BIM技術在裝配式房屋建筑工程中的應用

1前言

BIM技術與裝配式建筑的結合，標志著建筑行業在質量控制、環境保護和工程進度管理方面邁出了重要一步。傳統的建造方法已無法滿足現代建筑行業的需求，而裝配式建筑以其獨特性為行業轉型提供了機遇。然而，裝配式建筑在施工環境、質量、工期和成本方面的優勢尚未完全展現，BIM技術的引入正是為了解決這些問題。

BIM技術的應用能夠顯著提升裝配式建筑的設計和施工效率，通過數字化模型整合大量數據信息，提高預制構件的效率與經濟性，滿足施工要求。在設計階段，BIM技術有助于減少構件規格多樣性，降低模具加工成本，并通過精確的數據參數調整，優化模型的簡潔性和直接性。此外，BIM技術在構件拆分、運輸和吊裝條件的分析中也發揮著重要作用，減少了人工繪制圖紙的工作量和錯誤率。

2工程概況

某項目公寓樓區域總建筑面積4.23萬平方米，其中地下1.2萬平方米。鑒于項目規模宏大，施工過程中需要考慮眾多影響因素，經過細致的成本效益分析后，決定采用預制混凝土結構作為主要施工方式。這種結構包括了多種預制組件，例如陽臺、樓板和樓梯等。然而，由于該建筑的外形設計為Y字形，存在許多特殊的位置，使得施工過程較為困難和復雜。為了提高施工質量，確保施工過程中能夠覆蓋所有細節，精確計算工程量，項目團隊決定采用BIM技術和其他輔助工具來管理整個施工過程。

3BIM技術及特點

3.1BIM技術

BIM技術是一種數字化的工程設計、施工和管理手段。該方法將建筑工程的規劃、運營、維護等各個環節的數據進行集成，從而達到信息共享與傳輸的目的。BIM技術的核心在于其動態變化的特性，模型在使用過程中會不斷更新和豐富，為用戶提供實時的數據支持。

BIM技術的應用范圍廣泛，它在建筑設計階段可以幫助設計師進行空間規劃、結構分析和材料選擇；在施工階段，可以優化施工流程，提高效率，減少資源浪費；在運營階段，則有助于設施維護、能源管理和安全管理。BIM技術的特點包括可視化、模擬性、優化性、可出圖性，這些特點使其在建筑設計、施工等領域得到廣泛應用。

BIM技術的優勢主要體現在提升設計效率、降低設計成本、增強系統協調性、提升設計質量、減少錯誤率等方面。隨著技術的發展，BIM技術正朝著標準化、智能化、自動化和跨界融合的方向發展，預計將在建筑與工程領域發揮越來越重要的作用。

3.2特點

可視化：BIM技術通過三維模型的形式呈現建筑物的設計和構造過程，使得項目參與者能夠直觀地理解和溝通設計意圖。這種可視化不僅用于效果圖展示，還能在項目設計、建造、運營過程中進行溝通、討論和決策，提升項目管控的科學化水平。

數據化：BIM技術將工程項目信息化，實現項目管理過程中海量數據的有效存儲、快速準確計算和分析。例如，通過BIM可以快速精確地進行工程量計算、對量等，從而提高管理效率，實現項目精細化和企業集約化管控。

協調性：BIM的協調性服務有助于解決項目全過程中的協調問題，包括勘探設計、環境適應和具體施工。BIM可以在建筑物建造前期對各專業的碰撞問題進行協調，生成解決方案，提升管理效率。

參數化：BIM技術使用參數化的模型，通過調整模型中的參數來快速修改和更新設計方案。這種靈活的參數化模型使得設計師能夠更容易地進行設計迭代和優化，加快設計過程中的決策速度和響應能力8。

可模擬性：BIM技術可以進行4D施工進度模擬、火災緊急疏散模擬、節能模擬、熱傳導模擬、光照模擬等。這有助于工程項目管理的優化，合理安排施工進度和控制項目成本，也有利于運營階段的緊急疏散時安全問題的管控。

4 BIM技術應用

4.1場地布置

利用BIM場布功能，實現了場地布局的3D可視化。本項目在利用傳統的靜態場布的基礎上，結合其自身的特性，對各環節中構件的進場、搬運、存儲等過程進行動態仿真，從而獲得最優布局方案，最大程度地解決空間狹窄問題。如果每個樓層都打算預先存儲一層建筑所需的墻體、板材等，根據構件的種類、型號和存儲需要，嚴格按比例模擬進場、吊裝和存儲（參見圖1）。在保證用地條件下，最大限度地利用土地資源，保證項目的順利進行。

細的優化，并與項目組密切協作，給出相應的改進意見。

為了減小所需的塔吊型號，對大型單體構件進行了進一步分解處理。而對質量較輕且分割過于分散的薄板，則采用組合方法，使零件的總數量得以降低。采取上述措施后，選用QTZ125型塔式起重機，既能適應工地的需要，又能提高吊裝效率，節約建設費用。

