BIM技術在裝配式建筑工程施工中的應用探究

周亮

（中國科學院上海光學精密機械研究所，上海 201800）

現如今社會發展迅速飛快，同時科學技術的發展進程更是呈指數級加速，裝配式建筑工程施工不僅能夠滿足當前社會的實際需求，還能充分體現出建筑產業現代化的趨勢。BIM技術，能實現在施工過程中各種信息的收集，有效的提升信息的收集效率，同時通過對信息的合理整合，實現信息可視化。在建設領域中應用BIM技術的項目越來越多，將BIM技術使用到裝配式建筑施工中，能借助BIM技術的信息技術上的優勢，能明顯的提升施工效率、提高施工順序性、從而進一步提升施工質量和施工安全的可靠性，為項目的順利開展提供保障。基于這種三維可視化的優勢，不僅能夠實現對動態信息的有效收集，同時還能將現場場景模擬化，有利于參建各方進行實時管理。兩者結合能更好的實現裝配式建筑優勢，對于推進裝配式工程的發展有著重要的意義。

1 裝配式建筑與BIM技術的概述

1.1 裝配式建筑概述

裝配式建筑主要是將需要使用的預制構件在工廠中進行加工生產，使用的時候運輸到施工現場進行吊裝拼接。采用這種方式進行施工是在設計圖紙的基礎上，根據施工的實際需求深化設計、選擇適合的預制配件，提前將需要的構配件在工廠里加工制作出來，并且按照相關的要求將這些構配件運輸到施工現場，然后使用適合的施工工藝進行安裝。

采用裝配式建筑施工能夠提高現場機械化施工程度，有效的降低了施工人員的工作強度，減少了現場施工人員的配置，在提高用工產出比率的同時也降低了工人工資的支出，并且由于施工效率的提升，進而在項目投資效益也方面發揮著重要的作用。

隨著工業化、城鎮化深入發展，水資源需求將在較長一段時期內持續增長，加之全球氣候變化影響，水資源供需矛盾將更加尖銳，我國水資源面臨的形勢將更為嚴峻。解決我國日益復雜的水資源問題，實現水資源高效利用和有效保護，根本上要靠制度，靠政策，靠改革。根據水利改革發展的新形勢新要求，在系統總結我國水資源管理實踐經驗的基礎上，2011年中央1號文件和中央水利工作會議明確要求實行最嚴格水資源管理制度，確立水資源開發利用控制、用水效率控制和水功能區限制納污“三條紅線”，從制度上推動經濟社會發展與水資源水環境承載能力相適應。

采用裝配式建筑施工，構配件相當于標準件產品，構件質量能得到更好的控制。

土壤和植被的反射率與水分的波譜反射率相關性很大[14]。健康植物在1 450 nm與1 900 nm處有一個明顯吸收谷，該吸收谷主要針對葉片含水量，因此，作為垂直干旱指數、溫度植被干旱指數的主要計算依據（圖2）。

采用裝配式建筑施工，由于構配件的加工制作是跟工程實體配套同步進行的，縮短了項目總體進度計劃時間，同時也能減少了對應的各項開支。

PLCε沉默后通過Wnt/β-catenin信號通路抑制比卡魯胺耐藥的前列腺癌細胞增殖(李 羅)(8):761

這些優勢的存在也使之成為當今比較受歡迎的一種建筑方式，并且由于這一建筑方式還具有噪音小，污染小的特點，這在提倡節能環保的如今，也有著巨大的發展潛力，對于建筑行業朝著綠色建筑方向可持續發展有著重要的促進作用。

1.2 BIM技術概述

在國內這一技術也被稱為建筑信息模型，是一種數據化的管理工具，能在項目全生命周期運用。因其具有信息收集高效，并且能夠實現信息數據可視化的功能，可以將工程中所產生的各種數據實現有效的匯聚，所以在工程建設領域中也得到較多的應用。

