BIM技術在裝配式建筑施工過程中的應用研究

夏天

（山東高速萊鋼綠建發展有限公司）

1 引言

裝配式建筑有著綠色、節能等優點，在施工過程中應用越來越廣泛。預制構件需要按照設計要求進行預制生產，且需要規定出廠時間和運輸方法，在施工過程中對構件材料進行組裝和裝配。這對裝配式建筑構件的設計、生產等環節提出了更高的要求。

2 BIM技術特點

2.1 可視化

BIM技術的應用能夠使設計人員以三維技術為前提，進行建筑物立體化設計，并且可以根據實際情況進行調節。同時，能夠更為直觀地將各種信息直接顯示，方便各個部門的有效溝通和交流，且這些都是在可視化狀態下開展的。

2.2 協調性

BIM技術有著良好的協調性特點，能夠有效減少以往建筑項目設計中結構構件在實際中存在的一些問題。在建筑模型構件前期，BIM技術將會對可能出現的問題進行調節，將相關數據信息反饋給設計人員，從而促使設計人員設計水平的提升[1]。

2.3 模擬性

BIM技術不僅能夠對建筑物進行模擬，同時也可以通過建模實現設計人員的設計需求。例如，可以通過建模模擬不同季節建筑內部光照范圍，光照時間與時長。設計人員以BIM技術的模擬性為特點進行建筑設計，能夠有效減少建筑方案的返修。

3 裝配式建筑簡介以及應用價值

3.1 裝配式建筑簡介

實際上裝配式建筑就是將預制結構構件運輸到施工現場，然后進行裝配，從而提高施工效率和進度，起到簡化施工步驟，控制施工成本的作用，從而可以在規定時間完工，帶給施工單位更多的經濟收益。在裝配式建筑施工過程中，需要以實際情況為前提，對施工現場進行深入分析，保障預制構件的合理性，有效減少施工問題的出現。

3.2 裝配式建筑的應用價值

3.2.1 施工速度快

根據相關調查發現，在實際裝配式建筑應用過程中，施工人員可以將預制結構構件直接運送到施工現場，高質量高效率完成安裝，能夠在規定時間完成任務，減少人工操作，縮短施工時間和建筑周期。

3.2.2 控制施工建筑成本費用

一般情況下，預制結構構件在完成設計之后可直接進入施工現場安裝，能夠妥善解決施工材料購買、存放等問題，在一定程度上起到控制施工建筑成本費用的目的。

3.2.3 不受外界因素影響

以往施工過程會受到外界因素的影響，拖長施工進度。而裝配式建筑工程施工不受外界天氣環境因素影響，能夠順利完成施工任務[2]。

4 BIM技術在裝配式建筑施工過程中的應用

4.1 前期準備階段

前期準備階段主要包含項目策劃階段。裝配式建筑在建筑行業中的應用，能夠推動建筑行業的發展，當前最為常見的BIM裝配應用有模型、圖形和模型與圖形結合三種。圖形為主的BIM技術會利用CAD軟件進行圖紙繪制，然后以圖紙為前提進行建模，通過BIM技術的可視化特點，進行分析和研究。而以模型為主則需要保障設計與建模的一致性和關聯性，有效減少兩者不相適應情況的出現。在實際施工前，BIM技術的應用能夠對整個施工過程進行全面監督管理。比如，在施工材料管理中可以應用BIM技術，明確工程量清單，得出工程相關數據信息，從而為施工材料購買、維護等提供數據支持。這樣雖然會加大工作量，但卻方便了后期的管理。在住宅樓施工過程中，所涉及的生產構件項目有樓梯、陽臺、預制飄窗等，在這些施工材料確定前，可以對所需要的材料和預制件進行調整，尤其是環保類材料的使用，能夠利用BIM技術在單位成本控制的前提下，減少材料應用所產生的問題，并且還可以記錄全過程，將數據信息形成相關數據報告。

前期準備階段BIM技術的合理應用，能夠保障建模軟件與結構分析軟件兩者相適應[3]。BIM技術與其他技術的有效配合，促使前期準備階段工作的順利開展。比如，BIM技術與物聯網設備的有效結合，能夠對建筑生產環節中的步驟進行信息共享和數據收集。BIM技術與VR技術的結合，可以進行可視化模擬，促使模型更具立體感，能夠更好地進行細節處理。

4.2 施工設計階段

以往的建筑施工一般利用DBB模式進行管理，遵循先后順序，讓參與方完成各自工作任務，但根據調查發現，當前一些單位未能提前參與到設計中，導致一些后期設計與施工過程不相適應，對施工進度和效率產生嚴重影響，有時還會出現生產和運輸成本質量受到影響的問題。在BIM技術應用過程中，可以以構件為前提進行參數化族庫建設，設計人員能直接使用這些準備好的數據信息進行圖紙繪制。在裝配式建筑設計的前期階段，可以整理出所需要的構件，之后放入數據庫，然后根據不同風格類型，選擇合適的外墻、內墻等構件。

