BIM技術(shù)在裝配式建筑工程施工中的應(yīng)用探究

周亮

（中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所，上海 201800）

現(xiàn)如今社會發(fā)展迅速飛快，同時科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進程更是呈指數(shù)級加速，裝配式建筑工程施工不僅能夠滿足當前社會的實際需求，還能充分體現(xiàn)出建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的趨勢。BIM技術(shù)，能實現(xiàn)在施工過程中各種信息的收集，有效的提升信息的收集效率，同時通過對信息的合理整合，實現(xiàn)信息可視化。在建設(shè)領(lǐng)域中應(yīng)用BIM技術(shù)的項目越來越多，將BIM技術(shù)使用到裝配式建筑施工中，能借助BIM技術(shù)的信息技術(shù)上的優(yōu)勢，能明顯的提升施工效率、提高施工順序性、從而進一步提升施工質(zhì)量和施工安全的可靠性，為項目的順利開展提供保障?；谶@種三維可視化的優(yōu)勢，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對動態(tài)信息的有效收集，同時還能將現(xiàn)場場景模擬化，有利于參建各方進行實時管理。兩者結(jié)合能更好的實現(xiàn)裝配式建筑優(yōu)勢，對于推進裝配式工程的發(fā)展有著重要的意義。

1 裝配式建筑與BIM技術(shù)的概述

1.1 裝配式建筑概述

裝配式建筑主要是將需要使用的預(yù)制構(gòu)件在工廠中進行加工生產(chǎn)，使用的時候運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行吊裝拼接。采用這種方式進行施工是在設(shè)計圖紙的基礎(chǔ)上，根據(jù)施工的實際需求深化設(shè)計、選擇適合的預(yù)制配件，提前將需要的構(gòu)配件在工廠里加工制作出來，并且按照相關(guān)的要求將這些構(gòu)配件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，然后使用適合的施工工藝進行安裝。

采用裝配式建筑施工能夠提高現(xiàn)場機械化施工程度，有效的降低了施工人員的工作強度，減少了現(xiàn)場施工人員的配置，在提高用工產(chǎn)出比率的同時也降低了工人工資的支出，并且由于施工效率的提升，進而在項目投資效益也方面發(fā)揮著重要的作用。

隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化深入發(fā)展，水資源需求將在較長一段時期內(nèi)持續(xù)增長，加之全球氣候變化影響，水資源供需矛盾將更加尖銳，我國水資源面臨的形勢將更為嚴峻。解決我國日益復(fù)雜的水資源問題，實現(xiàn)水資源高效利用和有效保護，根本上要靠制度，靠政策，靠改革。根據(jù)水利改革發(fā)展的新形勢新要求，在系統(tǒng)總結(jié)我國水資源管理實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，2011年中央1號文件和中央水利工作會議明確要求實行最嚴格水資源管理制度，確立水資源開發(fā)利用控制、用水效率控制和水功能區(qū)限制納污“三條紅線”，從制度上推動經(jīng)濟社會發(fā)展與水資源水環(huán)境承載能力相適應(yīng)。

采用裝配式建筑施工，構(gòu)配件相當于標準件產(chǎn)品，構(gòu)件質(zhì)量能得到更好的控制。

土壤和植被的反射率與水分的波譜反射率相關(guān)性很大[14]。健康植物在1 450 nm與1 900 nm處有一個明顯吸收谷，該吸收谷主要針對葉片含水量，因此，作為垂直干旱指數(shù)、溫度植被干旱指數(shù)的主要計算依據(jù)（圖2）。

采用裝配式建筑施工，由于構(gòu)配件的加工制作是跟工程實體配套同步進行的，縮短了項目總體進度計劃時間，同時也能減少了對應(yīng)的各項開支。

PLCε沉默后通過Wnt/β-catenin信號通路抑制比卡魯胺耐藥的前列腺癌細胞增殖(李 羅)(8):761

這些優(yōu)勢的存在也使之成為當今比較受歡迎的一種建筑方式，并且由于這一建筑方式還具有噪音小，污染小的特點，這在提倡節(jié)能環(huán)保的如今，也有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，對于建筑行業(yè)朝著綠色建筑方向可持續(xù)發(fā)展有著重要的促進作用。

