BIM技術(shù)在裝配式建筑中的集成應(yīng)用分析

劉海勇 張 新 陳 浩 蘇 浩 崔緒良

（中建八局第二建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

通過(guò)對(duì)以往的項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，為提高工程項(xiàng)目裝配率，開(kāi)始推廣實(shí)施裝配式建筑項(xiàng)目建設(shè)。在裝配式建筑前期設(shè)計(jì)中，依然采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)形式，在構(gòu)件加工以及施工過(guò)程中，主要采用現(xiàn)澆施工方式，無(wú)法充分展現(xiàn)出裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還容易造成資源浪費(fèi)。因此，應(yīng)當(dāng)加快創(chuàng)建集成平臺(tái)，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)創(chuàng)建集成化管理平臺(tái)，在項(xiàng)目建設(shè)全過(guò)程中均可貫徹落實(shí)裝配式理念，將工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維管理等全過(guò)程進(jìn)行有效結(jié)合，在項(xiàng)目建設(shè)周期范圍內(nèi)予以高效管理，提高裝配式建筑項(xiàng)目建設(shè)效益。

1 裝配式建筑和BIM技術(shù)

1.1 裝配式建筑

在裝配式建筑施工中，對(duì)于各類(lèi)組成構(gòu)件，均可在工廠集中生產(chǎn)，再運(yùn)輸至施工場(chǎng)地進(jìn)行拼裝，可顯著提升裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多樣化，豐富裝配式建筑的使用功能，有效解決傳統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)中的各類(lèi)弊端，保證裝配式建筑建設(shè)質(zhì)量，同時(shí)促進(jìn)建筑行業(yè)朝向節(jié)能環(huán)保以及科技創(chuàng)新領(lǐng)域發(fā)展。通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段裝配式建筑項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，與傳統(tǒng)的施工方式相比，通過(guò)應(yīng)用裝配式施工方式，可提高各類(lèi)資源利用率，減少垃圾產(chǎn)生量，提高項(xiàng)目建設(shè)效率。

1.2 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)即建筑信息模型技術(shù)，通過(guò)將工程項(xiàng)目建設(shè)中所需應(yīng)用的各類(lèi)數(shù)據(jù)信息輸入至計(jì)算機(jī)中，即可創(chuàng)建形成建筑工程虛擬模型。在BIM技術(shù)發(fā)展初期，其作用在于創(chuàng)建建筑模型，并對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行模擬仿真，充分發(fā)揮可視化功能，可對(duì)各類(lèi)建設(shè)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，并對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行量化和對(duì)比分析，便于調(diào)整施工方案，提高資源利用率以及項(xiàng)目建設(shè)速度。隨著B(niǎo)IM技術(shù)的不斷發(fā)展，其所發(fā)揮的功能越來(lái)越完善，在建筑行業(yè)發(fā)展中，很多建筑企業(yè)均將BIM技術(shù)與企業(yè)管理系統(tǒng)、技術(shù)部門(mén)等進(jìn)行有效結(jié)合，據(jù)此實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)智能化管控。由此可見(jiàn)，BIM技術(shù)的出現(xiàn)以及發(fā)展可有效推動(dòng)建筑行業(yè)發(fā)展創(chuàng)新，因此，在裝配式建筑項(xiàng)目建設(shè)中，也應(yīng)積極推廣應(yīng)用BIM技術(shù)[1]。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑項(xiàng)目建設(shè)中的作用

BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)十分顯著，因此，在裝配式建筑工程集成化應(yīng)用中，BIM技術(shù)可發(fā)揮重要作用。在裝配式建筑工程項(xiàng)目建設(shè)中，具有標(biāo)準(zhǔn)化、集成化等特征，并且要求將集成化作為重要基礎(chǔ)，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)，將建筑工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護(hù)系統(tǒng)、內(nèi)部管線等諸多模塊進(jìn)行有效結(jié)合，即可實(shí)現(xiàn)集成化生產(chǎn)管理。

在裝配式建筑工程項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)、構(gòu)件預(yù)制以及裝配施工中，均要求對(duì)各類(lèi)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào)配置，而通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)創(chuàng)建建筑模型，有利于對(duì)裝配式建筑施工方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，因此，裝配式建筑與BIM技術(shù)的特征十分契合，在裝配式建筑項(xiàng)目建設(shè)中，應(yīng)當(dāng)推廣應(yīng)用BIM技術(shù)，而B(niǎo)IM技術(shù)所展現(xiàn)出的應(yīng)用價(jià)值如下：

