基于BIM技術的裝配式結構施工技術研究

張舒平

(湖南城建職業技術學院，湖南 湘潭 411101)

在傳統的建筑工程施工中，因為技術和工藝的局限性，各種構件在設計、生產、運輸、吊裝的過程中無法滿足施工要求，容易延誤工期，造成一定的經濟損失，對此工程單位可以有效利用BIM技術對裝配式結構施工進行全過程管控，以此促進裝配式結構施工技術的穩定發展。另外，我國建筑工程項目不斷增加，建筑市場存在高耗能、長周期、質量通病、管理不到位等問題，對此需要工程單位采用現代化施工技術和方法進行改進，以此打造綠色、節能工程。

1 BIM技術和裝配式結構概述

1.1 BIM技術概述

BIM技術是指建筑信息模型，其是在建筑工程項目各種信息、數據整合的基礎上，通過數字技術將這些信息仿真、模擬成為可視化的信息數據，其可以通過三維模型和數據庫結合形成一種綜合模型，該模型可視化、數字化、可控制性強。且BIM技術也可以通過模型構建促使各種建筑信息通過參數形式呈現出來，便于工程建設人員進行分析、管理，對建設過程進行調整、控制，以此提高建筑工程施工的專業性、可靠性。對于裝配式結構施工而言，就可以通過BIM技術數據合成，對建筑工程項目信息進行管控，以此優化設計方案、施工工藝、流程、優化配件，并對施工現場進行全過程管理，以此提高建筑指標的合理性，提高建筑施工質量和效率[1]。

1.2 裝配式結構概述

裝配式結構是一種垂直、系統式的結構造型，其需要將工程項目生產線中的各種構造、配件等，比如墻體、橫梁、樓板等有效拼接在一起形成一個整體結構，在此拼接下可以進行立體化、平面型等多種結構設計，多功能模式。并對施工裝配進行優化改進，促使其更急現代化、專業化、規范化，便于人們進行管理和應用的一種現代化建造模式。在裝配式結構下可以推動建筑行業向著綠色、節能、環保的方向發展，當前我國一些一線城市大力推廣模式，通過應用實踐發現，裝配式建筑結構體可以有效節約能源、降低能耗、成本等，并有效提高施工效率，其具體如下圖1所示。

圖1 裝配式混凝土結構房屋

2 基于BIM技術的裝配式結構施工技術特點

2.1 優化裝配式構件的生產運輸

在BIM技術下，可以精準設計預制構件的結構，根據建筑工程項目單元、標準等確定其結構、類型，并明確預制構件生產、運輸、安裝內容，最終確保裝配是結構施工的專業化、程序化、一體化。

2.2 提高施工質量

在BIM技術下可以有效審視整個施工進度、材料、人員、施工工序等情況，以此確保施工過程的規范化、專業化、現代化，最終從根本上提高施工水平，確保建筑項目質量、安全合格[2]。

2.3 增強環保效益

裝配式結構主要由預制場生產的各種預制構件組成的，對此在施工現場需要選擇合理的吊裝機械設備和吊裝技術對構件進行組裝，在此過程中需要進行節點連接，為了確保連接的可靠性、穩定性，需要借助BIM技術來優化安裝流程、安裝方案，把握安裝要點。以此有效減少各種建筑物垃圾的產生，并控制施工粉塵、噪音等污染，最終實現節能、環保目標。

2.4 縮減施工工期，降低施工成本

通過BIM技術可以對施工現場情況進行模擬，以此確保預制構件的合理使用、入場、堆放等，因為建筑工程項目施工需要用到較多的預制構件，這些構件體積大、占地面積大，其運輸和存放都有一定的要求，對此可以借助BIM技術進行管理，以此確保其滿足裝配式施工要求。且利用BIM技術也可以對施工現場進行合理規劃，以此明確交叉施工和獨立施工，專項施工范圍，并優化施工流程，最終提高施工的整體性、銜接性。另外，因為裝配式施工都需要依賴大型機械設備輔助預制構件搭接、放置，可以有效提高施工效率，保證施工安全[3]。