1.2 BIM技術(shù)概述

在國內(nèi)這一技術(shù)也被稱為建筑信息模型，是一種數(shù)據(jù)化的管理工具，能在項目全生命周期運用。因其具有信息收集高效，并且能夠?qū)崿F(xiàn)信息數(shù)據(jù)可視化的功能，可以將工程中所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)有效的匯聚，所以在工程建設(shè)領(lǐng)域中也得到較多的應(yīng)用。

BIM技術(shù)能夠幫助各參建單位人員更好的對工程中出現(xiàn)的信息數(shù)據(jù)進行縱橫向理解，是各參建單位人員能夠進行順利施工的前提和基礎(chǔ)條件。

在裝配式建筑工程構(gòu)件生產(chǎn)階段，生產(chǎn)廠家常以設(shè)計圖紙為依據(jù)，對設(shè)計方案進行深化，深化設(shè)計方案中需要包含詳細的數(shù)據(jù)信息，然后進行加工制作。而在生產(chǎn)階段中，比較常見的一種情況就是生產(chǎn)廠家對于設(shè)計方案的理解不一致，導(dǎo)致生產(chǎn)出來的構(gòu)件數(shù)量、節(jié)點處理形式，甚至構(gòu)件尺寸與不能滿足現(xiàn)場實際施工的需求。這不僅會導(dǎo)致裝配式建筑工程施工難以順利有序的推進，同時，還在一定程度上造成了資源的浪費。而在裝配式建筑工程構(gòu)件加工制作階段中就開始應(yīng)用BIM技術(shù)，將BIM技術(shù)模型、各項參數(shù)、可視化仿真模擬方案與生產(chǎn)廠家共享，廠家完全可以利用BIM技術(shù)獲取數(shù)據(jù)信息，這樣獲取的數(shù)據(jù)信息不僅更加準確，同時也更加直觀，能夠有效避免生產(chǎn)人員對于設(shè)計方案理解不充分而導(dǎo)致的誤差，根據(jù)方案進行生產(chǎn)安排，做到各項工作有條不紊。

BIM技術(shù)具有信息共享功能和傳遞功能，在使用過程中能夠通過該功能實現(xiàn)對工程項目的合理規(guī)劃、協(xié)同共存，并且為工程能按照既定的計劃安排開展提供重要的保障，同時在后期的維護過程中也能發(fā)揮重要的作用。

在BIM的運用過程中，通過對各種數(shù)據(jù)參數(shù)模型進行高效的收集、使用，與工程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行有效的結(jié)合，實現(xiàn)對項目信息的高效整合。

BIM技術(shù)能夠在施工前就有效協(xié)調(diào)現(xiàn)場各專業(yè)工種之間的碰撞問題，減少專業(yè)工種之間的干擾，降低由此產(chǎn)生各項成本支出及工期延誤。

裝配式建筑工程在我國的發(fā)展仍然不夠成熟，預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)能力也相對有限，很多廠家的生產(chǎn)能力局限于標準型構(gòu)件的加工制作，對于異型構(gòu)配件加工生產(chǎn)能力還不夠，很難全部滿足裝配式建筑工程建設(shè)的所有需求。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑工程施工中的應(yīng)用價值

2.1 提高工程建設(shè)信息化程度

從現(xiàn)場施工人員的角度而言，也是由于裝配式建筑在我國的發(fā)展時間還比較短，作業(yè)管理人員和工人的專業(yè)化操作能力和技術(shù)水平也還比較參差不齊，在進行現(xiàn)場施工時，各專業(yè)也存在一定程度的不協(xié)調(diào)。

2.2 提高施工效率，提升施工安全性

與傳統(tǒng)的建筑相比，裝配式建筑施工對于施工作業(yè)各個環(huán)節(jié)的操作技能水平要求更高，現(xiàn)場的施工機械化程度也較高，并且需要在可靠的安全保護措施下進行。由于人工操作容易忽略難點工序，且偏差幾率較大，建筑施工分包單位或者班組在開始作業(yè)前可以運用BIM技術(shù)協(xié)同編制安裝方案，施工交底時運用仿真模擬來模擬實際的安裝作業(yè)過程，預(yù)先找到安裝過程中可能出現(xiàn)的質(zhì)量技術(shù)問題和各種影響安全施工的隱患。工程管理人員就可以提前優(yōu)化施工流程規(guī)避可能出現(xiàn)的質(zhì)量、安全問題，保障施工現(xiàn)場各道工序平穩(wěn)、安全、有序的進行。

