BIM技術(shù)在裝配式建筑中的運用研究

閻文瑞 山西省建筑設計研究院有限公司

1 前言

BIM技術(shù)在裝配式建筑中的使用，不但能夠提升裝配式建筑施工的質(zhì)量和效率，同時也能夠盡可能的幫助施工單位減少施工成本，避免浪費現(xiàn)象，并提升施工效率，加快施工進度，也就能夠促使整個裝配式建筑行業(yè)得到更加良性的發(fā)展。由此可見，BIM 技術(shù)的應用價值在裝配式建筑設計中是多方面的，只是需要施工技術(shù)人員加強自身的BIM技術(shù)應用水平。

2 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)又被稱作建筑信息模型，是施工技術(shù)人員的輔助工具，其主要功能是可以利用信息數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個建筑模型，解決實踐中遇到的不同問題。將BIM 技術(shù)應用在裝配式建筑中，一方面可以實現(xiàn)對煩瑣、龐大的數(shù)據(jù)信息進行集中管理，另一方面可顯著提高信息共享效率。

BIM技術(shù)優(yōu)勢有以下幾點：（1）模擬化：BIM技術(shù)可對裝配式建筑的整個建設周期進行全方位模擬，以便相關(guān)技術(shù)人員進行監(jiān)督和及時解決問題，從而節(jié)約維修成本，有效優(yōu)化裝配式建筑整體的質(zhì)量。（2）可出圖性：BIM技術(shù)可利用模型進行評估試驗，以便根據(jù)問題及時改進工作，減少重復性、機械性的檢修工作，使預埋套管圖或管線綜合圖的出圖效率提升。（3）協(xié)調(diào)性：利用BIM技術(shù)模擬施工現(xiàn)場運行中的各個環(huán)節(jié)，使之相互配合、協(xié)調(diào)，避免后期操作中出現(xiàn)各種問題，節(jié)約經(jīng)濟成本投入的同時，也可促使裝配式建筑的整體效率顯著提升。（4）可視性：BIM技術(shù)的三維特點相比一般二維圖紙圖紙來說，精確性、可靠性和指導性更好，可以幫助相關(guān)技術(shù)人員有效掌握裝配式建筑的設計、施工、后期運行等各個階段的不同情況，使得整個裝配式建筑呈現(xiàn)出更好的施工效果。

3 裝配式建筑特點

相較于傳統(tǒng)鋼筋混凝土建筑以施工圖為導向，在現(xiàn)場進行澆筑的理念，裝配式建筑更注重構(gòu)件在工廠預制化生產(chǎn)，在現(xiàn)場進行構(gòu)件安裝組裝。在工廠按照所給的尺寸、材料等信息進行所需構(gòu)件的加工生產(chǎn)，也就是預制。裝配式建筑可以簡單地理解為：把建筑的各個組成構(gòu)件在施工作業(yè)現(xiàn)場點對點組裝而成的建筑。裝配式建筑相較于傳統(tǒng)建筑建造的優(yōu)勢在于：建造速度快，節(jié)省人工，而且BIM 技術(shù)的特性，如可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性、可優(yōu)化性及可出圖性等，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)建筑的可視化設計、數(shù)字化生產(chǎn)、精細化施工，還可以解決裝配式建筑發(fā)展中的管理問題。

4 BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應用

4.1 設計階段

在設計階段，傳統(tǒng)的CAD 在進行裝配式建筑制圖過程中無法同步整合信息，導致溝通容易出錯，只要有一部分發(fā)現(xiàn)錯誤，就要將所有圖紙分類進行重新檢查，一一更正。不僅費時費力，而且效率低下。在裝配式建筑中，BIM 技術(shù)要求將墻、柱、梁板等進行統(tǒng)一模型族庫的建立，這些族庫模型的建立有助于之后的整個設計過程的順利進行，節(jié)約時間。裝配式建筑借助BIM 技術(shù)建立模型，多方共享，聯(lián)合建造，實現(xiàn)多專業(yè)溝通交流；應用BIM技術(shù)的可視化功能，在構(gòu)建三維立體模型完成之后，可以使用漫游功能，對模型進行全方位模擬探查，可提前發(fā)現(xiàn)問題并修改，減少繁重的工作，節(jié)約時間和精力；建模完成后，在BIM技術(shù)中碰撞檢查，可更加全面地分析模型合理化設計，如有問題，只需調(diào)整，重新輸入?yún)?shù)即可重新生成。

