基于BIM技術(shù)的裝配式建筑建設(shè)全過程管理分析

盧文斌

（山西應(yīng)用科技學(xué)院， 山西 太原 030000）

0 引言

隨著綠色環(huán)保理念在各行業(yè)的持續(xù)深入，我國(guó)更加重視綠色可持續(xù)發(fā)展理念的應(yīng)用與發(fā)展。BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，更符合綠色施工要求，故該技術(shù)在建筑工程中得以廣泛應(yīng)用。而在裝配式建筑建設(shè)全過程管理中應(yīng)用BIM技術(shù)，也可顯著提高工程質(zhì)量，助力建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 裝配式建筑與BIM技術(shù)

1.1 裝配式建筑

裝配式建筑指的是建筑的構(gòu)造配件多是按照標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)由工廠流水線作業(yè)生產(chǎn)制造而成的，成品和半成品運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，以拼裝的方式連接起來(lái)構(gòu)成一個(gè)完整的整體。該類型建筑具有便捷性、簡(jiǎn)單性特征，省略了較多的繁雜工序，防止施工現(xiàn)場(chǎng)過于混亂發(fā)生危險(xiǎn)事故。在裝配式建筑中，墻體、梁板、柱等結(jié)構(gòu)都可以通過工廠生產(chǎn)完成，如此就降低了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的施工難度和材料損耗。裝配式建筑最為明顯的特征就是三化，即標(biāo)準(zhǔn)化、信息化和產(chǎn)業(yè)化。該模式生產(chǎn)下產(chǎn)生的建筑體系結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)能源、資源節(jié)約，減少現(xiàn)場(chǎng)施工中污染的產(chǎn)生，落實(shí)綠色建筑目標(biāo)要求，同時(shí)該模式建筑也可完善產(chǎn)業(yè)鏈條，為建筑行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

1.2 BIM技術(shù)

BIM即建筑信息模型，其在裝配式建筑中的應(yīng)用，能夠?qū)⑹占降母黜?xiàng)數(shù)據(jù)資料及設(shè)計(jì)圖紙利用專業(yè)軟件構(gòu)建立體模型，直接反映裝配式建筑結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，幫助工作人員了解屬性特征，做好各環(huán)節(jié)的檢查和分析，從而完善設(shè)計(jì)內(nèi)容，科學(xué)指導(dǎo)施工作業(yè)。同時(shí)在BIM技術(shù)的推動(dòng)下，還能夠利用虛擬仿真測(cè)試，對(duì)每個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)及關(guān)聯(lián)環(huán)節(jié)加以演示與檢查，找出其中的問題和弊端，并給出專業(yè)解決方案，優(yōu)化建設(shè)活動(dòng)，提高管理水平。在BIM技術(shù)的作用下，實(shí)現(xiàn)了裝配式建筑的5D管理，將模型與生產(chǎn)信息有機(jī)結(jié)合起來(lái)，開展資源的統(tǒng)籌規(guī)劃及糾偏工作，保證了裝配式建筑的質(zhì)量和價(jià)值[1]。

BIM技術(shù)的特點(diǎn)：

（1）可視化。可視化是BIM技術(shù)的固有特征，能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)實(shí)行三維展示，將原本的二維平面圖形轉(zhuǎn)化成三維立體模型，直觀地展示在工作人員眼前，為部門間的溝通交流、設(shè)計(jì)圖紙的調(diào)整提供依據(jù)，推進(jìn)后續(xù)作業(yè)的順利進(jìn)行。

（2）協(xié)調(diào)關(guān)聯(lián)性。工程項(xiàng)目落實(shí)中，各專業(yè)間的獨(dú)立性較強(qiáng)，信息溝通上存在不順暢的情況，出現(xiàn)問題后無(wú)法及時(shí)給出解決方案，阻礙了工程項(xiàng)目的落實(shí)。在BIM技術(shù)的平臺(tái)協(xié)調(diào)作業(yè)處理下，可針對(duì)溝通不暢問題給出有效措施，實(shí)現(xiàn)信息的共享及快速傳輸，加快工作的協(xié)調(diào)進(jìn)程，確保工程作業(yè)的落實(shí)。在發(fā)生矛盾和沖突的第一時(shí)間，開展調(diào)查工作，實(shí)行科學(xué)處理。

