BI M技術在建筑裝配式裝修工程中的運用研究

王雪峰

（北京精智互動圖文設計有限公司，北京 100026）

1 引言

裝配裝修的特點是將預制構件統一運往現場并安裝，具有信息化協同、標準化設計等特點，既能夠降低施工對環境的污染，還可以解決資源被大量浪費的問題。 自2016 年以來，我國逐漸加大對裝配式建筑的支持力度， 相關部門先后頒布多個文件，要求在裝配式裝修項目中應用新技術，以強化質量管理能力，降低施工成本。 現階段，我國對建筑裝配式裝修的研究多集中于施工質量管理及BIM 技術在裝配式裝修中的應用價值方面。 本文以前期設計與施工階段為切入點， 對BIM技術應用策略進行分析， 從而獲得可提高施工質量及效率的全新施工方案，供相關人員參考。

2 將BI M應用于建筑裝配裝修的意義

2.1 提高管理有效性

BIM 是工程信息、全生命周期的集合，通常貫穿工程設計到退役的全過程。 近幾年，BIM 已在建筑領域得到普及，在前期設計階段， 施工方可利用BIM 技術對構件進行模擬安裝，驗證方案的可行性。 施工期間可根據項目情況研發相應的管理系統，實現精準管理目標。 技術人員可借助計算機、BIM 開發管理平臺，在保證施工質量的前提下，通過全過程管理的方式加快施工速度[1]。

2.2 控制施工成本

建筑裝配裝修所涉及內容較多， 對成本進行管理的難度極大， 常規做法往往無法保證核算正確， 增加資金風險發生率。 引入BIM 技術可有效解決該問題，通過信息化管理的方式，生成與項目情況相符的資金曲線，對各環節預期成本進行可視化展示， 確保施工方可對資金使用情況具有系統且準確的了解，有效規避資金風險，為項目經濟性提供有力保障。

2.3 做到技術可視

以往，項目方均要先對建筑進行設計和施工，再確定裝修方案并完成裝修， 各單位獨立施工， 極易出現碰撞或其他問題，導致工程返工。 引入BIM 則能夠有效解決該問題，通過協同建模、可視化設計的方式，使各部門成為一個整體，由此而帶來的積極影響主要體現在兩個方面：其一，設計階段。 基于BIM 建立三維模型并模擬施工現場場景，可以為比選方案、優化設計等工作提供便利。 其二，將BIM 用于裝配裝修，還能夠提高安裝施工效率及安全性，確保項目如期竣工。

3 項目概況

項目為上海某展館裝配式裝修，裝修對象為2 個小展館、5 個大展館，項目具有施工難度大、工期緊、要求高等特點。 為確保裝配式構件重復利用， 客戶要求項目基層及裝飾面實現可裝卸、可更換、可運輸。 鑒于此，施工方決定引入BIM 技術，在BIM 技術的輔助下高效開展數字化測量、 方案比選工作。當前，項目已順利完成并投入使用，施工質量及效果均可滿足客戶要求。

4 建筑裝配裝修中BI M應用策略

4.1 前期測量

前期準備階段， 施工人員選擇利用移動掃描儀對建筑結構進行掃描， 該掃描儀單位時間內的掃描效率明顯高于站點掃描儀，通常僅需2 h 即可對約1 500 m2的區域進行全方位掃描[2]。 隨后，匯總掃描所得到的點云數據，通過去噪、拼接等方式形成相應模型，為加工構件等工作提供精準、翔實的參考數據。 以逆向建模所得到模型、設計圖紙為依據，對建筑進行施工，實現裝配式裝修。 項目竣工后由專業人員對比竣工模型、點云模型，判斷結構是否存在偏差，若偏差值超出允許范圍應及時告知施工方， 由施工方委派技術人員對結構出現偏差的原因進行分析并予以解決。 與現場測量相比，數字化測量可使測量速度、精度大幅提升，為后續加工預制構件、施工管理等工作的開展提供幫助。

4.2 確定設計方案

4.2.1 隔墻設計

建筑采用裝配式隔墻系統，包括穿孔木紋鋁板、隔墻板塊和移動隔斷3 部分，主要負責分割內部各功能區域。 其中，板塊規格為1 500 mm×10 000 mm。 在前期設計階段，設計人員分別在結構底部、中部和頂部設置1 道鋼梁，以便后續隔墻板塊安裝施工，如圖1 所示。

圖1 建筑鋼結構模型

作為集成板塊設計的重要一環， 墻面設計科學與否直接影響最終效果。 在本項目中，施工方計劃以隔墻基層板塊為載體，在其上方安裝由輕鋼龍骨和鋼架組成的框架、火克板及巖棉，形成兼具隔煙防火和隔聲吸聲功能的組合板塊，該板塊具有裝卸難度小、結構可靠穩定、反復利用等優勢。 吊裝施工結束后， 由施工人員利用螺栓對該板塊和結構梁進行固定，隨后，基于BIM 技術對該系統性能進行分析，確保該系統的防火性能及隔聲效果滿足客戶要求。 考慮到基層板塊以標準板塊為主，施工方決定與工廠合作，由工廠提前按照設計方案標明的參數加工標準塊，待標準塊入場，由施工人員直接進行安裝，在保證安裝質量的前提下，最大限度地提高施工速度，使項目更具經濟性。