在整個設計階段，施工單位需要重點研究業主方的經濟性與其他目標，促使設計方案達到理想的設計效果。在設計完成之后，還需要對一些構件進行拆分，在數據庫中根據構件信息選擇合適的構件進行裝配。構件滿足裝配實際需求才可以進行拆分，但在拆分過程中也需要保留構件的參數信息。BIM模型建立完成之后，需要對一些預制構件進行細致設計，根據相關參數信息保障設計的完整性。

4.3 生產階段

在裝配式建筑項目中，生產階段十分重要。設計人員利用二維平面進行預制構件的生產和加工，但由于二維圖紙所反映出的信息相對較少，因而很容易出現誤差問題。現如今，借助BIM技術的力量將所有數據信息共享，通過三維模型進行數據傳遞，實現對預制構件的評估，從而為后續施工提供方便。整個信息化平臺包括構件生產系統、管理系統等內容，所有構件的數據信息可以在生產前利用三維建模，將相關數據信息轉化為施工實際操作內容。

比如，預制件生產過程中，在正式使用前可以利用BIM技術對相關數據進行提取，并做好預制構件信息記錄，與施工現場實際情況、三維地圖等相結合，確定材料運輸最佳路線，有效減少運輸損壞問題的出現。借助BIM技術信息整合能力與裝配式建筑構件拼裝特點相結合，能夠建立工業化的流水生產構筑模式，主要包含標準化設計、數控加工等內容。①標準化設計。實際上，標準化設計是為促使建筑生產效率和質量的提升，保障生產出的構件滿足施工實際要求，因而在設計階段可以利用標準化的信息模塊，保障生產標準、尺寸等內容，從而促使施工質量和經濟收益的提升，有效解決施工和設計工作人員之間的矛盾問題。②數控加工是數控化生產的重要組成部分。在實際生產過程中，可以借助BIM技術將復雜的預制構配件進行模擬組裝，并利用三維影像建立模型，最大化發揮BIM技術的可視化作用，促使生產效率和質量的提升[4]。另外，在模擬過程中還可以對模型進行監督，使設計人員找出存在的問題，及時提出解決措施，并且還可以對預制構配件進行定位追蹤，保障預制構件最大化發揮自身作用。③集成管理是精細化管理的重要表現，一般可以有效利用施工控制點模擬得出相關數據信息，并實現對施工進度的有效監控，從而保障生產預制構件數量、設備等滿足施工要求。BIM建模實現組裝虛擬施工環境之后，還可以對運動順序和關系進行調節，從而保障模擬結果與實際相符合，擁有最優方案。④一體化管理有著良好的優點，能夠促使管理效率的進一步提升，同時還可以減少安全事故的發生，利用集成式預制方法進行質量管理，有效減少施工周期，提高施工養護效率。裝配式生產出的一體化構件，可以縮減作業流程，使施工效率和主體結構生產相適應。

4.4 施工現場階段

施工現場BIM技術應用最為關鍵，可以借助BIM技術對構件進度、質量等進行監督。施工現場可以根據采集到的數據信息實現全面的動態監督管理。例如，在對構件進度管理過程中，需要以構件管理過程所產生的數據信息為前提，建立進度管理制度，從而實現對施工過程的動態管理。在明確計劃裝配時間后，需要以構件進度得出實際裝配時間，通過表格的方式進行記錄，尤其是關鍵節點構件可以借助RFID標簽進行記錄。

對于現澆式建筑而言，其工程質量是通過對施工現場全過程的管理實現的，但裝配式構件在實際施工過程中，生產區構件生產以及施工區裝配是管理的重點，生產流程符合工藝規范要求，在一定程度上可以保障構件的最終質量和生產效率，而在建筑項目現場施工中會涉及不同的質量管理內容。施工準備期需要做好構件設計以及施工方案的模擬檢查工作，保障質量達到標準；生產階段則需要嚴格控制材料、流程等；現場裝配需要做好技術交底，并保障裝配過程的規范性；項目收尾階段需要做好工程質量檢測工作，及時找出存在的質量問題，從而提出具體解決措施。

另外，在施工過程中可以充分發揮BIM技術的優勢，通過BIM技術檢測不同構件之間的碰撞問題，進而發現存在碰撞的區域。例如，在不同管道線路施工中，很容易因為線路的交叉出現碰撞或干擾，導致管道受損、管道連接不完好或者管道無法正確安裝。不僅會增加維修和修復的成本，還會延誤施工進度。因此，可以應用BIM技術進行碰撞檢測。將不同專業的設計模型整合在一起，通過模擬和分析，軟件可以自動識別出不同構件之間的碰撞區域，并提供可視化的展示和報告，使施工人員可以直觀地了解問題的位置和嚴重程度。一旦發現碰撞問題，施工團隊可以根據檢測結果進行調整和優化，如調整構件的位置、改變安裝順序等，以避免碰撞問題的發生，提高施工的安全性和效率。

5 結語

綜上，BIM技術在裝配式建筑中的合理應用能推動裝配式建筑的快速發展，是我國建筑行業發展的必由之路。因此，在裝配式建筑施工過程中，需要提高對BIM技術的重視度，利用BIM技術的特點完善裝配式建筑施工，促進建筑行業的健康長久發展。