2.3 加強物流管理與現(xiàn)場管理

構(gòu)配件物流窗口期安排與整個吊裝的過程管理是構(gòu)配件吊裝施工管理的重要環(huán)節(jié)。尤其是在裝配式建筑施工階段，其建筑構(gòu)配件的物流順序、按構(gòu)配件種類對方需要很大的場地、物力與人工配合，尤其是施工場地受限的工程，經(jīng)常會碰到這種問題。利用BIM系統(tǒng)軟件可以很大程度緩解建筑臨時堆場場地壓力，提升建筑臨時堆場管理的整體效果，如圖1，在施工前，利用BIM技術(shù)編制好安裝方案、確定安裝順序，同時根據(jù)安裝方案將預(yù)制建筑構(gòu)件進行科學(xué)的編碼，編碼內(nèi)容包含項目名稱、項目地點、安裝部位、安裝序列等多個數(shù)據(jù)，在現(xiàn)場安裝過程中，管理人員能根據(jù)預(yù)先設(shè)定的安裝順序來安排物流車輛及物流時間，做到貨到即安裝，大大降低現(xiàn)場存放場地的壓力，省去了大量準備工作的耗時，降低了吊裝作業(yè)的整體成本。

圖1 將PC構(gòu)件編號后進行模擬安裝

3 裝配式建筑工程施工中BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

對于裝配式建筑和BIM這兩種技術(shù)的融合應(yīng)用，雖然很多工程企業(yè)都已經(jīng)認識到了其重要的作用，也在實際的裝配式建筑工程施工中廣泛的應(yīng)用到了BIM技術(shù)。但是對于結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜的裝配式建筑工程來說，工程管理技術(shù)力量還是略顯薄弱，技術(shù)經(jīng)驗略顯不足，導(dǎo)致將BIM技術(shù)應(yīng)用效果大打折扣。

BIM技術(shù)不是簡單的通過對工程中出現(xiàn)的各種數(shù)據(jù)進行收集，而是在這些信息收集的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)對這些信息數(shù)據(jù)的高效處理，能明顯的提升信息數(shù)據(jù)的利用率。在方案的深化設(shè)計過程中能夠通過幾何尺寸、物理性能等多個維度進行分析，顯著的降低工作中存在的失誤、風(fēng)險，找到最優(yōu)的實施方案。

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，信息技術(shù)的革新速度也開始逐漸加快，并且在各個行業(yè)的發(fā)展中也取得了明顯的成效。在各個行業(yè)的發(fā)展中不乏借助信息技術(shù)的優(yōu)勢構(gòu)建具有信息化的工作體系，建筑行業(yè)也是如此，是為了能夠順應(yīng)時代的發(fā)展趨勢，做到與時俱進才能促進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。把BIM技術(shù)插入到裝配式建筑的工程施工中，能很大限度的體現(xiàn)出BIM技術(shù)的信息化綜合平臺優(yōu)勢，使其建立一個比較完善的管理體系，促使整個工程建設(shè)過程朝著信息化、高效化的方向發(fā)展。得益于BIM技術(shù)的管理優(yōu)勢，使得裝配式建筑從設(shè)計、加工制作、現(xiàn)場施工安裝都體現(xiàn)了信息化的屬性。在深化設(shè)計、信息共享、重要節(jié)點驗收、仿真模擬可視化等方面發(fā)揮著重要的作用，將裝配式建筑推向信息化、智能化的高地。

碰撞檢查是基于BIM應(yīng)用的項目管理所具有的重要功能之一，利用BIM系統(tǒng)功能可實現(xiàn)施工中的相互干擾檢查，復(fù)核建筑構(gòu)配件的穩(wěn)定性，重要、關(guān)鍵節(jié)點可靠性，篩查各專業(yè)干擾區(qū)域。但是碰撞檢查功能的完美實現(xiàn)依賴于模型建立精度的提高，這對于使用方的造價成本形成了很大的壓力。

