裝配式建筑工程施工過程中BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

陳 亮

(江蘇新鐵人建設(shè)有限公司，江蘇 鹽城 224000)

1 相關(guān)概念界定

1.1 裝配式建筑的特點(diǎn)

1.1.1 施工裝配化

在裝配式建筑中，許多構(gòu)件都是在生產(chǎn)車間內(nèi)進(jìn)行的，采用工廠流水線生產(chǎn)能夠提高工作效率，簡化現(xiàn)場的施工過程，減少噪音。在廠房內(nèi)直接制造構(gòu)件，保溫板等也可在廠房內(nèi)同時(shí)加工，既能確保建筑的保溫隔熱性能，又能保障裝飾工程的質(zhì)量[1]。

1.1.2 設(shè)計(jì)多樣化

傳統(tǒng)住宅的房間布局比較固定，無法在空間上進(jìn)行靈活分布。裝配式建筑在設(shè)計(jì)上具有較大的靈活性，可以很好地解決傳統(tǒng)建筑項(xiàng)目的缺陷。通過裝配式住宅，可以將室內(nèi)空間進(jìn)行分區(qū)，使住宅的居住環(huán)境更加舒適。

1.1.3 系統(tǒng)化和集成化

在裝配式結(jié)構(gòu)中，每個(gè)環(huán)節(jié)都要緊密協(xié)作，確保工作人員協(xié)調(diào)一致才能順利進(jìn)行。裝配式建筑具有系統(tǒng)、一體化的特點(diǎn)，這就使得它可以合理的利用各種資源，提高工程質(zhì)量，為相關(guān)部門節(jié)約投資，提高經(jīng)濟(jì)效益，圖1裝配式建筑建造流程。

圖1 裝配式建筑建造流程

1.2 BIM的概念和優(yōu)勢

1.2.1 BIM技術(shù)的概念

BIM，也就是“建筑信息模型”，其應(yīng)用了最新、最尖端的建筑軟件設(shè)計(jì)思想，“建筑信息”是對(duì)建筑工程空間和工程設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)，而“模型”則是在工程開工前，對(duì)工程過程進(jìn)行描述、施工工作仿真，這是由于BIM技術(shù)可以事先知道工程的設(shè)計(jì)狀況，被稱為“一種基于多個(gè)學(xué)科合作的建筑生命周期的信息模型”。因此，BIM設(shè)計(jì)是一種綜合、信息化的設(shè)計(jì)模型，它包括整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與建模、建筑的數(shù)字化建模、項(xiàng)目的整個(gè)生命周期的管理，能將建筑在施工中的狀況完全展現(xiàn)出來，讓施工人員對(duì)工程的具體規(guī)劃、目標(biāo)、成果、時(shí)間預(yù)算等有清晰的認(rèn)識(shí)。

BIM需要依賴于相關(guān)設(shè)計(jì)軟件來完善， 其中包含了大量的數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)思想，因此BIM需要依賴于最新的信息技術(shù)，能夠有效處理海量的圖片和文檔。并且在設(shè)計(jì)時(shí)，各個(gè)行業(yè)都有自己的規(guī)則，并由電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和共享，在整個(gè)建設(shè)生命周期中，設(shè)計(jì)者運(yùn)用 BIM技術(shù)將各種信息進(jìn)行集成，并將其獨(dú)立處理，從而降低建設(shè)成本，提高工程質(zhì)量以及工作效率，BIM技術(shù)的特征如圖2。

1.2.2 BIM技術(shù)的優(yōu)勢

(1)覆蓋面廣 BIM技術(shù)在施工項(xiàng)目中的運(yùn)用，能夠?qū)?xiàng)目進(jìn)行從設(shè)計(jì)到完工的全方位監(jiān)控，使業(yè)主、施工方和設(shè)計(jì)方能夠?qū)崟r(shí)掌握項(xiàng)目進(jìn)展情況，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，與業(yè)主、施工方、設(shè)計(jì)方進(jìn)行交流，達(dá)到共同參與的目的。

圖2 BIM技術(shù)的應(yīng)用特征

(2)可視化強(qiáng) 隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)建筑的需求不斷提高，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已無法適應(yīng)多樣化的發(fā)展。BIM技術(shù)是一種三維圖像，相比于傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)，其圖像更清晰，也更容易讓設(shè)計(jì)者對(duì)空間的要求變得更低。

(3)模擬性強(qiáng) 如果出現(xiàn)突發(fā)事件需要進(jìn)行緊急撤離，或是為大樓提供空氣流通，BIM技術(shù)可以通過對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)分析，以便在最短時(shí)間內(nèi)解決問題。BIM技術(shù)在這一領(lǐng)域具有無可替代的優(yōu)越性。

2 裝配式建筑工程施工過程中BIM技術(shù)應(yīng)用問題

2.1 設(shè)計(jì)與生產(chǎn)、施工的脫節(jié)

