BIM技術在裝配式建筑綠色施工中的應用研究

摘 要：裝配式建筑綠色施工是建筑行業的主要發展方向，能夠有效降低建筑的環境污染，推動建筑行業的長遠發展。本文探討如何使用BIM技術實現裝配式建筑綠色施工的控制，首先分析BIM技術的應用價值，然后結合某住宅小區工程施工，闡述如何建立BIM系統，并對建筑施工不同階段中BIM技術的應用展開研究。通過研究，從工業化角度分析BIM技術在裝配式工程施工中的應用，探討BIM技術的具體應用方法，實現對工程施工的優化，提升裝配式建筑的綠色施工水平。

關鍵詞：BIM技術；裝配式施工；綠色施工

1 前言

裝配式建筑相對于傳統建筑施工模式，可以克服現澆結構污染環境比較嚴重的問題，并且通過工廠生產，可以開展標準化施工建設，有效降低建筑的建造能耗。為了充分發揮裝配式建筑施工所具有的綠色環保優勢，需要合理開展建筑的設計工作，因此具有可視化特點的BIM技術在當下背景下得到了廣泛應用。本文針對BIM技術如何開展綠色建筑施工技術進行研究，結合裝配式建筑的特點，分析BIM技術的應用方法，幫助技術人員有效利用相關技術，提升建筑工程的綠色環保水平。

2 BIM技術應用的必要性分析

2.1提升施工協調性

施工單位之間的有效協調，對保證建筑工程施工發揮著關鍵作用。BIM技術可以通過數據的實時更新，利用數據強化不同環節之間的銜接，從而有效解決裝配式建筑項目銜接困難的問題。不同施工單位、不同專業的人員，都能進入BIM系統了解施工的進度狀況，系統也能實時對數據進行更新，加快參建單位之間的有效協調。

2.2開展模擬化管理

建筑工程施工過程中會產生大量數據，BIM系統能夠利用數據和建筑設計模擬工程的施工過程，方便管理人員開展管理工作。例如，基于BIM 5D技術，能結合建材市場變化、建筑施工流程對成本、進度進行預測，管理人員可以針對綠色環保、質量、成本、進度等要求進行全面控制。

3工程概述

3.1工程概況

某工程為高檔小區工程，包括6棟17層高層住宅建筑和5棟小高層，建筑采用框架剪力墻設計，采用預制構件裝配式施工。工程設計階段，將工程拆解成可以用于實際生產的預制構件，可以有效減少工程施工現場的材料堆積、粉塵問題，降低施工期間產生的噪聲，提升工程的綠色水平。

3.2工程難點

本工程在設計初期和傳統建筑之間的差別較小，但是由于采用裝配式建筑施工，工程施工期間需要以構件為基礎元素進行建筑結構體系的搭建，使用傳統二維圖紙很難滿足工程施工需求。如果在圖紙中出現工程構件表述問題，將會和現場實際需求相矛盾，容易造成施工材料浪費。并且，工程施工期間需要查閱各類建筑構件的信息，傳統圖紙直觀性不足，會影響工程施工進度，進入后期也很難查閱工程構件的分布狀況。

3.3解決方案

本工程采用BIM技術解決工程施工問題，通過建立BIM系統完成對各類構件的設計、工程整體結構碰撞檢查、動態施工模擬等，避免不必要的資源浪費。同時，發揮BIM技術的整體協調性，實現構件生產、現場施工的有效結合。

4 BIM系統構件及建筑模型建立

本工程需要專門建立建筑工程的BIM平臺，將構件加工管理、現場監測數據、構件RFID或二維碼識別系統等融合到BIM系統當中，以滿足工程施工的應用需求。為此，基于Revit軟件構建工程項目的管理體系，建立工程施工的三維模型、構件設計、施工進程模擬，同時還結合Navisworks和vasari用于強化對工程項目施工過程的指導，以及分析建筑內外熱環境。

4.1 IPC構件族庫建立

使用Revit建立預制構件模型，安裝REXScal擴展插件，在族樣板文件rft中建立PC構件族庫。rfa文件用于項目載入，可以給工程現場提供詳細的圖紙，可以提升預制構件的設計效率。本工程中，建立疊合板族、樓梯族、梁柱族、樓板族，還針對建筑施工專門建立非固定模數的特殊族。

并且，針對現場需要使用的塔吊、支撐結構等，也專門建立了族文件，可以豐富族庫，強化現場施工管理和部署。

4.2 BIM模型建立

建筑工程的BIM模型是工程開展建設的基礎，本工程通過Revit軟件建立BIM模型，根據模型進行進一步的深化設計，方便后期進行碰撞檢查、設計分析等工作。工程建筑設計以構件作為基礎，通過搭建構件完成建筑的整體結構設計，工程施工的首層三維模型如圖 2所示。

4.3預制裝配建筑內部環境模擬

采用vasari軟件對工程的建筑性能進行分析，通過模擬工程內外的熱交換情況確定工程不同開窗尺寸對內部溫度的影響，優化開窗尺寸，有效調節建筑的熱工性能。最后發現17%的開窗面積效果最好，能夠避免不必要的熱量流失，而且可以滿足內外空氣流通的需要。

4.4 BIM管理平臺設計

BIM管理平臺中儲存建筑設計模型，以及各類構件模型，并且在電腦端的基礎上繼續對手機等平臺進行開發，滿足不同場景的應用需求。施工人員、設計人員、技術人員可以通過平臺獲得施工流程展示、PC構件信息、工程各類數據管理、工作技術指導，以及查閱設計變更等功能，方便施工單位和設計單位交流，以及及時上傳施工進度。施工現場的傳感器、監測設備、施工設備等，需要連接BIM系統的數據庫，在施工現場數據更新后，BIM系統自動進行數據更新。