2.1 有利于模擬驗(yàn)證方案的可行性

在裝配式建筑BIM模型創(chuàng)建完成后，通過(guò)模型仿真，即可演示項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)方案以及施工方案，與2D圖紙相比，基于BIM技術(shù)所創(chuàng)建的多維度立體模型優(yōu)勢(shì)顯著，通過(guò)模型分析，可找出圖紙中的不足。另外，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)，還可將裝配式建筑工程中的各類(lèi)構(gòu)件進(jìn)行有效結(jié)合，檢查各個(gè)構(gòu)件之間是否存在沖突，避免資源浪費(fèi)，同時(shí)提高施工效率[2]。

2.2 有利于提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息

在BIM數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，包含與裝配式建筑施工相關(guān)的所有圖紙以及數(shù)據(jù)信息，具體包括工程數(shù)量、各類(lèi)構(gòu)件的尺寸、結(jié)構(gòu)材料價(jià)格信息等，在將各類(lèi)信息存儲(chǔ)至系統(tǒng)后，可根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)實(shí)際需要及時(shí)調(diào)用。在裝配式建筑施工中，通過(guò)應(yīng)用BIM數(shù)據(jù)庫(kù)，可及時(shí)完成項(xiàng)目建設(shè)、進(jìn)度分析、材料用量計(jì)算、成本管理等，同時(shí)還可快速形成圖紙、各類(lèi)數(shù)據(jù)報(bào)表等。因此，與傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理方式相比，通過(guò)利用BIM技術(shù)創(chuàng)建建筑模型，可顯著提升項(xiàng)目建設(shè)效率以及管理水平。

2.3 有利于實(shí)現(xiàn)信息共享和協(xié)調(diào)溝通

通過(guò)聯(lián)合應(yīng)用BIM數(shù)據(jù)庫(kù)以及信息管理平臺(tái)，即可保證信息資源共享，同時(shí)還可根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)實(shí)際情況，對(duì)相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用或者調(diào)整。另外，系統(tǒng)具備可視化功能以及模型功能，在BIM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，便于項(xiàng)目參建方進(jìn)行溝通交流，共同參與項(xiàng)目建設(shè)和管理中，確保項(xiàng)目建設(shè)相關(guān)工作人員能夠及時(shí)了解項(xiàng)目建設(shè)實(shí)際情況以及管理目標(biāo)的完成情況，提升項(xiàng)目管理水平。

3 工程概況

某工程項(xiàng)目為經(jīng)濟(jì)保障用房，采用裝配式建筑施工方式。該項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地總面積為3.7萬(wàn)m2，總建筑面積為11.5萬(wàn)m2，地上建筑面積8.4萬(wàn)m2，地下建筑面積3.1萬(wàn)m2。該項(xiàng)目包含6幢高層住宅工程。對(duì)于所有構(gòu)件，均在工廠預(yù)制，并由獨(dú)立標(biāo)記，由平臺(tái)形成二維碼，在將構(gòu)件運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后，現(xiàn)場(chǎng)工作人員掃碼即可了解各類(lèi)構(gòu)件的狀態(tài)。另外，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)創(chuàng)建工程項(xiàng)目集成化管理平臺(tái)，可將PC構(gòu)件與模型綁定，保證各類(lèi)構(gòu)件信息與BIM模型相互關(guān)聯(lián)，在模型創(chuàng)建完成后，即可全面展示出PC構(gòu)件生產(chǎn)廠家、安裝位置、安裝時(shí)間等。

裝配式建筑工程整體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度比較高，而在項(xiàng)目建設(shè)中，需不同專(zhuān)業(yè)之間協(xié)調(diào)配合，如果采用二維繪圖方式，則各專(zhuān)業(yè)的協(xié)同效率比較差。對(duì)此，可將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)以及施工中，創(chuàng)建項(xiàng)目立體化模型，便于開(kāi)展項(xiàng)目管理，合理規(guī)避圖紙?jiān)O(shè)計(jì)偏差，保證施工準(zhǔn)確性，同時(shí)將工程設(shè)計(jì)、施工、竣工等不同階段的信息進(jìn)行有效結(jié)合[3]。在裝配式建筑項(xiàng)目建設(shè)中，BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)如表1所示。

