BIM技術(shù) 在裝配式建筑中的應(yīng)用

辛蕾

近年來，隨著我國(guó)國(guó)內(nèi)建設(shè)速度不斷提高，工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，對(duì)建筑工程的要求越來越高；裝配式建筑因其工業(yè)化制做，施工速度快，施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)環(huán)境影響小等特點(diǎn)，近年來備受矚目，已成為發(fā)展的必然；而BIM 技術(shù)由于其精準(zhǔn)、直觀、后期便于管理等優(yōu)點(diǎn)，在裝配式工程中利用BIM 進(jìn)行設(shè)計(jì)施工及后期管理得到了關(guān)注，將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑施工設(shè)計(jì)中已成為必然趨勢(shì)。

進(jìn)入21 世紀(jì)開始，隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷提高，人民生活越來越富足，對(duì)交通等基礎(chǔ)設(shè)施及住房的要求也越來越高，我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)及房地產(chǎn)行業(yè)得到快速發(fā)展，對(duì)建筑行業(yè)的要求也越來越高。隨著建筑行業(yè)不斷地發(fā)展，傳統(tǒng)建筑施工管理制度不夠完善，施工過程中勞動(dòng)力需求大，人力因素占主導(dǎo)位置，效率較低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重等缺點(diǎn)越來越突出，已成為發(fā)展的制約因素。隨著科技的不斷進(jìn)步及工業(yè)化生產(chǎn)的全面發(fā)展，裝配式建筑因工業(yè)化制造，安裝效率高，節(jié)約人力成本等優(yōu)點(diǎn)受到了重視，BIM 作為可以全程參與設(shè)計(jì)施工及后期管理的全過程軟件，因其集成屬性，能夠?qū)⒔ㄖ捌谠O(shè)計(jì)，建設(shè)過程中結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、售價(jià)、材料等各方面信息進(jìn)行同時(shí)收集和整理，用于后期運(yùn)營(yíng)管理，故裝配式與BIM 結(jié)合的建筑工程已成為現(xiàn)在建筑行業(yè)的主要趨勢(shì)。

一、BIM 技術(shù)

BIM 是建筑的信息化模型，是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，建立起三維的建筑模型，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。它具有信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、 可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性八大特點(diǎn)。它不是簡(jiǎn)單地將數(shù)字信息進(jìn)行集成，而是一種數(shù)字信息的應(yīng)用，并可以用于設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)字化方法。隨著國(guó)內(nèi)建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展，BIM 已經(jīng)初步應(yīng)用于建筑工程行業(yè)并彰顯了其巨大的商業(yè)價(jià)值，但目前BIM的應(yīng)用現(xiàn)狀，還存在很大的局限性，BIM 引領(lǐng)的建筑工程領(lǐng)域的革命所應(yīng)創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益只是冰山一角。國(guó)內(nèi)不少具有前瞻性與戰(zhàn)略眼光的工程類企業(yè)開始思考如何應(yīng)用BIM 技術(shù)來提升項(xiàng)目管理水平與企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。BIM 技術(shù)應(yīng)用的最大價(jià)值就是在于打通建筑的全生命周期。這種方法支持建筑工程的集成管理環(huán)境，可以使建筑工程在其整個(gè)進(jìn)程中顯著提高效率、大量減少風(fēng)險(xiǎn)。

二、BIM 技術(shù)在裝配式建筑前期階段的應(yīng)用

較傳統(tǒng)建筑工程設(shè)計(jì)施工及后期運(yùn)營(yíng)相比，裝配式建筑工程的設(shè)計(jì)、施工及后期運(yùn)營(yíng)管理的要求更為精細(xì)，在設(shè)計(jì)階段因其構(gòu)件工廠制作要求設(shè)計(jì)對(duì)各部位確放樣、準(zhǔn)確出圖，避免后期安裝節(jié)點(diǎn)無法綁扎澆注，設(shè)備孔洞對(duì)位不準(zhǔn)無法安裝；在施工階段要求對(duì)構(gòu)件進(jìn)行準(zhǔn)確編號(hào)，對(duì)安裝順序及安裝步驟準(zhǔn)確無誤，避免構(gòu)件損傷、對(duì)接不精準(zhǔn)、節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量低等問題造成工作反復(fù)、延誤工期及工程質(zhì)量差；在后期運(yùn)營(yíng)管理過程中，需要設(shè)計(jì)施工資料準(zhǔn)確完整，便于維護(hù)，避免因資料不準(zhǔn)確造成后期維修困難，管理混亂。因裝配式建筑的上述特點(diǎn)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工及后期運(yùn)營(yíng)管理模式在裝配式建筑中漏洞百出問題不斷，尋求有效的解決辦法迫在眉睫。BIM 因全專業(yè)信息化全過程三維實(shí)體模擬的特點(diǎn)成為解決裝配式建筑各方面問題的關(guān)鍵。

