu)勢(shì)。面臨當(dāng)前建筑行業(yè)高耗能、高污染的現(xiàn)狀，預(yù)制裝配式建筑通過(guò)使用綠色環(huán)保材料來(lái)完成構(gòu)件的預(yù)制，并通過(guò)可靠的組裝方式將預(yù)制構(gòu)件組裝，形成建筑工程的主體，資源耗費(fèi)低且環(huán)境污染小，符合建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求，因而具有較為廣泛的發(fā)展前景[1]。

1.2 BIM 技術(shù)

BIM 技術(shù)即建筑信息模型技術(shù)，通過(guò)將工程設(shè)計(jì)、施工、管理過(guò)程中所需的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)化，通過(guò)這些信息數(shù)據(jù)構(gòu)建出立體模型，實(shí)現(xiàn)建筑工程全過(guò)程的信息共享，使工程參與人員能夠全面的掌握建設(shè)工程的各種信息情況，從而對(duì)自身負(fù)責(zé)的內(nèi)容做出全面的考慮和科學(xué)應(yīng)對(duì)，也加強(qiáng)了建設(shè)工程各個(gè)階段負(fù)責(zé)人員的溝通、協(xié)作，能夠有效地實(shí)現(xiàn)提高工程建設(shè)的效率、節(jié)約成本的目的[2]。

1.3 裝配式建筑工程應(yīng)用BIM 技術(shù)的作用

將預(yù)制裝配式建筑與BIM 技術(shù)有效地結(jié)合，能夠起到以下優(yōu)化作用。

1.3.1 提高效率，縮短工期

裝配式建筑工程本身具有工期較短，施工效率較高的優(yōu)勢(shì)。這主要是因?yàn)檠b配式建筑所需的材料、構(gòu)件提前在工廠通過(guò)機(jī)械化操作的手段制作完成，與傳統(tǒng)建筑的施工人員現(xiàn)場(chǎng)操作的方式相比，能夠有效地縮短建筑工程建設(shè)的周期。能夠?qū)崿F(xiàn)這一效果的前提是預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量、規(guī)格型號(hào)等都能夠精準(zhǔn)的控制，不存在質(zhì)量上的問(wèn)題。通過(guò)BIM 技術(shù)的應(yīng)用，能夠提高預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的效率和質(zhì)量、規(guī)格型號(hào)的精準(zhǔn)性，避免因?yàn)轭A(yù)制構(gòu)件不符合使用標(biāo)準(zhǔn)要求而造成的返工，進(jìn)而有效地提高預(yù)制裝配式建筑的建設(shè)效率，縮短建設(shè)所需工期。

1.3.2 有效控制施工成本

在裝配式建筑施工中應(yīng)用BIM 技術(shù)，能夠有效地降低工程建設(shè)所需要的成本。這是因?yàn)檠b配式建筑的組成部分由工廠使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、大規(guī)模的生產(chǎn)制作，提高效率的同時(shí)降低了施工成本。而通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，能夠進(jìn)行生產(chǎn)前的建筑工程碰撞檢測(cè)、完善安裝方案等，這樣能夠有效地降低預(yù)制構(gòu)件在生產(chǎn)、安裝過(guò)程中的錯(cuò)誤或者工程變更問(wèn)題，避免計(jì)劃外的成本費(fèi)用的支出，實(shí)現(xiàn)工程施工成本的有效控制[3]。

1.3.3 提高預(yù)制構(gòu)件安裝現(xiàn)場(chǎng)的規(guī)范和秩序性

裝配式建筑的有些構(gòu)件體積較大，并且預(yù)制構(gòu)件的數(shù)量也多，很難在短時(shí)間內(nèi)將全部構(gòu)件安裝完成，因此需要足夠的施工場(chǎng)地，并在施工場(chǎng)地進(jìn)行合理的布置，來(lái)存放制作好的預(yù)制構(gòu)件，這樣才能確保施工過(guò)程中的規(guī)范和秩序性，避免安裝過(guò)程中的相互影響。通過(guò)BIM 技術(shù)，可以進(jìn)行構(gòu)建建筑工程的模型，并對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模擬操作，測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)布置方案的合理性，最終確定出合理的預(yù)制構(gòu)件堆放位置、現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)送路線、塔吊施工位置等，保障裝配式建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)的規(guī)范有序，施工能夠順利地進(jìn)行。

2 BIM 技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

在裝配式建筑工程設(shè)計(jì)階段，BIM 技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下方面：