表1 BIM應(yīng)用解決方案

4 BIM技術(shù)在裝配式建筑中的集成應(yīng)用方式

通過(guò)該裝配式建筑特征進(jìn)行分析，采用BIM技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化建造方案。在項(xiàng)目建設(shè)中，建設(shè)單位發(fā)揮主導(dǎo)作用，綜合考慮裝配式建筑特征，采用BIM技術(shù)創(chuàng)建集成管理平臺(tái)，在項(xiàng)目建設(shè)全過(guò)程中，將PC構(gòu)件信息作為主要管理對(duì)象，提高項(xiàng)目建設(shè)數(shù)字化水平。與常規(guī)BIM技術(shù)相比，該項(xiàng)目建設(shè)特征如下：數(shù)字化集成水平高，可與項(xiàng)目建設(shè)管理進(jìn)行有效結(jié)合，提高PC構(gòu)件管理精細(xì)化水平。各參建單位之間的協(xié)調(diào)溝通方式便捷，可避免由于技術(shù)因素、人為因素等對(duì)工程進(jìn)度以及施工成本造成不良影響，提高項(xiàng)目建設(shè)效益。另外，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目建設(shè)全過(guò)程中的各類(lèi)要素進(jìn)行有效管理，可實(shí)現(xiàn)裝配式建筑施工動(dòng)態(tài)化管理。

在BIM集成管理平臺(tái)的創(chuàng)建和應(yīng)用過(guò)程中，需將云端與客戶(hù)端相結(jié)合，將建設(shè)單位關(guān)于項(xiàng)目建設(shè)的需求作為導(dǎo)向，為實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)工業(yè)化提供信息交互工具。將BIM技術(shù)應(yīng)用于PC構(gòu)件生產(chǎn)、安裝管理中，可顯著提升精細(xì)化管理水平。另外，各類(lèi)PC構(gòu)件均有相關(guān)聯(lián)的二維碼，通過(guò)將二維碼作為媒介，即可在BIM平臺(tái)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將裝配式建筑施工全過(guò)程相串聯(lián)[4]。

4.1 設(shè)計(jì)階段BIM應(yīng)用

在該項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)即可創(chuàng)建建筑三維模型，對(duì)各類(lèi)構(gòu)件進(jìn)行明確劃分，同時(shí)創(chuàng)建項(xiàng)目建設(shè)協(xié)同化管理平臺(tái)。

采用BIM技術(shù)創(chuàng)建建筑、機(jī)電、結(jié)構(gòu)等不同專(zhuān)業(yè)的模型；在模型基礎(chǔ)上，對(duì)PC構(gòu)件預(yù)拼裝過(guò)程進(jìn)行模擬，對(duì)斜撐布局、現(xiàn)場(chǎng)安裝操作空間等進(jìn)行綜合分析，盡量避免在構(gòu)件安裝中二次加工；創(chuàng)建PC構(gòu)件庫(kù)，在構(gòu)件設(shè)計(jì)中，可直接選用構(gòu)件庫(kù)中的構(gòu)件進(jìn)行組裝，據(jù)此形成完整的建筑模型。

在預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)中，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)，即可將不同構(gòu)件進(jìn)行拆分設(shè)計(jì)，同時(shí)還可對(duì)構(gòu)件內(nèi)部、構(gòu)件和機(jī)電專(zhuān)業(yè)之間開(kāi)展碰撞檢測(cè)和調(diào)整。在構(gòu)件連接點(diǎn)檢查中，也可將BIM模型作為基礎(chǔ)，避免在構(gòu)件裝配過(guò)程中發(fā)生沖突，避免設(shè)計(jì)不當(dāng)而影響后續(xù)安裝施工質(zhì)量和效率，同時(shí)避免資源浪費(fèi)。

在BIM平臺(tái)的基礎(chǔ)上，各參建單位之間可高效溝通交流。在裝配式建筑工程項(xiàng)目建設(shè)前期，建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、預(yù)制構(gòu)件加工單位等之間應(yīng)當(dāng)開(kāi)展溝通交流，制定科學(xué)合理的技術(shù)路線。