為了加強對施工流程的管理，各類構件都使用二維碼記錄構件信息，可以使用手機或者專用設備掃碼進行構件的識別，并將識別的構件BIM系統，實現施工現場工作人員逐一識別構件狀況上傳，確保BIM系統獲得構件的使用狀況。基于BIM系統的構件設計資料，應進一步加入構件生產廠家、入場時間、使用方向等信息，有助于管理人員開展每一塊構件的管理，并利用精細化管理提升施工的綠色水平。

5 BIM技術在施工期間的應用方法

5.1優化施工設計

5.1.1提升設計協同性

本工程設計人員依靠BIM數據平臺開展設計，方便各專業設計團隊基于同一個模型交流信息、設計進度，方便設計團隊針對建筑探討設計方法，確保所有設計團隊都能獲得不同方面更新的設計信息。設計團隊能夠充分了解工程施工的整體狀況，加強和現場施工人員交流，避免信息孤島問題。施工人員基于BIM平臺，和設計人員交流后，能夠對設計人員的意圖做出準確解讀，極大程度地保障了設計信息的一致性。在施工期間如果發現設計方案存在矛盾或者空間沖突，施工人員也能和設計人員之間及時溝通，針對存在的問題進行修改，保障施工順利進行[1]。

5.1.2虛擬仿真技術開展設計

為了能夠給施工提供良好的支持和基礎，設計人員會根據經驗預測施工的技術難度、工程施工狀況，并進行優化設計。例如，根據電氣系統結構進行模擬、分析和預測建筑的施工流程，確定建筑全生命周期的能耗，針對性進行優化設計，尋找最節能的設計方案。根據建筑設計方案，設計人員可以在設計過程中基于BIM系統進行模擬施工，確定工程的施工難度，解決由于設計缺陷所導致的建筑施工困難，實現工程設計的全方面優化[2]。

5.2預制構件生產管理

本工程的構件生產廠家也接入BIM系統，可以獲取構件模型信息，方便數控機械設備可以根據模型完成切割、點焊、鉆孔等工作，實現工程施工的自動化控制，有效保障設計的一致性，滿足對生產效率、進度方面的需求。工廠可以獲得建筑施工狀況，根據訂單工期、原料供應狀況進行庫存管理、生產順序控制、原料采購管理等工作，可以降低預制構件生產廠家的管理難度，還能減少過度生產、原材料不足導致的項目銜接問題。有效避免了建筑工程施工期間現場各類構件的堆積，強化了現場的綠色管理。

另外，利用BIM技術能夠完成工程量匯總計算，包括提供鋼筋生產、混凝土使用等工程量清單，方便開展對工程造價、預算的校核。如表 1所示，是部分工程預制構件的明細表，根據該表可以指導構件生產廠家生產，也有助于施工期間開展構件的管理工作。

結合BIM的出圖功能，可以深化對構件和工程的整體設計，提供更為細化的PC構件圖紙，輔助工程預制構件的生產工作[3]。

5.3施工現場管理

5.3.1碰撞檢查排查設計失誤

BIM軟件具有強大的碰撞檢查功能，可以直觀地了解設計失誤問題，提供更加直觀、精準的結果，可以獲得較高的檢測效率和質量，方便開展工程的成本控制。相對于傳統CAD圖紙，使用BIM技術的呈現效果更好，能夠對預制構件拼裝后的具體情況進行還原，及時發現存在的碰撞問題，從而避免在安裝中出現返工的情況。通過三維碰撞檢查，能夠確定鋼筋配置不合理的情況，檢查時搭建整體模型，可以發現不同位置構件之間的沖突，軟件能夠自動標記沖突位置，方便在施工之前進行優化設計[4]。

5.3.2施工質量控制

基于BIM建立的工程施工管理平臺可以實現對工程現場監測數據的匯總，將傳感器、監測設備獲得的監測結果在BIM模型上呈現，管理人員獲得施工現場數據的難度明顯降低，有助于優化工程施工現場的管理效果。在裝配式建筑施工中，節點灌漿施工是質量控制的難點，利用BIM系統，能夠讓管理人員更準確地了解節點灌漿施工的狀況，明確混凝土的硬化速度，確定各項數據是否符合設計要求。同時，根據檢測結果也能判斷建筑是否存在過大的變形，以便能盡早發現建筑的施工質量問題，及時采取措施展開糾正，防止問題進一步擴大化造成的成本增加。針對各類異常情況，系統能夠自動發出警告，方便管理團隊針對性開展控制工作[5]。

6結論

使用BIM技術開展裝配式建筑施工，實現了裝配式建筑施工的理念、模式革新，將自動化技術充分應用于建筑工程中，利用數據信息強化建筑參建單位之間的銜接、配合。為了進一步發揮BIM技術的優勢，還需要繼續探索技術應用方法，不斷優化技術應用模式，強化對施工現場細節控制，加強施工方、設計方、構件生產方之間的合作和信息溝通，強化對工程施工的流程控制，推動裝配式建筑施工水平提升，滿足社會對建筑行業綠色發展的需求。

參考文獻

[1]郭琳莉.BIM技術在裝配式建筑施工中的應用[J].住宅與房地產，2024（20）：71-73.

[2]畢思遠.BIM技術在裝配式建筑模塊化施工中的應用研究[J].房地產世界，2024（11）：143-145.

[3]毛云.綠色施工技術在裝配式建筑工程中的應用[J].磚瓦， 2022（09）：54-56.

[4]李德明，翁姍姍. BIM技術在預制裝配式建筑施工中的應用研究 [J].房地產世界，2022（15）：158-160.

[5]高帆.BIM技術在裝配式建筑施工中的應用研究[D].內蒙古科技大學，2022.