BIM技術在裝配式建筑施工階段的應用研究

鄭巖

（山東省臨沂市蘭山區綜合行政執法局）

1 裝配式建筑施工前期BIM 技術的具體應用

1.1 前期準備階段

現如今，建筑行業常用的BIM 裝配模式主要包括以下幾種：一是以圖形為主，二是以模型為主，三是由圖形與模型協同配合。其中模型為主的BIM應用模式主要是指在建筑工程設計階段，通過對現場進行勘察、測量，將得到的各類數據信息進行整合，在此基礎上進行建模。以圖形為主的BIM應用模式在實際使用的時候，首先需要通過CAD軟件繪制建筑圖紙，這種模式的特點是專業性、可視化。對于房屋建筑工程而言，通過運用BIM 技術能夠提升施工現場的管理水平，實現集中管理，比如在進行材料管理的時候，利用BIM 技術來分析施工現場所需的原材料數量，可以為采購以及原材料管理等工作帶來很大便利，以免浪費裝配式建筑工程項目的各項施工材料以及大型機械設備。在裝配式建筑工程項目的施工準備階段內，施工管理人員需要在BIM 技術平臺中上傳施工現場地質分析數據報告，才能夠逐步提高施工管理效率。在對裝配式建筑工程項目進行場地布置工作的過程中，現場人員需要充分利用建筑信息模型對施工場地進行合理規劃，提前預留大型機械設備以及材料運輸車輛的交通道路，還需要對預制構件的堆放位置進行科學規劃，避免部分臨時設施以及機械設備在進場之后出現損壞問題，施工準備工作和場地布置工作，都需要將現場數據信息上傳到BIM 技術平臺之中，才能夠逐步完善建筑信息模型和數據庫。

1.2 構建用于裝配的標準化族庫

BIM技術在預制裝配式的節點建筑中的運用將能夠更為有效地利用二者的優點，并且由于使用了BIM 的建筑單元將能夠形成更加規范的裝配族庫，因此其將可以形成更加完整的預制裝配式節點建筑模式，所以建模周期也將可以大大縮短。此外，在BIM設計中的碰擊檢測與跟蹤儀還可以精確測量撞擊結果，從而有效解決了預制PC 結構的碰撞現象。在裝配式建筑構件的生產階段，也可以科學應用BIM 技術，傳統的預制構件生產工藝存在一定的缺陷，一旦采用BIM設計，施工單位就能夠通過可視化的方式向制造商提交模型的信息，比如與鋼筋和混凝土有關的材質、規格和數據，通過二維碼設計能夠將技術數據直接轉化為生產數據，將制造信息直接轉化為制造信息，組件的生產精度大大提高，同時也大大提高了預制PC組件的機械化程度。

1.3 檢查預制組件的預裝配

在進行了預定的PC產品的預裝配置之后，就可以利用BIM技術，在具體項目中是怎樣運用的，首先利用3D 打印技術用BIM 模塊重新印刷出要裝配的模塊，然后再進行預裝配置，在實際工程中一旦發現了相應的問題，就可進行改變，如改變形狀，最后，再把修改過的模塊重新印刷后進行預裝配置，直至預裝配置的結果正確為止，然后就開始批量投產PC組件。BIM 技術在裝配式施工當前過程中的有效運用，能夠通過對仿真工程的建模裝配及時發現大批量生產過程中可能發生的情況。

1.4 裝配式建筑成本的合理控制

BIM 技術的應用可以覆蓋大量的建筑信息，BIM軟件主要是通過計算機信息技術快速準確地統計模型中的所有數據信息。在研究相關信息的過程中，若是將BIM技術應用運用到成本估算當中去，與傳統常規的估計方式相比，既能大幅度降低預估費用，又能夠明顯提高估計方法的精確度，將大大減少預算外的變化情況。還可以將BIM方法應用到碰撞檢測工作中，這樣一來的話，BIM體系對不同的工作單位和不同的專業人員能夠有效地減少矛盾，從而大大增強彼此之間的互換性。

2 裝配式建筑施工中BIM 技術的具體應用

2.1 建立裝配式建筑BIM標準

建立裝配式建筑BIM 標準需要從以下5 個方面：①制定標準和規范制定符合裝配式建筑施工特點的BIM 標準和規范，包括模型精度、模型參數、模型數據格式等。在制定標準時應該考慮模型標準化、可重復使用、可拓展性、可傳遞性等因素。②明確模型構成明確裝配式建筑的模型構成，定義其構件類型、規格、材質、加工工藝等信息，以便后續進行智能化制造、安裝和維護管理。③建立模型庫建立裝配式建筑的模型庫，包括各種構件的標準模型和相關屬性信息，方便后續的BIM 協同設計和生產管理。④標注和注釋對于裝配式建筑BIM模型中的每一個構件和元素都應該進行標注和注釋，以確保模型的可讀性和可理解性，同時避免誤解引起的問題。⑤數據共享建立裝配式建筑BIM標準還需要解決數據共享的問題，包括數據格式、數據分類、數據交換等方面，可以實現BIM協同設計和信息共享，建立裝配式建筑BIM標準需要全面考慮裝配式建筑施工管理的特點，制定符合實際的BIM標準和規范，為后續的BIM 協同設計、生產管理和維護管理打下良好的基礎。