BIM技術能夠幫助各參建單位人員更好的對工程中出現的信息數據進行縱橫向理解，是各參建單位人員能夠進行順利施工的前提和基礎條件。

在裝配式建筑工程構件生產階段，生產廠家常以設計圖紙為依據，對設計方案進行深化，深化設計方案中需要包含詳細的數據信息，然后進行加工制作。而在生產階段中，比較常見的一種情況就是生產廠家對于設計方案的理解不一致，導致生產出來的構件數量、節點處理形式，甚至構件尺寸與不能滿足現場實際施工的需求。這不僅會導致裝配式建筑工程施工難以順利有序的推進，同時，還在一定程度上造成了資源的浪費。而在裝配式建筑工程構件加工制作階段中就開始應用BIM技術，將BIM技術模型、各項參數、可視化仿真模擬方案與生產廠家共享，廠家完全可以利用BIM技術獲取數據信息，這樣獲取的數據信息不僅更加準確，同時也更加直觀，能夠有效避免生產人員對于設計方案理解不充分而導致的誤差，根據方案進行生產安排，做到各項工作有條不紊。

BIM技術具有信息共享功能和傳遞功能，在使用過程中能夠通過該功能實現對工程項目的合理規劃、協同共存，并且為工程能按照既定的計劃安排開展提供重要的保障，同時在后期的維護過程中也能發揮重要的作用。

在BIM的運用過程中，通過對各種數據參數模型進行高效的收集、使用，與工程中產生的數據進行有效的結合，實現對項目信息的高效整合。

BIM技術能夠在施工前就有效協調現場各專業工種之間的碰撞問題，減少專業工種之間的干擾，降低由此產生各項成本支出及工期延誤。

裝配式建筑工程在我國的發展仍然不夠成熟，預制構件的生產廠家生產能力也相對有限，很多廠家的生產能力局限于標準型構件的加工制作，對于異型構配件加工生產能力還不夠，很難全部滿足裝配式建筑工程建設的所有需求。

2 BIM技術在裝配式建筑工程施工中的應用價值

2.1 提高工程建設信息化程度

從現場施工人員的角度而言，也是由于裝配式建筑在我國的發展時間還比較短，作業管理人員和工人的專業化操作能力和技術水平也還比較參差不齊，在進行現場施工時，各專業也存在一定程度的不協調。

2.2 提高施工效率，提升施工安全性

與傳統的建筑相比，裝配式建筑施工對于施工作業各個環節的操作技能水平要求更高，現場的施工機械化程度也較高，并且需要在可靠的安全保護措施下進行。由于人工操作容易忽略難點工序，且偏差幾率較大，建筑施工分包單位或者班組在開始作業前可以運用BIM技術協同編制安裝方案，施工交底時運用仿真模擬來模擬實際的安裝作業過程，預先找到安裝過程中可能出現的質量技術問題和各種影響安全施工的隱患。工程管理人員就可以提前優化施工流程規避可能出現的質量、安全問題，保障施工現場各道工序平穩、安全、有序的進行。

2.3 加強物流管理與現場管理

構配件物流窗口期安排與整個吊裝的過程管理是構配件吊裝施工管理的重要環節。尤其是在裝配式建筑施工階段，其建筑構配件的物流順序、按構配件種類對方需要很大的場地、物力與人工配合，尤其是施工場地受限的工程，經常會碰到這種問題。利用BIM系統軟件可以很大程度緩解建筑臨時堆場場地壓力，提升建筑臨時堆場管理的整體效果，如圖1，在施工前，利用BIM技術編制好安裝方案、確定安裝順序，同時根據安裝方案將預制建筑構件進行科學的編碼，編碼內容包含項目名稱、項目地點、安裝部位、安裝序列等多個數據，在現場安裝過程中，管理人員能根據預先設定的安裝順序來安排物流車輛及物流時間，做到貨到即安裝，大大降低現場存放場地的壓力，省去了大量準備工作的耗時，降低了吊裝作業的整體成本。

圖1 將PC構件編號后進行模擬安裝

3 裝配式建筑工程施工中BIM技術應用現狀

對于裝配式建筑和BIM這兩種技術的融合應用，雖然很多工程企業都已經認識到了其重要的作用，也在實際的裝配式建筑工程施工中廣泛的應用到了BIM技術。但是對于結構相對比較復雜的裝配式建筑工程來說，工程管理技術力量還是略顯薄弱，技術經驗略顯不足，導致將BIM技術應用效果大打折扣。

