BIM技術在裝配式建筑項目中的應用

錢甜甜

傳統建筑項目施工中，施工團隊多會現場配比混凝土進行澆筑。而裝配式建筑施工則不同，它會提前設計與生產混凝土建筑構件，在正式施工后，由施工團隊直接將預制構件運至施工現場進行裝配。例如，陽臺、立柱、隔板梁等重要建筑構件均可通過裝配式進行拼裝，縮短了施工周期，節約了施工當中的人力支出。

將建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術融入裝配式建筑項目中，可在設計階段、構件設計構造、施工階段、預制構件安裝、碰撞檢測以及運營維護等多個環節發揮作用，全面提高建筑的建設質效。

1 BIM 技術概述

BIM 技術又稱建筑信息模型，在構建模型時，工作人員將建筑工程項目的各項相關數據信息作為模型基礎，憑借數字信息仿真模擬建筑物的真實信息。目前，此項技術被廣泛應用到建筑項目全過程管理中，貫穿項目施工設計到建造運營的整個施工周期。

在建設實踐中，施工團隊可用BIM技術為支撐，有效收集建筑工程項目的屬性信息，構建建筑模型，為項目設計、項目施工以及后續運營等提供數據參考與指導。在應用實踐中，此項技術具有可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性等技術特點[1]。

（1）可視化。BIM 技術可將過往線條式的構件以三維立體實物圖形的形式呈現出來，于構件間實現互動性與反饋性的可視效果。在裝配式建筑施工模型中，整個過程的可視化程度高，可視化結果能夠以效果圖或者報表的形式呈現。此外，在裝配式建筑設計、建造、運維等各個環節，均可在可視化情境下進行溝通、互動、研討與決策。

（2）協調性。在傳統的裝配式建筑施工中，各部門間的溝通與協調難度較大。一旦溝通不充分，便會出現施工沖突，導致設計圖紙與實際施工存在出入，影響施工設計方案的落實質效。將此項技術融入裝配式建筑施工中，能夠促進各部門間的協調溝通，實現了數據的互通互聯。例如，在碰撞檢測中，設計人員和施工人員可借助BIM 技術發現設計圖中的不足，及時著手設計圖的修改工作，降低后續施工中的返工風險。

（3）模擬性。BIM 技術可模仿、虛擬整個建筑施工全過程。在設計階段，設計人員可運用此項技術實現節能模擬、日照模擬；項目施工環節，施工團隊可運用BIM 技術模擬工程施工過程；運維管理階段，管理人員可進行地震模擬、火災緊急疏散模擬等。

（4）優化性。裝配式建筑工程施工過程中會產生大量的工程文件，若管理不當導致原文件丟失，不利于后續施工。引入BIM 技術后，能夠將文件管理人員從傳統的人工管理模式中解脫出來，優化并豐富了文件管理形式。例如，管理人員可將文件以音像、圖文等多元化形式存儲起來，出現施工問題后，施工人員可第一時間調取信息，并制訂優化方案，有效解決問題。

（5）可出圖性。與傳統的建筑圖紙相比，BIM 技術可出圖性優勢較為明顯。此項技術在裝配式建筑工程建模中的應用，能夠對建筑模型實施全方位展示、協調、優化與模擬操作，實現高效出圖。常見圖紙包含綜合管線圖、結構留洞圖、碰撞檢測報告以及相應的改進方案等。

2 BIM 技術在裝配式建筑項目中的應用優勢

2.1 實現施工過程模擬化

BIM 技術可以裝配式建筑技術參數為依據，在電腦中實現建筑建造全過程，為建筑團隊營造虛擬化的施工環境，全方位模擬裝配式建筑的建設周期。同時，建設團隊可在模擬情境下及時發現裝配式建筑施工中潛在的問題，強化技術人員、設計人員以及施工人員等建設參與主體間的溝通與交流，全面優化工程設計、工程施工與后續運營，從而減少項目建設中的質量隱患，降低建設成本，提高裝配式建筑的施工質效。

2.2 設計可出圖性高

在建筑信息模型支撐下，建設參與方可全方位了解建筑施工全過程，動態掌握裝配式建筑項目各個部分的構造、配件與施工環節。

在設計環節，設計人員已將建筑各項參數輸入模型，當建設參與方需要單個構件或建筑模塊時，便可快速調出相關圖紙。此外，以BIM 技術為支撐，施工團隊可在模型基礎上進行評估試驗，發現問題后及時整改，規避了重復性、機械性的檢修工作。在設計施工圖紙出圖環節，可以減少設計人員反復修改，不僅提高了設計效率，還提升了預埋套管圖與管線綜合圖的出圖速度[2]。