盡管裝配式建筑在我國起步較晚，但是由于其安全、節(jié)約等特點(diǎn)，在國內(nèi)的發(fā)展速度相對(duì)較快，而與傳統(tǒng)建筑相比，裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑相比存在很大差異，因此在實(shí)際應(yīng)用中往往會(huì)受到一定影響。另外，由于預(yù)制件大規(guī)模生產(chǎn)，而人們的審美要求也在不斷變化，一件預(yù)制件會(huì)給人帶來審美疲勞，而且生產(chǎn)廠家的資質(zhì)、工藝、設(shè)備等方面的問題，導(dǎo)致預(yù)制件的質(zhì)量與生產(chǎn)質(zhì)量有很大差距，存在著質(zhì)量不合格、設(shè)計(jì)不合理、模具利用率低下等問題[2]。

2.2 BIM建模成本高利用率低

BIM建模是一種非常消耗人工的方法，雖能在不同施工工藝中得到廣泛應(yīng)用，但是就國內(nèi)目前情況來看，BIM模型僅僅是在一定時(shí)間內(nèi)被運(yùn)用，并沒有將其真正的價(jià)值完全發(fā)揮出來，從而導(dǎo)致投資與效益的不成比例，不但增加了成本，也增加了員工的勞動(dòng)能力。另外，還有一些公司，將現(xiàn)有的預(yù)制件深化設(shè)計(jì)圖制作成BIM模型，只做3D演示和推廣，不僅耗費(fèi)了大量的人力和財(cái)力，而且還不能完全利用BIM模型的功能。

2.3 BIM軟件間數(shù)據(jù)的交互性差

BIM技術(shù)可以在建筑設(shè)計(jì)、施工等各個(gè)環(huán)節(jié)中得到廣泛應(yīng)用，因?yàn)椴煌┕るA段所涉及的專業(yè)不同，所用的軟件也不盡相同，盡管 BIM軟件對(duì)外宣稱可以通過IFC、 API等格式與其它BIM軟件進(jìn)行交互，但是在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)遇到某些結(jié)構(gòu)不能推導(dǎo)的問題，從而造成數(shù)據(jù)丟失、無法辨認(rèn)等問題，既浪費(fèi)了工作人員的時(shí)間，又影響了信息的精確傳遞。

3 裝配式建筑工程施工過程中BIM技術(shù)應(yīng)用對(duì)策

3.1 上下游產(chǎn)業(yè)鏈的整合優(yōu)化

BIM的應(yīng)用要真正實(shí)現(xiàn)，必須要有設(shè)計(jì)、制造等多個(gè)部門的密切配合，建立BIM的標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)，并在各個(gè)部門分工明確、協(xié)調(diào)一致的基礎(chǔ)上，保證BIM技術(shù)的順利實(shí)施。一般來說，大型建筑公司都有自己的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工部門，通過長期合作很容易建立起良好的協(xié)作關(guān)系，再加上大型設(shè)計(jì)院、預(yù)購件生產(chǎn)廠家和施工方的協(xié)作，可以極大提升模具的使用效率，降低生產(chǎn)成本的壓力，并且通過上下游的協(xié)作，讓組裝產(chǎn)品更加適合大眾審美。

3.2 BIM軟件間數(shù)據(jù)的可交互性

BIM軟件在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和兼容方面存在很大困難，BIM軟件的交互性較差，對(duì)工程的正常運(yùn)營造成了很大影響，但是這也促進(jìn)了BIM公司的產(chǎn)品多樣化。在BIM軟件的選用上，要做到細(xì)節(jié)可控制，軟件成系統(tǒng)，讓設(shè)計(jì)者根據(jù)自己的意愿改變?cè)O(shè)計(jì)空間。軟件整合系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的無縫傳輸，提高信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性，加速技術(shù)人員的交流與配合。

3.3 綜合型高級(jí)技術(shù)人員的協(xié)調(diào)運(yùn)作

組裝工程涉及到各行各業(yè)，所以對(duì)工人的要求也很高， 他們不但可以使用BIM軟件，還可以將現(xiàn)有的圖紙轉(zhuǎn)化為3D模型，但單靠個(gè)人無法完成，必須要有技術(shù)團(tuán)隊(duì)的協(xié)作，根據(jù)現(xiàn)場的施工技術(shù)和預(yù)制件的組裝過程來建立BIM模型， 并對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，并與高層技術(shù)人員進(jìn)行溝通，保證工程的順利進(jìn)行。