3 基于BIM技術的裝配式結構施工技術應用

3.1 施工工藝和施工方案的確定

裝配式建筑施工主要是將現澆混凝土建筑整體拆分成為各種預制構件，通過鋼結構來安裝和拼接，以此形成一個整體結構，在此過程中對于各種預制構件需要廠家嚴格根據建筑物拆分過程中的柱、梁、板、陽臺等構件實際情況進行生產、運輸。并在現場合理管理預制構件，在此過程中就可以借助BIM技術來優化施工工藝，在該技術下可以借鑒集成思想，通過BIM技術模型將整個預制構件的設計、生產、施工、管理、安裝等流程有效連接起來。明確施工周期和進度，通過數字技術進行模擬，信息化的呈現整個建筑結構的要素，最終確保設計和施工實際同步進行。在BIM技術輔助下可以實現工程建筑的信息化，可以確保工程量信息數據的共享，可以確保各種裝配的可視化，也便于對各個連接節點進行檢查，最終形成一個完整的施工鏈條，實現施工全過程的信息化整合。總之，利用BIM技術可以有效模擬現場情況、施工方案，便于選擇最佳施工場地和施工方案、工序等。另外，還需要明確施工方案，需要在行業標準、技術要求的基礎上，根據工程項目具體情況來設計、優化確定施工方案，并利用BIM模型對方案的可行性、可靠性、完整性進行檢測，對比，便于發現各種問題，以此為設計圖紙提供借鑒。

3.2 BIM模型的碰撞檢查

在BIM模型下可以清晰的了解建筑信息，并有效發現設計圖紙中的各種問題，以此幫助工程單位進行碰撞檢查，確保建筑結構體、構建位置和空間的合理，裝配式結構構件檢查主要是對各種預制構件在施工現場吊裝的過程中進行碰撞檢查。傳統的預制構件檢查主要是對構件進行重新設計、生產、加工，其會延長工期、增加成本，對此需要通過BIM模型來對預制構件和現澆構件進行碰撞檢查，具體包括預制板、預制梁、現澆梁、現澆柱等。其具體檢查如下所示：第一，預制板和現澆柱檢查，該檢查主要查看預制板和現澆柱的切角位置，檢查其是否有裂痕、缺陷、連接不良的情況，便于在后期施工安裝時可以確保構件吊裝順利、安全，以此順利進行現澆柱鋼筋施工。第二，預制梁和現澆柱檢查，因為疊合梁需要通過吊裝放置在現澆柱上，對此需要嚴格控制疊合梁的尺寸，避免其影響現澆柱的縱向鋼筋搭接順序，如果尺寸不合格會導致施工工序的調整，施工工期的延長、施工成本的增加。第三，疊合梁和疊合板的檢查，疊合板也需要通過吊裝放置在疊合梁上，一般需要控制放置長度，避免其和疊合梁上的箍筋發生碰撞。且疊合板鋼筋和疊合梁箍筋也容易發生碰撞，因此需要進行檢查，確保后期施工順利進行。第四，疊合主次梁之間的碰撞檢查，疊合主次梁在進行開口設計時需要檢查是尺寸大小，以此確保兩者可以緊密銜接，如果尺寸不合格則會導致施工延期，并導致成本增加?？傊?，在以上碰撞檢查結束后需要得出碰撞報告，將其遞交給設計單位，便于修改、完善施工圖紙，以此縮短工期，降低成本，加快進度，優化布置工藝[4]。

3.3 裝配式4D施工過程

第一，工程量計算。利用BIM技術可以對施工進度進行模擬，以此對施工中的各種PC構件進行計算和匯總，并根據現場構件的具體使用情況，對其生產和運輸、進場都可以有效指導和監管，確保其和現場施工同步進行，以此滿足構件的使用需求。且通過BIM技術也可以優化進度計劃，便于反饋進度計劃情況，以此形成BIM4D管理模型，最終優化管理，有效把控施工進度。

第二，PC構件流程追蹤。在PC構件施工中流程繁瑣，且因為PC構件類型和規格的多樣會影響施工進度，容易因為某一個環節施工量的增加影響整個工期的順利進行，對此需要通過BIM技術構件模型圖，以此對PC構件施工的每一個環節進行追蹤，并要求相關責任記錄現場情況。且通過構件計劃進度和實際進度的對比，以此有效判斷出工序的合理性，是否影響施工進度，其具體如下圖2所示。