2.3 施工環節協調性強

與傳統建筑相比，裝配式建筑建設中，施工團隊需在現場組裝建筑各部分構件，對施工技術人員協作性提出了較高要求。傳統建筑施工過程中，一個工序完成后方可開啟下一個工序，因此施工團隊只需協調好關聯工序即可。裝配式建筑項目多會提前進行預制構件生產，并將構件運至現場組裝，縮短了施工周期，且強化了預制構件設計、生產、現場組裝等各個環節間的配合，規避了后期操作中的各種問題，節省了工程建設成本，提高了裝配式建筑的施工效率。

2.4 提升圖紙可視化水平

傳統建筑模式下，施工圖紙多為二維平面形式，三維立體效果欠佳且缺乏精準性。裝配式建筑多以“搭積木”的形式完成建筑施工過程，設計人員在初始階段即可清晰了解每個施工模塊與施工環節。融入BIM 技術后，項目團隊可借助該技術的三維設計功能，全面提升施工圖紙的精確性、指導性與可靠性，施工人員可精準掌握建筑設計、施工、后期運營等各個環節的情況，提高裝配效率，降低施工難度，取得良好的施工效果。

3 BIM 技術在裝配式建筑項目各階段的應用

3.1 裝配式建筑前期的應用

3.1.1 建立標準化族庫

將BIM 技術融入裝配式建筑設計環節前，設計人員需結合建筑中的各個構件搭設三維仿真模型，精準設計預埋件埋設、孔洞預留、鋼筋下料長度等參數。在構件組裝拼接前，施工團隊需開展模型碰撞檢驗，發現構件設計中的不當之處，制訂修改方案。以上工作的順利進行，均離不開相應的數據支撐。因此，施工團隊需以BIM 技術為基礎，構建裝配式標準化族庫，有效設計不同規格、型號、用途的構件。此外，設計人員可結合設計需求從標準化族庫中調用組件，順利完成參數調整與構件拼裝，高效構建裝配式建筑三維實體模型。由于BIM 技術構建的裝配式建筑模型并不能全面滿足深化設計需求，設計人員可利用Revit 軟件設計各類構件族，優化構件結構，對參數化節點實施配筋操作，從而建立完善的標準化族庫[3]。

3.1.2 設計階段的應用

為順利構建裝配工程仿真模型，設計人員可從BIM 建模軟件平臺收集建筑項目信息，仔細對比分析建筑工程與建模軟件中各項數據參數之間的差距，以此判斷裝配環節的合理性以及建筑工程項目預設參數的科學性，確定數據參數無誤后，方可進入軟件模型分析流程。此外，設計人員需結合傳統平面圖紙繪制立體三維模型，并將施工現場勘查收集到的真實環境信息融入模型中，防止設計誤差。憑借三維設計圖，施工團隊可直觀模擬工程建設中的各項參數信息，在對比圖紙與參數信息的基礎上，構建指導性強的建筑模型，推動后續裝配工作的順利進行[4]。

3.1.3 裝配式構件生產與運輸

預制構件是裝配式建筑中的核心建材，其質量直接影響到建筑設計與施工成效。因此，裝配式預制構件生產尤為重要。在生產環節，設計人員需積極與生產廠家交流互動，確保生產廠家嚴格規范生產流程，防止預制構件出現生產失誤。在構件運輸環節，運輸單位可強化BIM 信息系統與構件管理系統間的聯結，實現數據互通互聯，并幫助生產者與建筑項目施工單位動態管理預制構件的運輸。此外，施工團隊可通過BIM 技術模擬功能預演預制構件的運輸流程，合理規避裝載、裝配過程的突發性問題。

3.1.4 構件預拼裝檢驗

在正式生產裝配式預制構件前，生產廠商可通過3D 打印技術打印并試制三維實體構件，將構件進行預拼裝。在裝配式建筑施工環節，會涉及建筑、結構、給排水、電氣以及暖通等不同專業的施工。通過BIM 技術構建裝配式建筑三維實體仿真模型后，施工團隊可著手各個施工類別的構件碰撞測驗與錯誤檢查工作，檢驗內容涵蓋設計方案管線布置、建筑結構平面布置以及豎向高程方案協調等。若存在管線重疊、交接或者管線與建筑間距離過大等問題，則會增加裝配式建筑施工中的安全隱患。因此，施工團隊可結合檢驗中存在的問題生成總結性的模擬報告，并制訂調整與優化方案，防止構件拼裝中出現交叉、碰撞以及疊加等情況。