BIM技術不是簡單的通過對工程中出現的各種數據進行收集，而是在這些信息收集的過程中能夠實現對這些信息數據的高效處理，能明顯的提升信息數據的利用率。在方案的深化設計過程中能夠通過幾何尺寸、物理性能等多個維度進行分析，顯著的降低工作中存在的失誤、風險，找到最優的實施方案。

隨著信息技術的快速發展，信息技術的革新速度也開始逐漸加快，并且在各個行業的發展中也取得了明顯的成效。在各個行業的發展中不乏借助信息技術的優勢構建具有信息化的工作體系，建筑行業也是如此，是為了能夠順應時代的發展趨勢，做到與時俱進才能促進建筑行業的可持續發展。把BIM技術插入到裝配式建筑的工程施工中，能很大限度的體現出BIM技術的信息化綜合平臺優勢，使其建立一個比較完善的管理體系，促使整個工程建設過程朝著信息化、高效化的方向發展。得益于BIM技術的管理優勢，使得裝配式建筑從設計、加工制作、現場施工安裝都體現了信息化的屬性。在深化設計、信息共享、重要節點驗收、仿真模擬可視化等方面發揮著重要的作用，將裝配式建筑推向信息化、智能化的高地。

碰撞檢查是基于BIM應用的項目管理所具有的重要功能之一，利用BIM系統功能可實現施工中的相互干擾檢查，復核建筑構配件的穩定性，重要、關鍵節點可靠性，篩查各專業干擾區域。但是碰撞檢查功能的完美實現依賴于模型建立精度的提高，這對于使用方的造價成本形成了很大的壓力。

4 裝配式建筑工程施工中BIM技術具體應用

4.1 裝配式建筑工程構件生產階段BIM技術的應用

1)在客戶端與服務器端交互過程中，密鑰始終沒有被放到網上傳遞，不存在被截獲、被篡改、被破譯的威脅。密鑰被SHA1-HASH后，其值放到網絡上傳，長度160位，即使被截獲也很難破譯獲得原文。

4.2 裝配式建筑工程現場施工階段BIM技術的應用

在裝配式建筑工程的施工階段利用BIM技術能夠三維地把施工吊裝整個過程仿真模擬出來，發現作業中可能出現的各種質量、安全隱患或問題，預先制定好解決這些隱患的方案，及時優化施工方案，盡可能的減少施工中的事故隱患，同時也能合理利用現場各項資源。比如某空間激光與高精度時頻技術平臺項目，五層科研用房，預制裝配率40.3%。在裝配式構件施工前確定利用BIM系統進行管理吊裝作業的深化設計、加工制作、運輸、吊裝、收尾全過程，在編制吊裝方案時將構配件進行編碼，然后將每個構配件的信息參數都錄入到對應的構配件內，再集中匯聚到吊裝方案中并進行模擬施工。在模擬成功確定了吊裝施工方案后，現場施工人員就可以通過使用電子計算機、IPAD等設備來實時管理整個施工吊裝過程；在吊裝作業進行中，更能促使作業人員充分考慮相應的吊裝操作規范的具體要求以及嚴格按照擬定施工具體線路的要求來施工，來協同配合好施工過程中各工序、個專業間的各個重要環節，從而保證了最終的吊裝作業質量。

長期以來，海岸線測繪都采用原始、傳統的野外人工實地測量方法，測量依據為灘涂上干濕線、沙礫的堆積、植物分界線、巖石上的痕跡線等各種可見的特征痕跡線。這種測量方法的實地性強，但效率不高，安全系數較低，時效性不足，獲取的數據不統一。本文以河北省沿海典型區域為試點，開展海洋自然岸線確定研究，開展平均高潮線、平均低潮線、0m等高線的確定及信息的提取，擬定海洋岸線確定技術規程。

在裝配式構配件的深化設計過程中可以利用BIM系統來檢查項目整體的、局部的碰撞、干擾情況，如應用BIM系統檢驗設計圖中的建筑管線預留布置、構配件分布情況以及其交叉碰撞情況，及時發現構件之間、構件與設備之間等的影響問題，方便各個參建單位及時提出對設計圖紙進行變更修改，在施工前就把這些問題找出來，使得各個專業能夠更順暢的進行施工作業，同時也節省了很大的成本投入。與傳統的圖紙會審工作相比，利用BIM技術很大程度上提高了此項管理的工作效率。但是在檢查碰撞工作中應用BIM技術也有蠻多不足之處，系統還無法精確甄別每一項碰撞的特性、共性，會導致提供的碰撞檢測報告數據失真，這在后面的管理工作需要逐步篩查、剔除。