4.2 工廠生產(chǎn)階段BIM

在PC構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中，在BIM平臺(tái)的基礎(chǔ)上，可保證PC構(gòu)件信息和閾值構(gòu)件生產(chǎn)系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，保證PC構(gòu)件生產(chǎn)進(jìn)度和施工進(jìn)度之間的協(xié)調(diào)性，促進(jìn)各類(lèi)PC構(gòu)件生產(chǎn)運(yùn)輸效率的提升。另外，在PC構(gòu)件加工過(guò)程中，也可充分利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息資源共享，便于設(shè)計(jì)單位與PC構(gòu)件生產(chǎn)廠家之間開(kāi)展溝通交流。在PC構(gòu)件的生產(chǎn)加工過(guò)程中，在BIM模型中，可全面細(xì)致地展示出各類(lèi)構(gòu)件的信息，包括原材料信息、幾何尺寸等等，進(jìn)而自動(dòng)化形成PC構(gòu)件加工生產(chǎn)單據(jù)。

4.3 施工階段BIM應(yīng)用

在裝配式建筑工程施工過(guò)程中，在PC構(gòu)件吊裝施工工藝模擬、施工質(zhì)量和安全控制方面，均可利用BIM技術(shù)，對(duì)PC構(gòu)件吊裝施工全過(guò)程進(jìn)行模擬，根據(jù)模擬所得結(jié)果，對(duì)施工流程進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整；對(duì)施工場(chǎng)地以及施工現(xiàn)場(chǎng)車(chē)輛運(yùn)輸路線進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，促進(jìn)PC構(gòu)件吊裝施工效率的提升。為了能夠及時(shí)查看各類(lèi)構(gòu)件的信息，可將BIM集成管理平臺(tái)與二維碼技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，對(duì)各類(lèi)PC構(gòu)件的安裝位置信息進(jìn)行核查，提高安裝施工質(zhì)量。

在裝配式建筑工程施工過(guò)程中，PC構(gòu)件吊裝是最為重要的施工工序。裝配式建筑施工并非將整個(gè)現(xiàn)澆建筑劃分為多個(gè)構(gòu)件，而是需在工廠完成構(gòu)件生產(chǎn)，再運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行吊裝。隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，各類(lèi)高新技術(shù)被推廣應(yīng)用于裝配式建筑施工中，可顯著提升項(xiàng)目建設(shè)智能化水平，與此同時(shí)，對(duì)于項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量、安全的要求也越來(lái)越高。在PC構(gòu)件生產(chǎn)完成后，需及時(shí)運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，構(gòu)件安裝技術(shù)人員進(jìn)行移動(dòng)端掃碼，并對(duì)各類(lèi)PC構(gòu)件的外觀、型號(hào)等進(jìn)行管控。在PC構(gòu)件吊裝過(guò)程中，掃描二維碼，即可確定PC構(gòu)件安裝位置，對(duì)于安裝施工過(guò)程中的信息，也可反饋至BIM平臺(tái)中，與建筑模型構(gòu)件相關(guān)聯(lián)。在裝配式建筑施工完成后，對(duì)于所有信息，均應(yīng)當(dāng)進(jìn)行歸檔處理，同時(shí)，將二維碼作為媒介，在平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸[5]。

在裝配式建筑工程施工過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患或者安全隱患，要求現(xiàn)場(chǎng)人員采用移動(dòng)端及時(shí)做好記錄，創(chuàng)建問(wèn)題，并確定BIM模型中所在位置；通過(guò)制定完善的BIM質(zhì)量安全管理模型，可及時(shí)將項(xiàng)目建設(shè)和管理中的各類(lèi)問(wèn)題反饋至相關(guān)責(zé)任人，在工期規(guī)定范圍內(nèi)妥善處理，在整改完成后，再將相關(guān)信息反饋至BIM模型中，保證項(xiàng)目建設(shè)管理水平。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合實(shí)例，對(duì)裝配式建筑施工中BIM技術(shù)的集成應(yīng)用模式進(jìn)行了詳細(xì)探究。裝配式建筑行業(yè)發(fā)展迅速，與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑相比，裝配式建筑工程施工方式比較特殊，對(duì)于所有構(gòu)件，均需在工廠生產(chǎn)加工完成，再運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)安裝，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)管理、庫(kù)存管理、吊裝管理的協(xié)調(diào)難度較大。對(duì)此，可充分利用BIM技術(shù)創(chuàng)建集成化管理平臺(tái)，將工程構(gòu)件設(shè)計(jì)、工廠生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)吊裝等進(jìn)行有效結(jié)合，據(jù)此制定形成完善的BIM技術(shù)應(yīng)用方案，對(duì)裝配式建筑施工全過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，充分展現(xiàn)出BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，保證裝配式建筑項(xiàng)目建設(shè)的高效性。