4 裝配式建筑工程施工中BIM技術(shù)具體應(yīng)用

4.1 裝配式建筑工程構(gòu)件生產(chǎn)階段BIM技術(shù)的應(yīng)用

1)在客戶端與服務(wù)器端交互過程中，密鑰始終沒有被放到網(wǎng)上傳遞，不存在被截獲、被篡改、被破譯的威脅。密鑰被SHA1-HASH后，其值放到網(wǎng)絡(luò)上傳，長度160位，即使被截獲也很難破譯獲得原文。

4.2 裝配式建筑工程現(xiàn)場施工階段BIM技術(shù)的應(yīng)用

在裝配式建筑工程的施工階段利用BIM技術(shù)能夠三維地把施工吊裝整個過程仿真模擬出來，發(fā)現(xiàn)作業(yè)中可能出現(xiàn)的各種質(zhì)量、安全隱患或問題，預(yù)先制定好解決這些隱患的方案，及時優(yōu)化施工方案，盡可能的減少施工中的事故隱患，同時也能合理利用現(xiàn)場各項資源。比如某空間激光與高精度時頻技術(shù)平臺項目，五層科研用房，預(yù)制裝配率40.3%。在裝配式構(gòu)件施工前確定利用BIM系統(tǒng)進行管理吊裝作業(yè)的深化設(shè)計、加工制作、運輸、吊裝、收尾全過程，在編制吊裝方案時將構(gòu)配件進行編碼，然后將每個構(gòu)配件的信息參數(shù)都錄入到對應(yīng)的構(gòu)配件內(nèi)，再集中匯聚到吊裝方案中并進行模擬施工。在模擬成功確定了吊裝施工方案后，現(xiàn)場施工人員就可以通過使用電子計算機、IPAD等設(shè)備來實時管理整個施工吊裝過程；在吊裝作業(yè)進行中，更能促使作業(yè)人員充分考慮相應(yīng)的吊裝操作規(guī)范的具體要求以及嚴格按照擬定施工具體線路的要求來施工，來協(xié)同配合好施工過程中各工序、個專業(yè)間的各個重要環(huán)節(jié)，從而保證了最終的吊裝作業(yè)質(zhì)量。

長期以來，海岸線測繪都采用原始、傳統(tǒng)的野外人工實地測量方法，測量依據(jù)為灘涂上干濕線、沙礫的堆積、植物分界線、巖石上的痕跡線等各種可見的特征痕跡線。這種測量方法的實地性強，但效率不高，安全系數(shù)較低，時效性不足，獲取的數(shù)據(jù)不統(tǒng)一。本文以河北省沿海典型區(qū)域為試點，開展海洋自然岸線確定研究，開展平均高潮線、平均低潮線、0m等高線的確定及信息的提取，擬定海洋岸線確定技術(shù)規(guī)程。

在裝配式構(gòu)配件的深化設(shè)計過程中可以利用BIM系統(tǒng)來檢查項目整體的、局部的碰撞、干擾情況，如應(yīng)用BIM系統(tǒng)檢驗設(shè)計圖中的建筑管線預(yù)留布置、構(gòu)配件分布情況以及其交叉碰撞情況，及時發(fā)現(xiàn)構(gòu)件之間、構(gòu)件與設(shè)備之間等的影響問題，方便各個參建單位及時提出對設(shè)計圖紙進行變更修改，在施工前就把這些問題找出來，使得各個專業(yè)能夠更順暢的進行施工作業(yè)，同時也節(jié)省了很大的成本投入。與傳統(tǒng)的圖紙會審工作相比，利用BIM技術(shù)很大程度上提高了此項管理的工作效率。但是在檢查碰撞工作中應(yīng)用BIM技術(shù)也有蠻多不足之處，系統(tǒng)還無法精確甄別每一項碰撞的特性、共性，會導(dǎo)致提供的碰撞檢測報告數(shù)據(jù)失真，這在后面的管理工作需要逐步篩查、剔除。

這要求式(33)的右邊必須是正定的，但是在計算過程中，等式的右邊由于含有相減的項，對舍入誤差十分敏感，很容易因為舍入誤差的積累，使結(jié)果失去正定性。因此還需對狀態(tài)估計協(xié)方差的平方根矩陣作如下修改：