在前期設(shè)計(jì)及施工準(zhǔn)備階段采用BIM 技術(shù)成為后期實(shí)施過程的關(guān)鍵。

在設(shè)計(jì)階段全專業(yè)（建筑、結(jié)構(gòu)、裝修及設(shè)備專業(yè)）將設(shè)計(jì)圖紙依次導(dǎo)入同一個(gè)BIM 平臺(tái)建立設(shè)計(jì)階段三維模型，可以有效直觀的反映結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件拆裝大小是否合適，拼裝位置是否合理，構(gòu)件在拼裝節(jié)點(diǎn)處鋼筋等部件是否沖突影響安裝，設(shè)計(jì)圖中設(shè)備留洞是否準(zhǔn)確，各設(shè)備專業(yè)管線洞口是否沖突，線路走向是否合理，建成后是否合理使用是否方便等實(shí)際問題，避免后期現(xiàn)場(chǎng)無法實(shí)施。

在施工準(zhǔn)備階段，由于設(shè)計(jì)階段已建立了BIM 模型，構(gòu)件加工工廠在設(shè)計(jì)模型及設(shè)計(jì)圖紙的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行準(zhǔn)確拆分，精確放樣各構(gòu)件尺寸及部件尺寸，大大提高了放樣速度及精度，方便工廠構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化制作，避免材料浪費(fèi)。

施工準(zhǔn)備階段，在同一BIM 平臺(tái)上對(duì)不同專業(yè)的施工過程進(jìn)行模擬，對(duì)諸多施工節(jié)點(diǎn)中可能發(fā)生的情況，對(duì)構(gòu)件的吊裝順序、拼裝次序、拼裝節(jié)點(diǎn)連接次序，溝槽管洞位置、設(shè)備管線及設(shè)備的安裝順序安裝位置等進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，在施工前將可能存在的問題解決，對(duì)可能存在的問題進(jìn)行預(yù)判并給出合理有效的處理方法，大大提高了施工速度保證施工質(zhì)量。對(duì)拼裝過程進(jìn)行模擬，還原施工全過程，能有效合理編制施組，調(diào)配施工機(jī)械和人員，有效提高勞動(dòng)效率及施工過程中的耗損，減少了重復(fù)施工，大大提高了人員機(jī)械的利用率，節(jié)約成本；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)拼裝節(jié)點(diǎn)及設(shè)備安裝的模擬及材料設(shè)備的更新能夠有效避免施工過程中材料的耗損，減少或避免廢棄工程的產(chǎn)生，有效節(jié)約成本提高經(jīng)濟(jì)效益，還能有效保護(hù)環(huán)境減少施工過程中噪聲、揚(yáng)塵及建筑垃圾的污染，實(shí)現(xiàn)效益與環(huán)境和諧發(fā)展。

三、構(gòu)件管控工作中BIM 技術(shù)的應(yīng)用

建筑工程中混凝土構(gòu)件的質(zhì)量對(duì)工程整體質(zhì)量有重要影響，關(guān)系到整個(gè)工程的安全性，根據(jù)相應(yīng)《指導(dǎo)意見》的要求應(yīng)保證裝配式建筑工程的生產(chǎn)和質(zhì)量安全。BIM 技術(shù)以及RFID 技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用起到至關(guān)重要的作用。RFID 技術(shù)為無線電頻率識(shí)別技術(shù)，通過對(duì)該技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可以使工程構(gòu)件的各方面信息及時(shí)有效地傳遞，通過BIM 技術(shù)對(duì)各項(xiàng)相關(guān)信息進(jìn)行整合，使裝配式工程各部位構(gòu)件的質(zhì)量和進(jìn)度得到及時(shí)有效的控制，有利于相關(guān)工作人員對(duì)構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、安裝等各個(gè)過程進(jìn)行及時(shí)追溯。在裝配式建筑的施工過程中，預(yù)制構(gòu)件的儲(chǔ)存狀況會(huì)在一定程度上影響構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)配效率，通過RFID和BIM 兩項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合，施工人員可以由構(gòu)件出廠之后開始，對(duì)構(gòu)件的存放環(huán)境及存放位置進(jìn)行合理選擇，可以有效縮短構(gòu)件運(yùn)輸距離，從而提升施工效率和降低人員工作強(qiáng)度。以此技術(shù)為基礎(chǔ)，在施工過程中，工作人員可以將構(gòu)件的名稱、規(guī)格以及安裝位置等信息，全部使用RFID 標(biāo)簽進(jìn)行記錄，并使用BIM 技術(shù)對(duì)其安裝位置的合理性進(jìn)行判斷，若發(fā)現(xiàn)問題，可以及時(shí)有效地采取合理的措施進(jìn)行處理。

