以BIM技術為基礎的裝配式建筑施工技術分析

胡春奇

BIM技術能夠對建筑工程施工進行模擬，為設計、施工人員提供便利，將原本較為抽象的圖紙內容形象化。在裝配式建筑施工中，該技術能夠有效改善效率低、材料設備存儲不合理等現象，提升裝配能力，必須得到施工單位的重視，合理應用在施工中，切實提升施工效率。

一、簡析BIM技術的主要優勢

1. BIM技術的可視化

對于建筑業來說，可視化的運用非常重要。比如建筑圖紙，它是用線條和數字來表現各種構件的信息，但要把它們還原成更加逼真的3D圖像，就需要“看圖人”的想象力了。如果說傳統的建筑結構比較簡單，那還好說，但是在目前的建筑行業，各種復雜的建筑形態都很難用平面圖來描述。BIM技術具有可視化的優點，可以使設計者將傳統的平面設計圖轉換成三維圖形，使觀看圖形的工作人員能夠更加清楚地了解設計者的真實意圖。

2. BIM技術的協調性

無論是設計單位、建設單位還是施工單位，要使項目順利進行，都需要各方的協調和協作。如果在實施過程中發現了問題，那么就必須召開一個協調會議，商討出問題的根源，并提出相應的對策。比如，在安裝暖氣等專業的管線時，很難考慮到不同的施工條件，也很難考慮到結構的不同，所以在實際施工中，很可能會出現管線交叉、結構等問題。而BIM技術所具有的協調能力可以解決這一問題，通過建筑信息模型，可以對不同專業在建設項目之間可能出現的沖突進行統計，以便為不同專業提供必要的協調信息。

二、當前裝配式建筑施工存在的主要問題

1. 施工安裝效率相對較低

與已有的現澆砼結構相比，裝配式建筑無論是在施工工藝上，還是施工管理上，都有很大的不同。對于裝配式建筑來說，吊裝、拼接吊裝等工序比較煩瑣，如果不能完全掌握其施工流程，不僅會導致施工周期縮短，而且還會降低施工效率。所以，在裝配式建筑中，必須保證它的安裝和整體布局是科學的。尤其是構件的運輸、作業面的安裝、儲存管理、運輸等，只有如此，才能減少人力的工作量，否則將會耗費大量的安裝時間，從而也很難體現出施工時間短這個重要的優點。

2. 未能實現施工過程高效管理

裝配式建筑的實現有很高的專業度，比如構件的制造、運輸的專業化、作業的專業化等等，每一個環節都要精確地完成，對技術的控制和管理都要嚴格。由于其建設方式要改變，尚需一段時間，所以在施工工藝和管理上尚需改進。

3. 項目有關參與方之間難以體現協同性

建筑工業化是建筑設計的最終目的，為了達到這一目的，必須保證整個體系的完整，并在整個建筑的整個生命周期中不斷地進行。另外，裝配式建筑和傳統的建筑不同，它需要參與到各個方面，如果在某個環節出現了問題，那么整個工程的進度都會受到影響。因此，在建設過程中，企業之間的合作程度不高，也成為制約其發展的一個重要因素。

三、BIM技術在裝配式建筑施工中的應用

1. BIM和射頻識別技術對建筑構件的協同管理

正如前面提到過的， BIM技術的一個重要特征就是協同性，通過這個協同平臺，項目參與者可以實時地追蹤工程的進展，并實時地共享工程的信息。協同平臺的存在，使信息的傳輸更加有效、無損，打破了“孤島效應”，增強了各方的交流效率，極大地提升了工程的實際收益。通過將RFID技術與BIM技術的有機結合，生產廠家可以從BIM構件模型中獲取構件的尺寸、質量等相關信息，然后在構件中加入RFID芯片，芯片上標注生產日期、安裝位置等。在無線射頻技術的物聯網中引入了 BIM技術協同平臺，實現了對組件的實時傳輸和裝配。在構件出廠后，只需掃描車輛的芯片，通過BIM協同管理系統，可以將整車的運輸信息顯示出來，便于工作人員掌握構件的實際運輸狀況。借助于這個平臺，有關的預制件制造商可以查看有關的資料，查看制造工藝中有無差錯，同時，相關的設計者也可以通過反饋的方式驗證構件的設計信息。利用BIM協同平臺和RFID技術，可以實現從構件到施工全過程的信息共享和協作。

2. 基于BIM的構件儲存管理技術

在裝配式建筑中，預制件進場后的貯存是一個迫切需要解決的問題，它與塔吊型號、運輸路線等因素密切相關。同時也要考慮到施工中無法預料的相關問題。因此，在施工場地中，建筑面積不可太大，在工地上堆放預制件的數目也不能太多，從而有效地控制構件的入場量和時間。在建筑預制件的管理與存放中，無論是按類別堆放，還是從倉庫中取出，都需要耗費大量的人力和時間，因此很容易出現差錯。而這個問題，可以用信息化的方法來解決，利用BIM技術，可以了解預制件從制造到進入的各個環節，為相關管理部門提供了方便，同時也可以減少在傳統的管理模式下出現堆放位置偏差等問題的發生概率，節約了時間和費用。