在施工總平布置中利用BIM技術(shù)對施工場地進行規(guī)劃使用也可以得到很好的效果，如圖2。在空間資源日益緊張的狀況下，很多項目都是場地狹小，而在建筑周邊現(xiàn)場肯定要放置大量的構(gòu)配件和施工材料，還要配置相應(yīng)的施工人員進行各項作業(yè)，混亂的指揮、操作很容易出現(xiàn)失誤造成現(xiàn)場道路堵塞，吊裝順序顛倒等現(xiàn)象。利用BIM系統(tǒng)輔助施工現(xiàn)場平面布置后，將現(xiàn)場的場地現(xiàn)狀統(tǒng)計出來，再逐一收集各個分項工程所在的作業(yè)面所需要的構(gòu)件，生產(chǎn)廠家就可以按照分項工程的先后次序，各分項工程所需的構(gòu)配件數(shù)量進行分批預(yù)制了，這樣現(xiàn)場材就不會造成構(gòu)件無法堆放的情況了。

圖2 模擬現(xiàn)場總平布置

此外，BIM系統(tǒng)內(nèi)的構(gòu)配件的相關(guān)信息，使得項目的參建單位能夠迅速的提取到這些信息，提升了驗收工作的效率。

為了比較基于游客感知的青秀山景區(qū)旅游廁所的重要性和滿意度感知差異，對旅游廁所的27個感知指標進行了IPA象限分析，縱坐標為重要性，橫坐標為滿意度，以重要性總體均值4.39和滿意度總體均值3.96的交叉點，畫出參考線，繪制出包含27個感知指標的IPA四象限矩陣圖(圖1)。

4.3 合理管控裝配式建筑的造價

在裝配式建筑中使用BIM的另一個優(yōu)勢是能夠?qū)崿F(xiàn)對造價進行合理的管控，這與BIM技術(shù)的共享信息有有著直接的關(guān)聯(lián)。因為BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)將重要的、大量的建筑信息進行及時的收集和管理，并且對于整個建筑施工都能夠進行動態(tài)化的管理。在使用這一技術(shù)的過程中，因為軟件是由計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，通過將模型中所有的信息和數(shù)據(jù)進行快速的收集并且結(jié)合相關(guān)的計算方式進行準確的計算，在將這些信息數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，能夠有效的計算出裝配式建筑中所需要的工程量，這樣就能夠更準確的避免人工計算不精準出現(xiàn)的問題。在通過對相關(guān)的資料進行研究不難發(fā)現(xiàn)，在造價工作中使用BIM技術(shù)與傳統(tǒng)的計算方式相比，不僅能節(jié)省出大部分的估算實際，同時也能提升整體的估算水平，這樣能夠有效的改善預(yù)算外更改的問題。在進行碰撞檢查相關(guān)工作時，使用BIM技術(shù)也為不同部門的工作人員提供更精準更易于理解的信息，同時也能協(xié)調(diào)好不同部門的工作進度。對于裝配式建筑造價而言使用BIM技術(shù)能夠提升整體的造價水平，同時對于整個工程項目而言使用這種方式進行造價管理也是為后期的順利施工奠定前提基礎(chǔ)的重要內(nèi)容。因為BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)信息的貢獻，對于各個部門之間的交流有著重要的作用，這樣就能夠有效的減少因為部門交流不暢而引起的其他造價費用。

5 結(jié)語

綜上所述，裝配式建筑和基于BIM技術(shù)的工程項目管理都是當今建筑工程中的主流，在裝配式建筑工程中應(yīng)用BIM技術(shù)來進行協(xié)同管理具有積極的現(xiàn)實意義。在未來，隨著BIM技術(shù)的進一步成熟和發(fā)展，必然也會在裝配式建筑工程當中發(fā)揮出更大的優(yōu)勢，促進建筑工程行業(yè)的進一步發(fā)展。結(jié)合現(xiàn)階段的實際情況來看，在我國這兩種技術(shù)的融合應(yīng)用還存在一定程度的不足，導(dǎo)致BIM技術(shù)的優(yōu)勢并未充分發(fā)揮出來。針對此情況，項目管理部門應(yīng)當在實際施工過程中加強管理人員自身技術(shù)水平，配置相應(yīng)技術(shù)裝備及普及對應(yīng)技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)，使得項目全員參與應(yīng)用BIM技術(shù)進行項目管理，進一步提升BIM技術(shù)的應(yīng)用效果。