第一，是在圖紙繪制中的應(yīng)用。在圖紙繪制過(guò)程中應(yīng)用BIM 技術(shù)主要是根據(jù)圖紙構(gòu)建出完整的裝配式建筑模型。在技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，需要注意的是，要結(jié)合建設(shè)單位對(duì)于裝配式建筑的實(shí)際需求，并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件，選擇合適的建筑結(jié)果類型、構(gòu)件材質(zhì)等，設(shè)計(jì)出合理的各項(xiàng)參數(shù)。因?yàn)橐豁?xiàng)參數(shù)的錯(cuò)誤會(huì)影響到關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，有可能會(huì)出現(xiàn)整體的設(shè)計(jì)的合理性問(wèn)題。通過(guò)BIM 技術(shù)構(gòu)建的模型可以驗(yàn)證參數(shù)的合理性，進(jìn)而提高整體設(shè)計(jì)水平。

第二，設(shè)計(jì)的碰撞檢查。裝配式建筑雖然施工工序較少，但是具體安裝過(guò)程中的技術(shù)也有很高的難度，對(duì)于設(shè)計(jì)的質(zhì)量要求很高。例如，在構(gòu)建安裝時(shí)，必須要安裝合理的順序進(jìn)行，這樣才能避免套筒位置難以對(duì)準(zhǔn)、鋼筋、管線混亂、預(yù)留孔洞位置不合適等各種問(wèn)題，避免返工帶來(lái)的資源浪費(fèi)和成本增加。而利用BIM 技術(shù)可以有效地避免這些問(wèn)題。各結(jié)構(gòu)部位圖紙繪制完成后，可以利用BIM 技術(shù)構(gòu)建信息數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)不同部位、分項(xiàng)工程之間的信息互享，并通過(guò)將不同結(jié)構(gòu)部位的模型合并，實(shí)現(xiàn)建筑整體設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)管理的效果。另外，BIM 技術(shù)還有碰撞檢查分析系統(tǒng)，可以對(duì)設(shè)計(jì)的管線分布、孔洞預(yù)留位置、構(gòu)建連接處等進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的不合理之處，減少錯(cuò)誤的可能性，并針對(duì)不合理之處進(jìn)行修正、再次檢查，提升整體設(shè)計(jì)的合理性，保證施工過(guò)程能夠按照設(shè)計(jì)方案順利進(jìn)行，避免設(shè)計(jì)變更事項(xiàng)的發(fā)生。

第三，設(shè)計(jì)階段的工程造價(jià)與工程量控制。因?yàn)轭A(yù)制裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑形式的不同，更需要在設(shè)計(jì)階段做好工程量的精確統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工程造價(jià)的有效管理，實(shí)現(xiàn)工程成本的有效控制。通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠?qū)υO(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面分析，進(jìn)而精確地計(jì)算出整體工程量，這是保證工程造價(jià)精準(zhǔn)性的前提，能夠據(jù)此編制出科學(xué)合理的工程預(yù)算方案。

第四，整體設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。鑒于裝配式建筑施工效率高、工期短的優(yōu)勢(shì)，得到了業(yè)內(nèi)的青睞而得以快速發(fā)展，因此在裝配式建筑的設(shè)計(jì)階段，必須要充分地考慮各種施工影響因素，確保施工圖紙能夠滿足建設(shè)過(guò)程的需求，保證其可行性。這樣才能夠避免預(yù)制構(gòu)件在安裝的過(guò)程中，出現(xiàn)設(shè)計(jì)方案與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際不符、安裝構(gòu)建不匹配、安裝過(guò)程中的質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)等一系列問(wèn)題，減少進(jìn)行返工重做的可能性，才能將裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)。通過(guò)BIM 技術(shù)的應(yīng)用，能夠建立可視化的建筑模型，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)模擬建設(shè)過(guò)程，檢查重點(diǎn)構(gòu)件連接部位設(shè)計(jì)的可行性以及連接質(zhì)量和效果，找出設(shè)計(jì)不合理之處，例如構(gòu)建安裝的高度是否合適，是否會(huì)影響到后續(xù)管道的安裝；預(yù)留孔洞的位置是否恰當(dāng)，管線是否能夠正常穿行等。針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行修改，確保設(shè)計(jì)方案的合理性；同時(shí)將各種可能發(fā)生的情況都充分考慮進(jìn)去，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)于施工過(guò)程各種因素的可控性，實(shí)現(xiàn)整體設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化[4]。