3. 基于BIM技術的裝配式建筑施工管理

BIM技術在建筑管理中的運用，不僅可以考慮到決策依據和施工計劃的安全性，還可以在施工的基礎上及時建立整個施工過程，從而可以很好地預防安全隱患。結合BIM技術在工程安全管理中的實踐，運用 BIM技術進行仿真，可以有效地識別出工程中存在的安全隱患。不僅可以模擬出建筑的各個細節，還可以通過模型來了解建筑的外觀特征，讓技術人員對建筑進行更好的評估。而且，還可以根據險情，在模擬的過程中，做出相應的應對措施。目前，施工安全管理主要是由安全員來實施，但這種管理方式效率低，難以發現潛在的安全隱患。利用BIM技術，可以實現安全管理的自動化，可以通過可視化的界面對建筑的安全進行管理，對存在的安全風險進行直觀的判斷，從而使安全管理更加合理，同時也可以提高管理的效率。

4. 施工場地布置動態BIM模型

通過 BIM技術的可視化布局，可以直觀地呈現工程現場的布局，將相關族從組件庫中加載，并將已建立的單體模型連接起來，將各個專業模型整合起來，形成一個工地模型。根據裝配式預制施工的精細化特征，按工序順序布置：確定塔吊的位置、預制構件和臨時設施的分類布置、輔助設施的布置、場內交通道路的布置，基于BIM技術的全面動態過程，對BIM模型進行了定量分析、計算和方案比較。

（1）建設工地的建立有賴于BIM軟件的強大可視化能力，將GIS數據導入到施工場區，利用數據中的坐標和高程，建立了一個平面和曲面的三維模型，來模擬現場地形，然后，引入Revit軟件所建立的建筑模型，并在現場規劃出各個建筑的布局和陳列。

（2）選擇合適的垂直輸送機械、定位吊裝設備，會極大地影響到工程的效率，同時也會產生較高的租賃成本，所以在進行施工之前，必須對其型號和安裝地點進行全面的分析。在預制裝配式建筑工程中，預制墻、板、梁、柱等結構由于自身重量大、尺寸各異，必須選用合適的垂直輸送設備，以確保其順利進行。確定起重機械的種類、起重數量、起吊幅度、起吊高度等，依據建筑物的外形、空間尺寸確定；再通過對預制件和附屬機械的統計分析，確定起重機的起重量和起重力矩，最后從族中選出起重機的型號。塔吊起重能力大，為了保證其穩定，必須采用更深、更大的地基。為了避免與地下室施工產生沖突，在塔吊安裝時，必須確保地基與地下室外緣有足夠的空間。另外，現場有多個塔吊時，必須確保彼此間的工作不會發生干涉或交叉，并且與周圍建筑物的立面和平面有一定的安全距離[7]。

（3）預制構件及臨時構配件布置

一般按1～2層的原則將預制件和臨時結構物堆放，堆放區域的布置主要有以下幾個方面：

①最大限度地縮短預制材料堆放地點到主體建筑物之間的間距。在保證預制件運輸方便的前提下，將預制件堆放在臨時道路一邊。

②對于數量多、大尺度和重型構件的堆放區，應按塔吊的位置就近安排。如墻板、樓板、樓梯等；屋面板、陽臺、冷氣板及預制件輔助安裝設備等，通常沿著建筑物的外部堆放。

③構件及相關設備應設置在起重設備的有效作用半徑之內，避免起重機械的空載和超載運行。

④臨時物料的堆放要根據場地條件，要充分利用建筑兩端的空地和起重機械的有效工作半徑以內的空間。圖1為BIM場地建模流程。

圖1 BIM場地建模流程

四、方案流程評估重要內容

1. 在施工過程中，平面布置可以是一項動態內容，根據建筑施工的特點，可將其分成預制陽臺與樓梯、水泥板、模板與鋼筋、混凝土梁和剪力墻幾個部分。

2. 通過接口，能夠對BIM模型中數據進行統計和提取，其中包含不同內容的唯一名稱、坐標表達值和各項參數等內容，這些數據的提取工作涉及建筑不同構件的明細表、具體參數，工作人員可以通過模塊對技術內容進行計算。

3. 參數評估矩陣，BIM的指標統計模塊計算技術指標，建立子項目指標的評估矩陣，了解不同方案具體指標對比和關聯系數。

4. 對剪力墻施工場地布置，要考慮以下內容：

（1）安全性指標，在施工中，要根據現場情況，合理對安全設施、消防設施、各類管線情況進行評定，比較量化系數。

（2）合理設置場地利用率的指標。在BIM模型搭建中，不僅要做好模擬施工工作，還要對周邊場地進行模擬，合理地設置場地的占地面積和施工凈面積，對比兩者數值，計算出場地利用效率。

（3）考慮成本指標。施工單位要著重關注成本指標，合理比較各項費用，減少二次運轉情況，通過施工場地模型導入造價，合理確定二次運轉次數指標。

五、結束語

綜上所述，在裝配式建筑施工中，通過BIM技術能夠促進企業協同管理工作開展，做好存儲、施工管理。利用該技術，能夠創建出動態模型，保證企業提升施工效率，提高企業發展潛力，完善裝配建筑施工體系，積累施工經驗，提升市場競爭力，迎合當前建筑市場發展形勢。