4 裝配式建筑工程施工過程中的BIM技術(shù)應(yīng)用

4.1 在裝配式建筑施工數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

從BIM技術(shù)在裝配式建筑工程中的運(yùn)用可以看出，BIM技術(shù)對(duì)推進(jìn)工程進(jìn)度、提升工程質(zhì)量具有重大意義。BIM技術(shù)雖然不能全面發(fā)現(xiàn)施工過程中出現(xiàn)的各種問題，但也能夠?qū)υO(shè)計(jì)和施工過程中所出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測，從而保證工程的精度，因此必須充分利用BIM技術(shù)。在項(xiàng)目安排上，首先要對(duì)項(xiàng)目的規(guī)劃組織進(jìn)行優(yōu)化，再按照施工圖紙進(jìn)行合理布局，使BIM模型的功能得到最大程度發(fā)揮，再根據(jù)BIM技術(shù)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行有效的監(jiān)控與管理，并對(duì)模型中出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行修正，既保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，又可以有效降低由于施工過程中出現(xiàn)問題而導(dǎo)致的設(shè)計(jì)更改。

4.2 BIM技術(shù)在施工準(zhǔn)備階段的應(yīng)用

組裝房屋的建造過程比傳統(tǒng)建筑要簡單得多，但其精度和技術(shù)含量卻要高得多，任何一個(gè)零件的擺放和順序出現(xiàn)問題，都會(huì)給工程帶來不可預(yù)知的后果。如果預(yù)制件在安裝時(shí)出現(xiàn)問題，按常規(guī)方法無法解決，就必須進(jìn)行再加工，但反復(fù)的加工會(huì)讓組裝結(jié)構(gòu)的低成本優(yōu)勢不能得到充分發(fā)揮。所以，BIM技術(shù)在裝配施工中的應(yīng)用，可以將所有數(shù)據(jù)都錄入到軟件中，并以3D模型顯示，這樣就可以清楚看到產(chǎn)品和材料之間的矛盾和問題，并對(duì)出現(xiàn)的問題做出相應(yīng)處理。在前期施工中，BIM技術(shù)是一種很好的應(yīng)用方法，其可以將各種專業(yè)的工程項(xiàng)目放入一個(gè)統(tǒng)一的BIM模型中進(jìn)行仿真，從而能夠更早發(fā)現(xiàn)問題所在。由于組裝結(jié)構(gòu)的施工要求很高，因此在關(guān)鍵施工階段，可以安排專門人員進(jìn)行施工，利用BIM技術(shù)可以顯示出關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)，便于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后，基于BIM模型的最后展示結(jié)果，提前制訂施工方案和施工工藝，保證了后續(xù)工作的順利進(jìn)行。

4.3 構(gòu)件生產(chǎn)階段的應(yīng)用

組件制造是裝配式建筑的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的先決條件。在預(yù)制件的制造中，采用BIM技術(shù)，可以簡化構(gòu)件的制造流程，使零件的制造符合圖紙要求，從而減少零件的無效制造。目前，制造零件普遍采用的是CNC，通過這種技術(shù)的仿真和運(yùn)算，可以獲得更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，便于有關(guān)部門的設(shè)計(jì)將科學(xué)的設(shè)計(jì)方案錄入到機(jī)器中，有利于制造商進(jìn)行批量生產(chǎn)，同時(shí)也能確保構(gòu)件的質(zhì)量，進(jìn)而保障組裝施工的質(zhì)量。通過BIM技術(shù)，將Revit生成的圖形和模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)連接，只要某個(gè)人對(duì)某一部分進(jìn)行了更改，那么與之相關(guān)的圖紙就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行更新，從而降低了人力的重復(fù)工作。并利用其自動(dòng)分類統(tǒng)計(jì)對(duì)其進(jìn)行快速的工程量分析，每一次變更其變動(dòng)費(fèi)用都會(huì)自動(dòng)更新，更利于成本的控制和執(zhí)行。

4.4 安裝階段的應(yīng)用

構(gòu)件的裝配質(zhì)量直接關(guān)系到工程的最終質(zhì)量。在裝配時(shí)，由于有關(guān)人員不了解具體的安裝程序，或是本身工作的疏忽，致使最后出現(xiàn)裝配質(zhì)量問題，甚至危及到自己的生命。在安裝時(shí)，要求安裝人員具有一定的專業(yè)技術(shù)， 因此有關(guān)部門要加強(qiáng)培訓(xùn)，提高自身專業(yè)技術(shù)，以確保安裝質(zhì)量的有效性。利用BIM技術(shù)， 可以對(duì)施工過程進(jìn)行仿真，使設(shè)計(jì)、施工等人員相互溝通，有利于施工的順利進(jìn)行。目前，BIM技術(shù)正逐步向5D模型轉(zhuǎn)變，其可以使裝配式建筑的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確， 在設(shè)計(jì)和施工過程中也能得到更好的控制。

5 結(jié) 語

綜上所述，將BIM技術(shù)引入到裝配式建筑中，能提高施工效率，加強(qiáng)施工質(zhì)量。盡管組裝房屋最近幾年才興起，但其效果還是十分顯著的。通過對(duì)傳統(tǒng)項(xiàng)目的分析，提出了一種新型的裝配式施工方法，即：簡化了施工過程、縮短了施工工期、提高了工程質(zhì)量，而BIM技術(shù)則可以收集、分析各種項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，對(duì)項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行仿真，從而為項(xiàng)目的設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)者提供參考。