例如，某裝配式建筑，建筑面積15000m2，建筑高度91m，地上30 層。結(jié)構(gòu)體系為裝配式鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，利用BIM技術(shù)進行模型設計。先進行相應族庫的建立，將所需要的構(gòu)件族事先建立好，如端柱、疊合梁、疊合板、預制樓梯，建立時確保每個族的參數(shù)輸入完整，包括材料信息、構(gòu)件尺寸、抹灰面層等的做法等。之后建立軸網(wǎng)標高，在每層的相應的位置插入與之相對的族元件。接著進行細部節(jié)點鋼筋碰撞，確保鋼筋連接。通過漫游我們可以還原整個模型的建立過程，給人以最直觀的感受。

4.2 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工中的應用

4.2.1 改善預制構(gòu)件中庫存與現(xiàn)場管理

因為在裝配式建筑設計的過程中，所能牽涉到的因素非常多，因此設計人員在進行設計時也需要考慮到不同因素所給裝配式建筑帶來的影響，并且深入分析這些因素對于裝配式建筑相關(guān)預制構(gòu)件生產(chǎn)的影響，預制構(gòu)件本身就需要利用非常多的資源才能夠進行相應的生產(chǎn)和儲存，所以如果在生產(chǎn)和儲存預制構(gòu)件的過程中這些資源出現(xiàn)問題，也就必然會有所浪費。結(jié)合實驗技術(shù)和RFID技術(shù)，就能夠更加有效的對預制構(gòu)件中的數(shù)據(jù)信息進行了解，并且盡可能的減少在預制構(gòu)件生產(chǎn)和儲存過程中的步驟，節(jié)省更多的成本，盡可能的避免資源浪費的情況。而除此之外，施工工作人員也可以利用RFID技術(shù)，提升在裝配式建筑中預支構(gòu)建的效率。

4.3 預制構(gòu)件生產(chǎn)階段

預制構(gòu)件的生產(chǎn)過程在整個裝配式建筑的生產(chǎn)過程中占有很大的比重，是實現(xiàn)裝配式建筑生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)，生產(chǎn)的預制構(gòu)件的準確性是后續(xù)裝配式構(gòu)件現(xiàn)場施工連接的重中之重。因此，在排除工廠建造之外，為了確保構(gòu)件生產(chǎn)加工信息的準確，工廠廠家要先從實現(xiàn)建立好的裝配式建筑BIM 模型中導出所需要的相應的構(gòu)件的尺寸信息及材料信息，根據(jù)所得的信息制定相應的生產(chǎn)計劃，并且及時和施工單位進行溝通，確保及時、有效地進行銜接工作。

為了確保施工過程中各單位的施工進度以及質(zhì)量，項目設計人員需要在裝配式建筑設計方案確定之后，將BIM 模型中包含的各種構(gòu)件配件信息與生產(chǎn)廠商進行共享，生產(chǎn)廠商根據(jù)獲得的產(chǎn)品的信息進行加工，實現(xiàn)構(gòu)件設計信息與生產(chǎn)信息的對接，提高生產(chǎn)過程中自動化水平和構(gòu)件生產(chǎn)效率。

4.4 運維階段

4.4.1 提升運行和維護設備管理水平

有效的結(jié)合BIM 技術(shù)和RFID 技術(shù)就能夠加強對于裝配式建筑中系統(tǒng)的維護，避免系統(tǒng)在運行的過程中出現(xiàn)突發(fā)情況，甚至影響到施工的結(jié)果。在建筑施工中最應該避免的就是可能會影響到施工結(jié)果的因素，因為，施工結(jié)果將會直接影響到建筑的安全性以及企業(yè)的收益。而如果能夠利用BIM技術(shù)創(chuàng)建信息資源庫，那么即使發(fā)生大火，消防人員也可以利用BIM技術(shù)定位火災的具體發(fā)生位置，再根據(jù)火災的具體情況實施明確的工作。在維護裝配式建筑以及其他設備時，施工人員必須利用別人的技術(shù)，了解更多與設備相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，根據(jù)設備的具體情況提升設備的維修水平。