這要求式(33)的右邊必須是正定的，但是在計算過程中，等式的右邊由于含有相減的項，對舍入誤差十分敏感，很容易因為舍入誤差的積累，使結果失去正定性。因此還需對狀態估計協方差的平方根矩陣作如下修改：

在施工總平布置中利用BIM技術對施工場地進行規劃使用也可以得到很好的效果，如圖2。在空間資源日益緊張的狀況下，很多項目都是場地狹小，而在建筑周邊現場肯定要放置大量的構配件和施工材料，還要配置相應的施工人員進行各項作業，混亂的指揮、操作很容易出現失誤造成現場道路堵塞，吊裝順序顛倒等現象。利用BIM系統輔助施工現場平面布置后，將現場的場地現狀統計出來，再逐一收集各個分項工程所在的作業面所需要的構件，生產廠家就可以按照分項工程的先后次序，各分項工程所需的構配件數量進行分批預制了，這樣現場材就不會造成構件無法堆放的情況了。

圖2 模擬現場總平布置

此外，BIM系統內的構配件的相關信息，使得項目的參建單位能夠迅速的提取到這些信息，提升了驗收工作的效率。

為了比較基于游客感知的青秀山景區旅游廁所的重要性和滿意度感知差異，對旅游廁所的27個感知指標進行了IPA象限分析，縱坐標為重要性，橫坐標為滿意度，以重要性總體均值4.39和滿意度總體均值3.96的交叉點，畫出參考線，繪制出包含27個感知指標的IPA四象限矩陣圖(圖1)。

4.3 合理管控裝配式建筑的造價

在裝配式建筑中使用BIM的另一個優勢是能夠實現對造價進行合理的管控，這與BIM技術的共享信息有有著直接的關聯。因為BIM技術能夠實現將重要的、大量的建筑信息進行及時的收集和管理，并且對于整個建筑施工都能夠進行動態化的管理。在使用這一技術的過程中，因為軟件是由計算機技術為基礎，通過將模型中所有的信息和數據進行快速的收集并且結合相關的計算方式進行準確的計算，在將這些信息數據進行統計，能夠有效的計算出裝配式建筑中所需要的工程量，這樣就能夠更準確的避免人工計算不精準出現的問題。在通過對相關的資料進行研究不難發現，在造價工作中使用BIM技術與傳統的計算方式相比，不僅能節省出大部分的估算實際，同時也能提升整體的估算水平，這樣能夠有效的改善預算外更改的問題。在進行碰撞檢查相關工作時，使用BIM技術也為不同部門的工作人員提供更精準更易于理解的信息，同時也能協調好不同部門的工作進度。對于裝配式建筑造價而言使用BIM技術能夠提升整體的造價水平，同時對于整個工程項目而言使用這種方式進行造價管理也是為后期的順利施工奠定前提基礎的重要內容。因為BIM技術能夠實現信息的貢獻，對于各個部門之間的交流有著重要的作用，這樣就能夠有效的減少因為部門交流不暢而引起的其他造價費用。

5 結語

綜上所述，裝配式建筑和基于BIM技術的工程項目管理都是當今建筑工程中的主流，在裝配式建筑工程中應用BIM技術來進行協同管理具有積極的現實意義。在未來，隨著BIM技術的進一步成熟和發展，必然也會在裝配式建筑工程當中發揮出更大的優勢，促進建筑工程行業的進一步發展。結合現階段的實際情況來看，在我國這兩種技術的融合應用還存在一定程度的不足，導致BIM技術的優勢并未充分發揮出來。針對此情況，項目管理部門應當在實際施工過程中加強管理人員自身技術水平，配置相應技術裝備及普及對應技術應用指導，使得項目全員參與應用BIM技術進行項目管理，進一步提升BIM技術的應用效果。