（3）模擬一致性。BIM技術(shù)模擬功能能夠?qū)こ添?xiàng)目從前期規(guī)劃設(shè)計(jì)到最后的竣工維護(hù)環(huán)節(jié)進(jìn)行真實(shí)模擬，以動(dòng)態(tài)化的形式直觀展現(xiàn)工程建設(shè)的具體情況，幫助工作人員更好地展開作業(yè)檢查和分析，找出存在的問題并加以解決，優(yōu)化工程的建設(shè)質(zhì)量。

（4）優(yōu)化性。建筑施工方案在落實(shí)中需要做好優(yōu)化調(diào)整，降低不良因素影響。BIM技術(shù)的優(yōu)化性能夠完善工程方案，加快信息數(shù)據(jù)收集，為后續(xù)施工提供科學(xué)的指導(dǎo)。

2 BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面是優(yōu)化裝配式建筑結(jié)構(gòu)形式，另一方面是促進(jìn)信息共享，以下從這兩方面簡(jiǎn)要分析BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2.1 提高資源利用率

BIM技術(shù)在裝配式建筑建設(shè)全過程管理中的應(yīng)用能夠有效提高資源利用率，避免浪費(fèi)或過度損耗。裝配式建筑建設(shè)前，需要開展方案策劃及設(shè)計(jì)工作，確保其準(zhǔn)確性、合理性，以免影響工程的建設(shè)質(zhì)量和效益。而在規(guī)劃設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)的合理運(yùn)用，能夠?qū)λ栀Y源及資金進(jìn)行科學(xué)計(jì)算和分析，根據(jù)各環(huán)節(jié)作業(yè)要求展開劃分和處理，避免浪費(fèi)或不正常支出，保證工程作業(yè)的有效落實(shí)，與此同時(shí)，在BIM技術(shù)的作用下，對(duì)造價(jià)成本加以嚴(yán)格把控，確保工程最終的經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中，對(duì)技術(shù)及造價(jià)管理的重視度不高，會(huì)存在技術(shù)和成本控制不專業(yè)、不合理的現(xiàn)象，導(dǎo)致裝配式建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)工作未能達(dá)到理想效果。但是在采用BIM技術(shù)后會(huì)落實(shí)優(yōu)化完善傳統(tǒng)裝配式建筑設(shè)計(jì)中存在的薄弱環(huán)節(jié)，顯著提升裝配式建筑工程的經(jīng)濟(jì)性以及可行性[2]。

2.2 優(yōu)化裝配式建筑結(jié)構(gòu)形式

設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)對(duì)裝配式建筑施工具有決定性作用，同時(shí)，對(duì)工程造價(jià)及工程質(zhì)量也有較為顯著的影響。傳統(tǒng)裝配式建筑主要采用CAD軟件設(shè)計(jì)繪圖，部分工作人員無(wú)法了解設(shè)計(jì)圖紙的主要內(nèi)容，技術(shù)交底也出現(xiàn)了較為明顯的不足。應(yīng)用BIM技術(shù)后，便可及時(shí)了解設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)問題與不足，第一時(shí)間指出設(shè)計(jì)中的問題項(xiàng)，并采取有效的控制和處理措施。BIM技術(shù)可在建模的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)施工的可視化，工作人員也可更加合理和準(zhǔn)確地掌握設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容，基于建筑模型可視化，全面了解工程的特殊需求。在設(shè)計(jì)審核工作中，確定設(shè)計(jì)意圖。設(shè)計(jì)期間若發(fā)現(xiàn)明顯的設(shè)計(jì)問題和專業(yè)問題，BIM技術(shù)則會(huì)及時(shí)調(diào)整，從而保證工程設(shè)計(jì)的整體效果。

2.3 推動(dòng)信息共享

常規(guī)裝配式建筑需基于二維方式表達(dá)建筑的結(jié)構(gòu)形式，部分建筑設(shè)計(jì)中，抽象性和復(fù)雜性較強(qiáng)，一旦出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更，設(shè)計(jì)人員要結(jié)合工程實(shí)際的基本要求重新設(shè)計(jì)變更的部分。這使得設(shè)計(jì)的難度也隨之升高，而且也需要頻繁調(diào)整設(shè)計(jì)方案。BIM技術(shù)可創(chuàng)建裝配式建筑設(shè)計(jì)三維模型，便于設(shè)計(jì)人員全面掌握工程各類信息，減少設(shè)計(jì)變更，工程設(shè)計(jì)效果更為理想，有利于加快建筑工程的建設(shè)進(jìn)程。再者，在裝配式建筑設(shè)計(jì)中，可隨時(shí)更改設(shè)計(jì)參數(shù)，創(chuàng)建新模型，優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，有效減少工作人員的工作壓力。管理人員應(yīng)科學(xué)利用BIM技術(shù)了解裝配式建筑的數(shù)據(jù)信息，從而優(yōu)化裝配式建筑設(shè)計(jì)的綜合水平[3]。