4.4.2 在運行和維護階段中設備質(zhì)量與能耗管理分析

裝配式建筑管理人員可以利用RFID 技術(shù)獲取相關(guān)的市場廠家和安裝與輸入人員的具體信息，因此當設備或是構(gòu)件出現(xiàn)問題時，就可以及時的聯(lián)系市場廠家，對設備進行維護。這樣也能夠幫助企業(yè)快速的明確責任的范圍，當范圍得到了明確之后，企業(yè)也能夠在一定程度上降低成本，避免消耗，而且BIM技術(shù)也能夠幫助企業(yè)實現(xiàn)裝配式建筑的綠色運行和維護，甚至可以實時監(jiān)測建筑物中的材料消耗情況，根據(jù)材料消耗情況來做出具體的材料使用對策，處理嚴重的消耗問題。

5 BIM技術(shù)在裝配式建筑中的運用方案

5.1 構(gòu)建完善的信息模型

對于當代大型裝配式建筑工程施工管理工作來講，優(yōu)化BIM技術(shù)在裝配式建筑工程施工質(zhì)量管理中的應用方案，首先要構(gòu)建基于BIM技術(shù)的大型裝配式建筑工程項目群信息集成管理模型，將所有重要信息收集到模型之中，做好模型的分層設置工作。一般來講，模型核心是BIM 技術(shù)，核心外層（由內(nèi)到外模型第一層）是項目成本、3D幾何信息、施工進度、工程量清單、質(zhì)量維護信息、工程邏輯、人力需求、施工材料采購，第二層是立項、項目設計、項目啟動、項目組織、項目實施、項目評估、項目解散，第一層是大型裝配式建筑項目群、項目群和子項目群以及單個項目。其次，構(gòu)建基于BIM 技術(shù)的大型裝配式建筑工程項目群信息集成管理模型，必須確保所有項目信息的完整性、一致性和共享性。所謂項目信息的完整性是指要將所有項目信息和工程邏輯關(guān)系納入模型之中；信息一致性則要求為信息輸入、信息處理、信息分析和信息輸出建立統(tǒng)一的標準，完善信息源管理，確保輸入與輸出信息的一致性；信息共享性要求促進不同專業(yè)、不同組織和不同系統(tǒng)的信息共享。

5.2 設計精確的施工圖紙

建筑企業(yè)應正確運用BIM技術(shù)的三維建模功能和圖紙整合功能精確設計三維施工圖紙，不斷增強圖紙的可視性效果，將直觀化圖紙呈現(xiàn)給施工技術(shù)人員。與此同時，設計師應注意將大型裝配式建筑工程項目群的分部分項建筑工程項目設計所需要的材料直接標注在直觀化圖紙與模型中，以便于施工技術(shù)人才、采購人員和供料管理人員了解用料狀況。需要注意的是，初步完成圖紙設計作業(yè)后，必須做好技術(shù)交底工作，審核通過后，圖紙方能使用于裝配式建筑工程項目施工建設中。

5.3 運用BIM技術(shù)加強工程造價管理

運用BIM 技術(shù)加強建筑工程造價管理工作，需要將該技術(shù)貫穿于裝配式建筑工程項目設計組織、項目決策、施工與竣工等階段。通常，在裝配式建筑工程項目設計組織階段，造價管理人員應著手制定基于BIM技術(shù)的裝配式建筑工程項目設計管理方案，對所有信息資源進行整合、分析與利用。為相關(guān)管理工作開展提供參考信息，并在數(shù)據(jù)共享平臺的配合作用下，處理好項目設計中的細節(jié)問題，使得其設計過程能夠處于可控狀態(tài)，確保裝配式建筑工程項目實踐中的設計管理狀況良好性。在項目決策階段，應注意制定完善的決策方案，確保造價管理制度能得以順利落實。在施工階段，應充分利用BIM技術(shù)搭建造價信息管理平臺，及時了解施工信息，根據(jù)施工狀況和信息分析結(jié)果采取科學措施控制造價力度與施工成本，處理好突發(fā)性變更問題。進入竣工階段后，造價管理人員應做好所有造價信息核對工作與計價管理工作，整合一切有價值的信息，不斷提升竣工時期的裝配式建筑工程項目造價管理效果。

6 結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展以及城市化程度的推進，我國的建筑行業(yè)也迅猛發(fā)展。2016年2月國務院就有關(guān)裝配式建筑的相關(guān)事宜發(fā)表了《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導意見》；2017年3月住建部制定方案、辦法，要求全盤推進裝配式建筑發(fā)展。在裝配式建筑設計過程中應用BIM 技術(shù)，構(gòu)建建筑的三維立體模型，全方位展示建筑的整體風貌，檢驗建筑設計的合理性，在開展施工工作前調(diào)整和確定好方案，減少施工的壓力，提高建筑質(zhì)量。