2.2 BIM技術應用于裝配式建筑項目的材料管理

在預制構件的生產過程中，生產現場通常會看到大量堆放的構件和生產材料。這種堆放方式增加了物資管理分類存放的難度，不僅浪費了資源、財力等方面，還導致了混放、錯放等問題。利用建筑信息模型（BIM）技術，可以將各類材料分類擺放，根據預制構件的生產階段和數量進行材料分配，統計庫存原材料數據，保證材料的可持續供應。在預制構件質量驗收過程中，可以直接利用建筑信息模型（BIM）技術采集相關數據，提高了質量驗收的效率。在施工現場，由于各種原因，計劃的施工進度往往與實際情況不符。

2.3 BIM技術在進度管理過程中的應用

傳統建筑工程當中施工進度的管理主要依靠網絡進度管理的形式，此種進度控制方式往往是由管理階層向施工執行階層進行層層傳達，基層施工人員往往無法及時獲取到進度信息，且過于依賴管理層決策的進度協調方式效率往往比較低下，但是通過BIM技術能夠在工程流水施工過程中實時顯示工程施工進度，能夠極大地提升各個工種和工序的配合效率，且通過BIM 云技術管理平臺能夠實現信息的高效共享，并使得管理人員更加及時、高效地理解工程信息，并減少階層以及部門之間在信息傳遞過程中的干擾，針對局部進度和整體進度反復開展施工模擬，及時發現潛在風險，不斷地調整施工順序，最終形成更加科學合理的施工進度計劃[2]。將模擬情況反饋到施工進度模型中，通過實際進度與計劃進度進行對比，找出偏差之處，并迅速對施工進度計劃進行認真修改。

2.4 利用BIM技術對裝配式建筑進行碰撞檢測

碰撞檢測特指施工環境中各個子施工項目之間的碰撞，一個完整的裝配式建筑的設計需要不同行業、不同專業的設計師參與設計。由于設計師之間缺乏深入、全面、有效的溝通，設計偏差經常發生，會影響最終的項目建設，在工程設計前，建立建筑信息模型（BIM）平臺，設計人員在平臺上進行相關設計，通過多種方式和角度對設計圖紙進行綜合分析，使管線的位置以及管線與土建、管線之間可能發生的碰撞在整個論證環節中一目了然，設計人員可以根據具體問題進行有針對性地改進，既促進了設計方案的合理性和實用性，又避免了施工期間的資源浪費。借助建筑信息模型（BIM）技術對設備管線設計方案進行調整，其調整速度、全面性、合理性都遠大于傳統調整方式，有效降低了設計誤差表現，進而大大提高了施工方案的設計、實施和管理。

2.5 施工場地布置規劃

在裝配式建筑施工中利用BIM 技術，可以對施工場地進行平面布置，通過對施工現場的各種機械設備以及預制構件堆場進行合理設計，并在此基礎上對構建運輸路線進行模擬，明確臨時用道并規劃道路寬度，從而實現對施工場地的平面布置。采用BIM 技術為施工場地布置規劃工作提供指導，采用二維CAD 畫施工圖的方式更加直觀清晰（見圖1），在利用BIM 技術建立三維場地布置模型后，工作人員可以根據模型對施工現場的平面布置合理性與科學性進行深入研究，這樣可以為施工場地布置規劃提供有效保障，還能夠使工作人員找到布置不合理的地方，進而積極采取有效措施及時調整，提升施工場地布置規劃工作開展的全面性。最后，技術人員就可以按照建設模型落實施工現場布置工作，從而有效避免由于施工場地布置不合理導致的二次搬運、二次吊裝等情況的出現，進一步提升裝配式建筑施工效率。

3 裝配式建筑施工后期BIM 技術的具體應用

3.1 管理組裝建筑的信息

通過BIM 技術，工程運維管理信息系統其實也就提供了裝配施工的企業從初始階段到最后施工完成階段產生的各種數據，而軟件系統也會先對數據和資料進行分類和管理，然后再把其和在工程項目實施階段中產生的所有組件相關聯。同時在工程項目施工進行后的運維中，利用BIM 技術也能夠把所有資料和數據保存在計算機系統中，在發生困難時，工作人員僅需要在計算機系統上實現手動查詢即可，這種資料將不致流失，還能有效地避免了以前需要手動搜索數據和信息的問題。

3.2 組裝建筑設備故障的檢查和維修

在組裝建筑的后期操作階段，借助BIM 技術的可視化效果非常好。相關單位在維修裝配式建筑時，利用三維BIM 模式能夠直接地看到所有隱蔽部位的情況，從而使得設備如果在工作情況下發生問題，維修部門也可以迅速發現問題位置的具體位置并實施迅速修復，進而降低維修成本與耗時。

3.3 為裝配式建筑制定應急計劃

使用BIM 方法在組裝施工的后期階段，也能夠正確地判斷出施工運營與維修流程中可能存在的安全隱患，加之BIM技術自身兼具良好的仿真特點，這樣能夠快速實現對系統相應模塊的實際建模。因此，在組裝房屋的過程中，可利用BIM技術實現火災避難的仿真，并提出了應急撤離的路線與方案，當災害來臨之時，由于提出了合理的應急方案，可以將損失降至最低。

4 結語

總而言之，加強對BIM 技術在裝配式建筑中的應用研究，具有非常重要的現實意義，尤其是對我國建筑行業的可持續發展有極大的推動作用。因此，相關研究人員務必要提高重視，充分意識到BIM 技術在裝配式建筑中的重要性，使其發揮最大化價值，有效彌補裝配式建筑中的一些不足之處，使該建筑模式可以獲得更好的發展前景，從而推動建筑業的長遠發展。