3.2 裝配式建筑施工階段的應用

3.2.1 模擬施工過程

在裝配式建筑施工過程的模擬環節，建設團隊可通過BIM 技術模擬構件裝配以及預制結構與現澆結構的施工過程，及時發現裝配式建筑施工中的問題，制訂整改方案，提高裝配式施工的安全性。例如，在裝配式預制構件的吊裝環節，施工團隊可利用BIM 軟件制訂完善的吊裝方案，并與施工方案融合構建管理模型，全面管控構件屬性與吊裝進度[5]。在模擬裝配式建筑施工過程中，施工團隊可將施工現場的場地模型數據、建筑結構模型數據以及裝配式建筑施工計劃等錄入BIM 軟件中，由軟件動態執行施工節點的裝配內容，強化不同節點裝配作業間的銜接，生成裝配式建筑施工動畫，方便一線施工人員在施工前進行施工預演，并結合施工中的問題針對性地調整施工計劃。

3.2.2 裝配式建筑材料管理

為推動建設工作順利進行，施工單位需緊密連接裝配式建筑構件預制、運輸、施工等各個環節，避免在施工場地內堆積大量的施工材料與預制構件，優化預制構件的生產與儲存環境。因此，可將BIM 技術與裝配式建筑材料管理相融合，保障施工現場預制構件的充足性。此外，施工團隊可借助BIM 技術預演裝配式建筑的施工過程，確定施工中所需的預制構件量，為生產單位采購原材料、運輸單位制訂運輸計劃等提供數據支撐，規避了施工現場預制構件或建筑材料的積壓問題。在材料驗收環節，BIM 技術可為管理人員提供全面的構件信息、原材料采購方案等數據信息，幫助管理人員對比材料采購計劃、構件生產計劃以及現場施工計劃，動態跟進材料的使用與損耗情況，確保裝配式建筑原材料管理工作順利進行[6]。

3.3 裝配式建筑運維階段的應用

3.3.1 運維管理

BIM 運維管理體系擁有一套集成項目全生命周期信息的數據庫，可合理規避傳統運維管理模式中實效性差的問題，方便管理者及時獲取、整改與管理各個建筑階段的數據信息。將BIM 技術應用到裝配式建筑運維環節，可提升管理的可視化水平。在BIM 運維管理體系內涵蓋了各類信息共享平臺，裝配式建筑項目各建設主體可同步了解建筑項目內的各類信息，避免因人為因素導致信息丟失或信息模糊等問題，實現信息的交換與共享，減少信息傳遞中的時間消耗。此外，借助BIM 可視化操作平臺，運維管理人員可直觀、全面掌握裝配式建筑各項業務情況，實現對各類信息的實時、動態監控，結合發現的問題制訂針對性的整改方案，從整體上提高運維管理的精細化水平。

3.3.2 裝配式建筑設備故障檢修

BIM 技術可將建筑設計與施工圖紙中的二維裝配式建筑結構以三維可視化形式展現出來，施工人員可直觀查看預制構件間的聯系，全面掌握裝配式建筑中給排水、電氣以及暖通等隱蔽性的建設信息。在建筑設備出現故障后，便可通過BIM 軟件的三維實體仿真模型找出故障設備點，制訂檢修方案，提高設備檢修的針對性。

3.3.3 應急綜合管理

BIM 平臺中包含豐富的裝配式建筑項目經濟管理資料，施工團隊可將其作為應急綜合管理依據。例如，為防止建筑施工中的火災風險，施工團隊可從BIM軟件中提取出綜合性資料，分析工程施工中的火災隱患，標記出建筑工程施工中的高危地區，做好火災排查工作。火災發生后，施工團隊則可借助BIM 軟件精準定位火災地點，及時開展撲救工作，將火災造成的負面影響降到最低。

3.3.4 綠色運維管理

施工團隊可在BIM 技術輔助下，有序開展裝配式建筑施工綠色運維管理，實時跟進與管控建筑施工中的物料、能源使用與消耗情況。若能源或者建材消耗量超出預定范圍，則可分析BIM 模型數據與施工數據，找出能耗原因，有序調整施工方案，優化施工工藝，助力綠色裝配式建筑施工的順利進行。

4 結語

目前，裝配式建筑憑借節能、施工周期短、節約施工成本等諸多優勢，成為未來建筑工程的重要發展方向。在實際施工中，施工團隊需將BIM 技術全面融入施工前期工作、施工過程與運維管理等環節，制訂完善的融合方案，以此全面賦能BIM 技術，助力裝配式建筑朝著現代化、節能化、高效化方向發展。