4.2.2 吊頂設計

展館吊頂分為弧形鋁方通、弧形鋁板兩部分。 在前期準備階段，設計人員利用既有軟件進行建模，通過比選確定施工方案。 通過工業化加工使轉換鋼架、吊桿及鋁方通成為整體，將其運送至施工區域，由現場人員操作起吊設備進行吊裝。

4.2.3 節點設計

BIM 能夠自動生成并輸出節點圖， 確保細節做法等信息得到直接展示，而常規圖紙并不具備該功能，極易出現做法不完善、缺少細節等情況，導致施工難度大幅提高。 本項目性質較特殊， 展會結束后需快速拆除場館并將裝飾面板統一存儲于指定區域， 確保日后舉辦同規模展會時可直接利用裝飾面板搭建場館。 因此，設計拆除節點時既要考慮首次安裝的便捷性和可靠性，還要考慮二次安裝效果。 具體工作流程為：第一步，按由上到下的順序拆除裝飾面板；第二步，確定可重復利用的面板并編號，將損壞部位標記在對應模型上，為后期加工提供參考；第三步，對螺栓和其他零配件進行報廢處理。

4.2.4 結構設計

項目施工方依托BIM 技術對鋼結構進行設計，在此基礎上建立相應模型，為繪制圖紙提供便利，進而大幅加快安裝速度。 具體做法：建立外表皮模型，通過逆向推導的方式獲得結構模型；對上述模型進行優化設計，由計算機按照預設指令模擬空間布設效果；分析結構匹配程度，調整相關參數，確定最終方案。

4.2.5 安裝設計

論證方案時，施工方可借助BIM 技術評估不同方案的可行性，通過對比數據與模擬分析，確定最終方案。 以面板安裝為例，設計方提供以下安裝方案。

1）在鋼架外側搭設轉換層，對接頭進行轉換。 該方案能最大限度地保證施工質量，但存在用鋼量大、工期長等問題，故淘汰。

2）直接用螺栓固定連接件。 該方案的優點在于施工速度快、難度小，但工作量大、處理局部構件難度大、可供調節的余量相對較小，故淘汰。

3）利用通長桿件進行連接。 該方案施工難度小且成本可控，與本項目要求相符，最終決定采納此方案。

4.3 項目施工

4.3.1 模擬施工

1）常規施工交底做法。 在前期準備階段，由技術人員組織施工人員，結合技術方案、設計圖紙進行技術交底。 該做法易流于形式，導致交底效果不理想。

2）模擬施工可確保施工方及時發現設計方案所存在不足并加以解決，降低項目返工的可能性；直觀展示安裝后板件配色、材質與周圍環境的契合程度；實現可視化交底，確保施工人員對安裝步驟、工藝和注意事項具有更深刻的印象，為施工質量提供有力保障。

在本項目中， 為確保及時發現并處理安裝方案所存在的漏洞，故基于BIM 技術對施工過程、工藝進行模擬，具體做法為：以技術資料、設計圖紙為依據，建立相應模型，并結合項目情況確定模型材質， 通過VR 與動畫相結合的方式立體演示重點區域（見圖2）、復雜區域的工藝和施工全過程[3]。

圖2 裝飾面板模擬安裝

4.3.2 確定施工器材

裝配式裝修項目具有安裝難度低、標準化水平高等優點，為保證其優點得到充分發揮， 施工方需提前結合項目情況及施工需求，對施工器材進行配置。 在本項目中，建筑西側墻體安裝的木紋墻面尺寸約為2 000 mm×10 000 mm，面板整體厚約2 mm，對其進行運輸、安裝的難度較大。為確保項目如期竣工，施工方決定購入半自動機器人（見圖3），由專業人員根據現場情況編寫相應控制程序， 將編程與BIM 定位相結合，對面板進行自動安裝。 機器人底部裝有機械輪，可將機械輪轉向力實時轉換成分力，使萬向移動的設想成為現實。 該機器人的安裝精度可精確到mm，最大限度地滿足施工要求。

圖3 半自動機器人

4.3.3 進行數字化管理

數字化管理強調以BIM 技術為依據， 結合施工效率、施工量，對施工所需時間進行計算，在此基礎上生成相應的管理表格，確保施工成本、進度等數據均能實現可視化展示。 本項目依托BIM 建立相應的管理平臺，以確保BIM 模型、施工成本和進度等要素均能得到實時且精準的管理。

5 結語

現階段，BIM 已在諸多領域中得到推廣與應用，將其用于裝配式裝修施工是大勢所趨。 本文分析建筑裝配式裝修中BIM 的運用策略， 施工方在BIM 技術的協助下做好模擬施工、施工器材選擇與數字化管理等工作，可有效提升項目施工進度，使裝配裝修工程施工效果達到預期。 研究結果表明，基于BIM 技術對建筑進行裝配式裝修施工，不僅能提高施工管理的有效性，還能降低施工成本。

未來，有關人員應深入分析BIM 技術的應用價值，結合項目裝修施工情況，選擇適宜的裝修方案，以實現降本增效的管理目標。