四、施工進(jìn)度管理中對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用

相對(duì)于傳統(tǒng)的建筑施工模式，裝配式建筑工程更能夠體現(xiàn)出效率高、工期短的特點(diǎn)。裝配式建筑中科學(xué)合理的控制進(jìn)度管理工程，能有效縮短工期并降低成本。為此，為了保障裝配式建筑工程的工期合理，可以通過應(yīng)用BIM 技術(shù)模擬施工過程制定合理的施工計(jì)劃，高效的編制施工組織，安排施工流程，同時(shí)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)備監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度科學(xué)合理的調(diào)整及管控。

施工過程中，首先應(yīng)對(duì)建筑物各部位構(gòu)件相關(guān)工作進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，保證運(yùn)輸、儲(chǔ)存、吊裝、裝配工作的有序性，同時(shí)對(duì)各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵部位開展施工模擬，制定科學(xué)合理的施工計(jì)劃。BIM 技術(shù)在此過程中的合理應(yīng)用，可以將施工計(jì)劃細(xì)化至各工作環(huán)節(jié)、各工作面，使材料消耗情況、設(shè)備應(yīng)用情況以及勞動(dòng)力消耗情況有效地反映到各個(gè)控制階段。

綜上所述，通過應(yīng)用BIM 技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度管理工作的信息化，使制定的管理措施能夠在現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)整中得以高效體現(xiàn)，而預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸存儲(chǔ)工作仍然在一定程度上存在人員、材料、設(shè)備周轉(zhuǎn)不合理的情況，還應(yīng)使用BIM 技術(shù)對(duì)構(gòu)件運(yùn)輸存儲(chǔ)等工程相關(guān)工作進(jìn)行研究調(diào)整，使工作人員能夠更加清晰有效地對(duì)施工場(chǎng)地中各方面實(shí)情時(shí)況全年掌握，以實(shí)際情況為基礎(chǔ)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行合理布置，促使施工現(xiàn)場(chǎng)各方面材料、設(shè)備的周轉(zhuǎn)效率得到提升，進(jìn)而提高工程的效率及質(zhì)量。

五、材料供應(yīng)方面對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用

在裝配式建筑工程中，因其工程構(gòu)件體量大數(shù)量多，對(duì)材料的種類和消耗量也相對(duì)較大，合理地控制材料質(zhì)量，在整個(gè)實(shí)施過程中合理控制材料的利用率及消耗率，可以有效地節(jié)約成本提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。通過BIM 技術(shù)對(duì)各施工階段中的材料消耗情況進(jìn)行量化的分析和實(shí)時(shí)反映，對(duì)材料質(zhì)量進(jìn)行及錄入，對(duì)過程中材料庫存數(shù)量的統(tǒng)計(jì)和掌握，有利于對(duì)材料進(jìn)行統(tǒng)籌調(diào)配，從而對(duì)材料的供應(yīng)計(jì)劃進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整，保障施工現(xiàn)場(chǎng)的材料供應(yīng)，合理控制材料的消耗量與庫存量，減少材料損耗，避免過度囤積，實(shí)現(xiàn)節(jié)約施工成本的目的。

六、結(jié)語

綜上所述，將BIM 技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑工程之中，是建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，從項(xiàng)目立項(xiàng)開始便使用BIM 技術(shù)建立完善的數(shù)據(jù)庫并將其應(yīng)用于整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工及運(yùn)營(yíng)管理的全過程，可以精確地完成設(shè)計(jì)，合理地制定工期，高效地完成建設(shè)，有效地運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)精致、節(jié)約、高效、環(huán)保的建筑工程。