3 裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用

裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工中，BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、施工環(huán)節(jié)和運(yùn)維環(huán)節(jié)均發(fā)揮著十分重要的作用，該技術(shù)也受到了人們的高度重視。

3.1 建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1.1 設(shè)計(jì)質(zhì)量

裝配式建筑工程設(shè)計(jì)中通常由預(yù)制構(gòu)件預(yù)埋、預(yù)留設(shè)計(jì)組成，設(shè)計(jì)人員在協(xié)同配合的基礎(chǔ)上，不斷提升設(shè)計(jì)水平。例如使用BIM技術(shù)可了解和掌握建筑工程的設(shè)計(jì)信息，也可優(yōu)化和整理設(shè)計(jì)方案，之后篩選存在沖突的信息，防止設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)出現(xiàn)較為明顯的問題。尤其是裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的類型和樣式較多，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中與BIM技術(shù)深度融合，能夠確保設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性與合理性。

3.1.2 專業(yè)化構(gòu)件設(shè)計(jì)

裝配式建筑設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)的應(yīng)用為信息共享提供了條件，也可順利地將設(shè)計(jì)方案?jìng)髦两K端服務(wù)器。在控制標(biāo)準(zhǔn)化尺寸和樣式等參數(shù)的前提下，仔細(xì)比較不同的設(shè)計(jì)方案，促使裝配式建筑結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。該方式一方面能夠豐富建筑戶型，另一方面也可充分體現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的整體效果。

3.1.3 防控設(shè)計(jì)誤差

裝配式建筑中BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠保證建筑結(jié)構(gòu)和預(yù)制構(gòu)件的精細(xì)化設(shè)計(jì)，也可規(guī)避施工中的失誤，隨后結(jié)合預(yù)制構(gòu)件的間距、尺寸和直徑間的管理與控制，加強(qiáng)定位的準(zhǔn)確性，以三維視圖為輔助，保障工程工期，避免材料的消耗與浪費(fèi)。

3.2 預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.2.1 設(shè)計(jì)流程

以裝配式建筑全生命周期設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)導(dǎo)向，組織預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)設(shè)計(jì)，創(chuàng)建核心構(gòu)架。若想高度滿足上述要求，則應(yīng)根據(jù)BIM模型的內(nèi)部信息尺寸，高效利用構(gòu)件設(shè)計(jì)，合理擬定各項(xiàng)計(jì)劃，為施工單位提供重要的數(shù)據(jù)信息，體現(xiàn)信息間的協(xié)調(diào)性與同步性。應(yīng)用BIM技術(shù)不僅可優(yōu)化整合不同的構(gòu)件流程，而且還可完善建筑施工質(zhì)量。

3.2.2 模型設(shè)計(jì)與制作

裝配式建筑設(shè)計(jì)中，合理應(yīng)用BIM技術(shù)能夠改善建筑模型設(shè)計(jì)、制作的效果。如裝配式建筑方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)后，設(shè)計(jì)人員需整理分析裝配機(jī)構(gòu)間的各類信息，從而加強(qiáng)工程模型設(shè)計(jì)與制作的效果。與此同時(shí)，要與預(yù)制構(gòu)件廠家形成默契配合，廠商需準(zhǔn)確把握產(chǎn)品的材料類型和尺寸參數(shù)，基于企業(yè)間的有效對(duì)接，不斷提高生產(chǎn)效率，為自動(dòng)化生產(chǎn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4]。

3.3 施工環(huán)節(jié)的應(yīng)用

工程項(xiàng)目建設(shè)施工中應(yīng)用BIM技術(shù)能夠優(yōu)化施工圖紙，科學(xué)校驗(yàn)工程量，模擬施工進(jìn)程和施工組織，落實(shí)數(shù)字化建設(shè)、物料跟蹤及施工現(xiàn)場(chǎng)配合等多個(gè)環(huán)節(jié)。下面從工程進(jìn)度模擬和施工組織模擬兩個(gè)方面，簡(jiǎn)要分析BIM技術(shù)在施工環(huán)節(jié)的應(yīng)用。