2.2 在構(gòu)建預(yù)制階段的應(yīng)用

預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)制作對(duì)于裝配式建筑工程的整體質(zhì)量具有重要的影響作用。當(dāng)前的裝配式建筑所需的預(yù)制構(gòu)件類型、數(shù)量較多，并且有時(shí)會(huì)有個(gè)性化的特殊要求。如果此時(shí)對(duì)于構(gòu)建的設(shè)計(jì)、加工制作仍然沿用傳統(tǒng)人工繪制圖紙的方式，那么設(shè)計(jì)人員的工作量就會(huì)非常巨大，并且容易發(fā)生失誤。針對(duì)這種情況，可以利用BIM 技術(shù)中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，實(shí)現(xiàn)智能圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，不需要人工輔助；在需要變更設(shè)計(jì)的參數(shù)時(shí)，相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)圖紙也會(huì)相應(yīng)地更新。利用BIM 技術(shù)自動(dòng)更新的圖紙能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)制構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的合理布置，全面提升預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量，為裝配式建筑的整體質(zhì)量提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保障。

2.3 在施工過(guò)程中的應(yīng)用

在預(yù)制構(gòu)件的組裝過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用BIM 技術(shù)，能夠使整體裝配式建筑工程的整體質(zhì)量得到進(jìn)一步的提升，并提高施工的效率。在裝配式建筑的施工過(guò)程中，BIM 技術(shù)的應(yīng)用主要是根據(jù)設(shè)計(jì)方案，結(jié)合安裝的流程和工序進(jìn)行施工過(guò)程的模擬。通過(guò)施工過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬，有效掌握裝配式建筑的安裝情況，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)模擬參數(shù)進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，并根據(jù)模擬的建設(shè)過(guò)程對(duì)現(xiàn)有施工方案進(jìn)行分析，不斷地對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化與完善。另外，對(duì)于預(yù)測(cè)會(huì)出現(xiàn)的各種施工問(wèn)題、風(fēng)險(xiǎn)因素等進(jìn)行模擬，并將相應(yīng)解決方案的參數(shù)、數(shù)據(jù)等輸入到模型中，判斷解決方案是否合理，并對(duì)方案中的漏洞進(jìn)行修補(bǔ)；同時(shí)找出模型出潛在的安全隱患與質(zhì)量隱患，及時(shí)采取相應(yīng)的預(yù)防措施或應(yīng)急預(yù)案，保證預(yù)制構(gòu)件安裝過(guò)程的順利進(jìn)行。

2.4 在工程管理過(guò)程中的應(yīng)用

2.4.1 工程進(jìn)度管理的應(yīng)用

裝配式建筑工程與傳統(tǒng)建筑工程施工相比，所需要的施工工期更短，效率更高。為了使其這種優(yōu)勢(shì)得到充分的發(fā)揮，在工程施工進(jìn)度管理中應(yīng)用BIM 技術(shù)是一種有效的手段。具體來(lái)說(shuō)，可以針對(duì)各個(gè)階段、各專業(yè)的施工內(nèi)容制定出合理的施工工期表；并對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，對(duì)出現(xiàn)變動(dòng)的情況在數(shù)據(jù)模型中進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，合理的調(diào)控施工工期，避免意外情況造成的工期延誤；利用BIM 技術(shù)構(gòu)建的模型進(jìn)行施工過(guò)程模擬，據(jù)此進(jìn)行施工人員、預(yù)制構(gòu)件、場(chǎng)地規(guī)劃以及施工工序、施工技術(shù)之間的協(xié)調(diào)安排，確保施工進(jìn)程高效有序地進(jìn)行。另外，對(duì)于施工中的關(guān)鍵工序或技術(shù)難點(diǎn)，提前進(jìn)行模擬演練，分析容易出現(xiàn)問(wèn)題的地方，并找出解決措施，確保實(shí)際的施工過(guò)程中能夠順利完成，不會(huì)因?yàn)槌霈F(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題造成反復(fù)施工，拖慢進(jìn)度。

2.4.2 施工質(zhì)量管理和施工安全管理中的應(yīng)用

利用BIM 技術(shù)可以構(gòu)建預(yù)制構(gòu)件加工模型、施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)模型、施工吊裝模型等質(zhì)量管理模型，在模型中引入國(guó)家關(guān)于裝配式建筑的相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及建設(shè)單位的質(zhì)量要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)于裝配式建筑工程的施工質(zhì)量的有效管理。通過(guò)BIM 技術(shù)構(gòu)建的質(zhì)量管理模型能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、組裝過(guò)程中的質(zhì)量隱患和質(zhì)量問(wèn)題能夠及時(shí)地解決，避免問(wèn)題擴(kuò)大；同時(shí)還可以進(jìn)行階段性以及竣工質(zhì)量檢查，確保裝配式建筑工程的施工質(zhì)量合格。

對(duì)于裝配式建筑工程施工安全管理的BIM 技術(shù)應(yīng)用，可以利用在質(zhì)量管理中構(gòu)建的模型，在其中加入安全管理方案，據(jù)此實(shí)現(xiàn)對(duì)于施工過(guò)程的實(shí)時(shí)安全監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除安全隱患，避免安全事故的發(fā)生。