圖2 預制裝配式PC構件施工圖

第三，施工材料控制。工程單位還需要對施工材料進場進行管理，依據BIM模型，嚴格檢查材料數量、規格、質量、型號等，把控材料質量，便于后期順利開展施工。

3.4 優化設計方案

第一，構建模型模擬。裝配式結構施工對施工方案要求高，對此需要利用BIM技術明確節點預留孔的位置，并有效控制設計誤差，以此確保施工方案合理、可靠，并將其作為裝配式施工質量控制的要點。利用各種BIM軟件來創建建筑模型圖，將初步設計中的節點參數、預留孔等參數信息輸入其中，以此形成不同的構件模型。啟動軟件后可以對整個構件安裝過程先進行模擬，后判斷構件之間的連接牢固性，如果存在誤差需要技術調整，并及時發現各種碰撞問題，以此確保設計方案符合設計預期目標，最終確定最佳方案，提高方案的可靠性。

在方案優化后可以明確工程外墻和剪力墻中各構件的數量，其中外墻板數量和斜撐數量多，其次是樓梯和剪力墻，為了提高外墻之間連接的穩定性需要適當的增加外墻構件數量，并選擇最終的拼接方法[5]。

3.5 基于BIM技術的裝配式結構施工成本管理

利用BIM技術可以生成工程量報表，便于人們統計數據，該方法可以有效解決傳統管理模式的不足，更加精準的管控現場的材料配置、人員配置、施工進行情況，最終幫助工程單位提高經濟效益，其具體管理如下所示：第一，PC構件的工程量對比。對某個建筑工程建筑面積、地基面積、樓板預制、主次梁預制、柱預制工程量進行統計，通過PC項目模型對部分構件進行工程量匯總，將其和生產廠家的PC工程量進行對比，以此發現各種問題，最終針對性的解決和控制。第二，預算成本和實際成本的對比。主要對建筑工程項目的土建、鋼筋、PC構件的工程量進行統計，通過BIM模型進行對比，結果發現，總鋼筋工程量多出很多，不符合預算目標，高于預算成本，對此需要工程單位進行控制。

3.6 施工材料控制和流程控制

首先，施工單位可以利用BIM技術對建筑現場進行分析，把握工程預制構件的需求數量和特點，根據具體情況制作和設計預制構件，避免出現各種浪費情況，且還可以利用BIM模型圖對現場材料的施工情況進行檢查。如果發現各種問題可以及時調整材料方案，以此保證整個施工過程可以順利完成，且在施工后期也可以通過BIM模型圖將預期設計和現場實際情況進行對比，最終分析模型的優缺點，以此為后期施工提供指導。其次，工程單位還可以利用BIM技術對整個施工流程進行模擬控制，通過相關軟件對工程結構模型、場地、項目計劃、施工流程進行優化、調整。比如在構件安裝中出現各種連接不到位的情況，技術人員可以查看模型參數是否正常，如果異常需要重新構件模型，并調整和變動參數信息，以此確保和工程實際情況相符，最終從根本上提高工程施工質量。

3.7 明確方法，優化采購區域

將BIM技術應用到裝配式結構中可以對PC建筑設計、制作、安裝等各個施工環節進行精細控制，以此得出先進、可行的裝配式建筑BIM設計方法，該方法具體包括：根據建筑工程方案設計預制裝配結構，并根據業主實際需求創建BIM模型圖，并分析模型功能、特點、參數等，以此根據其具體模塊，選擇相對應的結構，并根據一定的組織關系來組合。后根據建筑物結構、設備類型對其進行組織、設計，以此形成完整的結構模型，最終確保整個施工方法專業、規范、嚴謹。此外，也可以在BIM平臺上對該模型進行碰撞檢查、施工模擬、施工組織、施工優化。另外，在BIM模型下也可以幫助工程單位提高經濟效益，形成完整的施工信息鏈，并幫助工程單位優化預制構件采購區域[6]。

4 結 語

總之，將BIM技術應用于裝配式結構施工中是裝配式結構建筑行業的主要發展方向，其可以通過創建模型圖、數據庫，形成工程量清單表，并將各種工程項目裝配式預制構件信息輸入其中，以此幫助工作人員更好的把握構件的類型、特點、數量等。另外，通過BIM技術也可以優化施工方案，加強現場管理，進行碰撞檢查、場地選擇，降低成本，并精準控制節點誤差，最終從根本上提高施工質量和效率。