3.3.1 施工進(jìn)度模擬

創(chuàng)建BIM模型時(shí)，模型數(shù)據(jù)應(yīng)列入項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃、成本計(jì)劃、資源計(jì)劃和安全計(jì)劃等重要的項(xiàng)目計(jì)劃當(dāng)中，嚴(yán)格控制模型施工進(jìn)程。結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)施工的順序，研發(fā)鋼結(jié)構(gòu)施工進(jìn)程模擬軟件。同時(shí)，在工程施工中應(yīng)用施工進(jìn)度控制機(jī)制，制定切實(shí)可行的施工進(jìn)度預(yù)期計(jì)劃。

3.3.2 施工組織模擬

若想完善裝配式建筑施工組織模擬，需結(jié)合不同類型參數(shù)化模型和項(xiàng)目計(jì)劃的主要內(nèi)容，提前發(fā)現(xiàn)工程施工中可能出現(xiàn)的施工進(jìn)度、成本、質(zhì)量和安全問題，保障施工安全規(guī)劃的科學(xué)性與合理性，有效規(guī)避由此產(chǎn)生的安全事故。高度融合土建、結(jié)構(gòu)、安裝、進(jìn)度計(jì)劃和場(chǎng)地布置的BIM模型后，全面落實(shí)施工組織模擬工作。施工組織模擬中，先要切換時(shí)間視圖，隨后引入工程計(jì)劃，設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)模型，選擇施工日期的具體范圍，之后方可選擇查看數(shù)據(jù)，最后開始模擬[5]。

3.4 運(yùn)維階段的應(yīng)用

在BIM技術(shù)平臺(tái)的支持下，也可建立科學(xué)完善的維管系統(tǒng)，其與高水平的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理能力有著十分緊密的聯(lián)系。不僅如此，BIM也具有強(qiáng)大的信息分享功能。如工作人員可利用BIM和二維碼技術(shù)管理預(yù)制構(gòu)件的庫(kù)存，也可優(yōu)化施工現(xiàn)場(chǎng)管理，構(gòu)件上標(biāo)注構(gòu)件材質(zhì)、尺寸和建筑結(jié)構(gòu)使用的位置等重要信息，為構(gòu)件入庫(kù)、出庫(kù)、運(yùn)輸和使用的全過程電子化管理創(chuàng)造有利條件。該技術(shù)還能提高設(shè)備維修保養(yǎng)的效率，為工作人員提供詳細(xì)的構(gòu)件和設(shè)備信息，以此指導(dǎo)維修和保養(yǎng)工作。

此外，BIM技術(shù)能夠加強(qiáng)維護(hù)資料的管理與控制，其監(jiān)測(cè)預(yù)警功能較為完善，可降低人工成本，減少人為失誤。施工人員在處理的過程中可以較快的速度獲取可靠的信息，為保養(yǎng)維修工作和維護(hù)資料管理創(chuàng)造良好的條件。設(shè)計(jì)中，若構(gòu)件出現(xiàn)明顯問題，可利用BIM平臺(tái)信息模塊明確災(zāi)害出現(xiàn)的具體位置和周圍的構(gòu)件信息，有效控制由于火災(zāi)等因素產(chǎn)生的的災(zāi)害和隱患，全面提高事故處理的效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

在裝配式建筑建設(shè)中應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠充分保證工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，加強(qiáng)施工管理的有效性，為現(xiàn)場(chǎng)安裝施工的有序開展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。不僅如此，該技術(shù)也可在運(yùn)維過程中加大維護(hù)管理力度，使裝配式建筑建設(shè)全過程均可獲得強(qiáng)大的技術(shù)支撐，提高構(gòu)件加工的精度，進(jìn)而改進(jìn)裝配式建筑工程質(zhì)量，增加材料和人員的利用率，縮短工程施工的時(shí)間，減少成本投入。所以，為推動(dòng)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，建筑行業(yè)需要主動(dòng)發(fā)展裝配式建筑，合理應(yīng)用BIM技術(shù)，并采取不同的方式保障裝配式建筑設(shè)計(jì)和施工的效果，全方位展現(xiàn)BIM技術(shù)在裝配式建筑行業(yè)的優(yōu)勢(shì)與作用。