2.4.3 預(yù)制構(gòu)件管理的應(yīng)用

首先，在預(yù)制構(gòu)件采購(gòu)時(shí)的BIM 技術(shù)應(yīng)用。裝配式建筑工程所需要的預(yù)制構(gòu)件種類、數(shù)量都較多，并且有些構(gòu)件的體積也較大，在運(yùn)輸、存放、使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生損壞、丟失、擺放現(xiàn)場(chǎng)混亂等各種問(wèn)題。而B(niǎo)IM 技術(shù)的應(yīng)用可以很好地解決這些問(wèn)題。具體的應(yīng)用如，在預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)之前，BIM 技術(shù)可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面的分析，確認(rèn)可以存放并有序使用，同時(shí)又能夠滿足施工需求的構(gòu)件種類、數(shù)量[5]。另外，通過(guò)對(duì)裝配式建筑的規(guī)模、施工場(chǎng)地大小的分析，合理地計(jì)算預(yù)制構(gòu)件需求量，通過(guò)合理的安排采購(gòu)時(shí)間，保證使用需求，確保施工現(xiàn)場(chǎng)的擺放有序，還可以避免二次搬運(yùn)的問(wèn)題。可以看出，BIM 技術(shù)對(duì)于施工場(chǎng)地小、工期又要求較緊的工程項(xiàng)目的預(yù)制構(gòu)件管理有著重要的作用。

其次，在施工過(guò)程中，進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件管理時(shí)的BIM 技術(shù)應(yīng)用，主要是利用BIM 技術(shù)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的使用情況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件的全面管控。例如，在預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)后，通過(guò)BIM 技術(shù)對(duì)于預(yù)制構(gòu)件的入場(chǎng)情況如數(shù)量、規(guī)格型號(hào)、質(zhì)量等進(jìn)行記錄，然后通過(guò)BIM 技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的布置，確定合理的預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)送路線、存放位置。如果在施工的過(guò)程中出現(xiàn)工程進(jìn)度調(diào)整或者其他問(wèn)題，需要對(duì)預(yù)制構(gòu)件的采購(gòu)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，也可以使用BIM 技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)存的預(yù)制構(gòu)件數(shù)量、型號(hào)等進(jìn)行檢查，通過(guò)與計(jì)劃采購(gòu)方案的對(duì)比，來(lái)合理地調(diào)整預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、采購(gòu)的計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)各施工階段對(duì)于預(yù)制構(gòu)件需求量的精確調(diào)控。另外，在預(yù)制構(gòu)件的使用過(guò)程中，需要進(jìn)行定期的盤點(diǎn)，然后將實(shí)際使用情況與計(jì)劃用量之間進(jìn)行對(duì)比分析，可以發(fā)現(xiàn)是否存在材料濫用的情況，然后制定相應(yīng)的管理策略，優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件的使用管理。

2.5 在運(yùn)行維護(hù)階段的運(yùn)用

裝配式建筑工程建成投入使用過(guò)程中，需要進(jìn)行定期的維護(hù)，這樣能夠有效地延長(zhǎng)裝配式建筑的使用壽命。在進(jìn)行建筑工程維護(hù)時(shí)，一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題就是建筑的防火性能。通過(guò)BIM 技術(shù)與其他技術(shù)的配合，能夠及時(shí)地進(jìn)行火災(zāi)預(yù)警，并精確地確定起火的部位，能夠及時(shí)地消滅火源，并進(jìn)行人員疏散和救援，減少火災(zāi)損失。另外，在進(jìn)行裝配式建筑的維護(hù)時(shí)，可以參考工程建設(shè)過(guò)程中構(gòu)建的信息數(shù)據(jù)平臺(tái)，查找相關(guān)信息，找出問(wèn)題所在，并依靠這些數(shù)據(jù)信息制定有針對(duì)性的維護(hù)方案，提高維護(hù)的實(shí)際效果。

3 結(jié)語(yǔ)

預(yù)制裝配式建筑因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在建筑行業(yè)中得到迅速的發(fā)展，這也符合可持續(xù)發(fā)展的要求。而通過(guò)在裝配式建筑工程中BIM 技術(shù)的應(yīng)用，可以使裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)得到進(jìn)一步的發(fā)揮，并有效提升建筑工程的質(zhì)量。為此，需要加強(qiáng)對(duì)BIM 技術(shù)在裝配式建筑工程中的應(yīng)用研究，在工程的設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、施工管理以及運(yùn)行維護(hù)中加深對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)裝配式建筑的進(jìn)一步發(fā)展。