例如，14棟的PCGQ-1L板，其自重為4.179噸，需使用QTZ160型塔式起重機來完成。但是，由于該類型的壁板是單層的，因此，為一個壁板而增加塔式起重機的機型將會導致設備的利用率下降。在此基礎上，對該復合墻板進行了結構優化，將其分成了兩組，每組 1.7t ，分別為PCGQ-1L-2和PCGQ-1L-2。該方案不但能使QTZ125塔式起重機的規格降至QTZ125，還能使單臺塔式起重機每月節約5000元以上的租金。以5個月為周期，每年可節約10萬元（適用于4棟此類建筑）的租金，并大幅提高機器的使用效率。

4.2.2精裝修點位優化

在預制混凝土（PC）構件的制造過程中，由于構件類型繁多，而確保裝修階段水電安裝的精確度至關重要。因此，為了保證預埋盒與桁架筋之間的位置不會互相干涉，在制造前，必須仔細檢查各部件之間的碰撞情況（見圖2左邊）。另外，對精裝修戶型樣板進行了深化，對水電安裝點進行了準確的校驗：檢測預制板內的預埋箱、管道安裝位置與現澆混凝土的管道對齊，預留孔的位置不會對點位的精度造成影響（見圖2右邊）。采取了相應的措施，可防止后期由于鉆孔、切縫等工序所造成的附加費用的增加。通過這種細致的前期工作，能夠確保裝修階段的水電安裝既準確又高效，避免了不必要的施工調整和成本浪費。

4.2設計優化

4.2.1PC 構件優化拆分

在進行預制混凝土（PC）構件的初步設計拆分時，遇到了一些挑戰，包括部分構件重量過重和疊合板重量過輕、拆分過于零散的問題。這就造成了大量的塔式起重機的使用，同時也降低了建筑效率。針對上述問題，本文在建模的基礎上，對組件分解過程中的各個環節進行詳

4.3施工方案優化

4.3.1群塔設備優化

為滿足14棟建筑物的同時建設要求，計劃采用14座塔式起重機進行同步作業。針對高層建筑高度密集、樓層間距小的特點，設計了塔式起重機的安裝位置、高度及臂長。對群塔工作進行了動力學仿真，對群塔方案進行了合理的設計，采用QTZ125型塔式起重機，既能滿足工程需要，又能保證工程安全。

4.3.2懸挑腳手架優化

在對懸挑腳手架進行優化設計時，借鑒了以往的型鋼懸挑式腳手架的做法，這就需要在外墻板上做好預留孔洞。與現澆結構相比，預制式墻體在制作時要求預留孔洞，且要避免與灌漿套管及鋼筋混凝土柱的矛盾。因此，本項目以BIM為基礎，采用BIM技術對其進行三維深化設計，采用透視式施工仿真方法對其進行優化，以避免注漿套管與鋼筋混凝土之間的相互干涉。該方法不但使工程設計更加合理、可行，而且節約了工程造價。最后，由第三方檢驗機構進行了注漿質量檢驗，檢驗結果為 100% ，保證了工程的質量與安全性。

4.4BIM信息平臺應用

為進一步提升構件的制作與安裝精度，防止現場預制與施工進度不符，對構件進行全程跟蹤與管理，將構件一一歸類與編碼，并與生產企業合作，利用二維碼技術，實現構件生產、出廠、進場、安裝、灌漿等全過程的跟蹤與監測，提升構件存貨與施工管理水平，實現信息共享與高效交換。通過掃描二維碼，實現零件在服役的全過程記錄，并同步上傳到BIM平臺，與BIM模型及進度表結合，實現零件的生產備料、供應安排的實時參照，保證各零部件的工作情況，保證生產、安裝過程中不出現差錯。同時，企業也可以通過BIM平臺與模型進行組件的連接，通過實時更新每天的進度信息，對相關部件的產值進行自動的統計和分類。再加上平臺中各個部分的量化特征，可以對實際的進度和產值進行更準確的統計，并且將形象的進度以立體的方式展現出來，從而更好地幫助制定糾正措施，強化進度的精確管理。

5結論

BIM技術與裝配式建筑的結合為建筑行業帶來了革命性的進步。這種集成應用在設計、施工和項目管理中展現出顯著優勢，特別是在提高施工質量、節約成本和縮短工期方面。BIM技術通過數字化模型整合信息，優化預制構件設計，減少施工誤差，提升施工效率。它在構件拆分、運輸和吊裝分析中的作用尤為突出，可有效降低施工風險和成本。此外，BIM技術還促進了項目信息的透明化和協同工作，提高了項目管理的精確度和響應速度。總之，BIM技術在裝配式建筑中的應用不僅推動了建筑行業的現代化，也為實現可持續發展目標提供了有力支持。

參考文獻

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