裝配式建筑工程施工過程中BIM技術應用實踐

李成順

（平原縣職業(yè)中等專業(yè)學校，山東 德州 253100）

1 引言

隨著建筑行業(yè)不斷向綠色建筑發(fā)展，裝配式建筑已經(jīng)成為行業(yè)內的焦點。與傳統(tǒng)的建筑模式有所不同，裝配式建筑中加入了很多預制材料，工廠把預制材料加工好，然后，將其運送到施工現(xiàn)場進行裝配。這種建筑形式既能節(jié)省人力及費用，又具有可持續(xù)發(fā)展性，已成為新時代建筑工程施工的首選方式。許多知名建筑企業(yè)在工程項目中運用裝配式建筑，并且取得了比較可觀的收益，為裝配式建筑進入市場起到了引領的作用。

2 裝配式建筑工程概述

裝配式建筑在設計建筑階段對建筑的結構構件進行選擇預制，并規(guī)定了結構構件的裝配工藝。然后，在個體建筑施工階段進行構件的組裝及裝配施工。通過裝配式的施工方式，提高了整體建筑施工效率。裝配式建筑構件是由工廠生產(chǎn)完成的，可以快速實現(xiàn)保溫、隔熱、裝修一體化設計和施工，保溫隔熱板及裝飾面可隨預制構件在工廠生產(chǎn)完成，達到保溫隔熱、確保裝修質量水平的效果，進一步加快項目整體的施工進程，有效減少施工中產(chǎn)生廢料，減少對環(huán)境的污染，最終達到節(jié)能減排的目的?？傊?，裝配式建筑體現(xiàn)了工業(yè)產(chǎn)品社會化生產(chǎn)的理念，準確地說，從設計階段到施工階段都是各個專業(yè)相互協(xié)調配合完成的，一般需要設計、生產(chǎn)運輸、安裝等行業(yè)人力、物力協(xié)同配合，這樣才能順利完成裝配式建筑的建造。

3 BIM技術優(yōu)勢

BIM技術在我國當前建筑行業(yè)迅速發(fā)展的過程中得到了廣泛的應用，就裝配式建筑工程施工而言，其可以體現(xiàn)可視化、協(xié)調性及模擬性等優(yōu)勢。

3.1 可視化

裝配式建筑工程建設施工在我國的應用時間并不長，很多施工單位都沒有研發(fā)和利用新的技術形式，導致工程項目建設受到了較大的制約。BIM技術的可視化特征可以將裝配式建筑工程建設的平面圖紙轉化為三維圖紙，以立體事物的形式呈現(xiàn)出工程建設施工的要點內容，便于設計人員和施工人員觀察。裝配式建筑施工需要利用多種類型的構件，存在較大的施工難度。技術人員可以利用BIM技術展現(xiàn)不同構件之間的互動關系，從而凸顯可視化特性。

3.2 協(xié)調性

一個完整的裝配式建筑工程項目在建設施工過程中需要以各個分項目之間的有效配合作為基礎，其中涉及較多協(xié)調與合作關系。在具體操作時，需要對各個主體之間進行協(xié)調，從而提高裝配式工程建設施工綜合質量。BIM技術的應用可以讓技術人員和管理人員掌握建筑工程建設施工的數(shù)據(jù)信息，明確分析其中的矛盾沖突，對各部分工作內容進行有效協(xié)調，從而減輕技術人員壓力。

3.3 模擬性

模擬性是BIM技術最顯著的特征，也是與其他技術形式之間最主要的區(qū)別。BIM技術可以幫助技術人員構建立體化模型，其不僅可以建立3D模型，還可以構建4D模擬系統(tǒng)，掌握項目建設施工的進度和成本情況。施工單位可以組織技術人員和管理人員利用BIM技術進行現(xiàn)場布置，在落實項目建設施工具體操作之前，結合其中的安全隱患和質量隱患進行綜合分析，加強信息之間的整合。在模擬現(xiàn)場施工時，還可以利用不同的參數(shù)值完成建模工作，一旦發(fā)現(xiàn)模型與現(xiàn)場施工情況不符，可以直接調整相應的參數(shù)，完善建筑工程生命周期。

3.4 信息完備性及一體化

信息完備性是指BIM技術對建筑工程進行分析和處理的過程中對描述內容以及信息整合進行更加專業(yè)化和系統(tǒng)化的實施。參數(shù)性指BIM技術在進行參數(shù)化建模的過程中對各種參數(shù)和數(shù)值進行建模，BIM技術中的圖紙是通過各種構件形成的，所以，通過修改參數(shù)就能夠反映出不同構件的信息。一體化指BIM技術能運用到建筑工程的整體建筑環(huán)節(jié)中，并且對建筑工程的全過程進行系統(tǒng)指導。

4 裝配式建筑工程施工過程中BIM技術的應用

4.1 設計階段

很多建筑施工單位都存在過于注重施工階段的工作而忽視設計階段工作內容的現(xiàn)象，導致設計階段各項工作效果難以得到有效控制。利用BIM技術，可以在設計階段體現(xiàn)技術實效性。

4.1.1 圖紙繪制

設計人員的職責就是根據(jù)工程建設施工標準和要求設計施工圖紙，讓施工人員在建設施工中以其作為基礎依據(jù)。在圖紙繪制環(huán)節(jié)，利用BIM技術可以組建完整的BIM模型，根據(jù)設計標準和模型掌握裝配式建筑施工的實際要求。同時，還需要分析結構類型和材質參數(shù)等，提高圖紙繪制的合理性。BIM技術的應用可以讓設計人員最大程度地掌握施工中的有關數(shù)據(jù)信息，從而提高整體設計水平，避免在繪制圖紙的過程中出錯。

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4.1.2 協(xié)同設計與碰撞檢查

BIM技術可以實現(xiàn)各項參數(shù)的有效管理，在我國當前信息化技術不斷發(fā)展的過程中，很多建筑施工單位都創(chuàng)建了工程項目建設施工信息交互平臺，從而實現(xiàn)不同設計模型之間的交互與合并。尤其是裝配式建筑施工中需要利用多種管線，很容易產(chǎn)生碰撞問題，影響后期建設施工效果。BIM技術的實施可以通過BIM碰撞軟件分析系統(tǒng)全面分析建設模型，讓設計人員和施工人員掌握各類管線的走向，確保后續(xù)施工質量和安全管理實效性。

4.1.3 優(yōu)化整體設計方案

在一般情況下，設計人員會設計幾種工程設計方案，結合具體施工情況選擇最優(yōu)方案。在設計階段需要考慮的因素較多，尤其是我國裝配式建筑工程還在不斷創(chuàng)新發(fā)展中，設計人員要滿足更高的要求，落實方案設計和規(guī)劃工作。其在完成方案設計工作之后可以利用BIM技術檢查重點部位的連接情況，找到潛在的誤差；還可以建立標準化和可視化模型，對細節(jié)內容進行完善，直接找到潛在漏洞，促使工程建設施工方案優(yōu)化調整。

4.2 前期準備工作中的應用

設計環(huán)節(jié)已經(jīng)構建出BIM模型，所以，構件加工工廠可以利用已經(jīng)構建的設計模型和現(xiàn)有設計圖紙對設計圖進行細化分解，通過對設計圖的分解，進而了解各構件的具體形狀和尺寸，不但有助于提升構件的生產(chǎn)速度，還能規(guī)避材料浪費。施工準備階段，在相同的BIM平臺上對各個專業(yè)的施工過程開展有效的模擬實驗，利用模擬實驗明晰施工過程中的重點和難點工序，預測各項基礎設施的具體安裝位置，如安裝設備管線或施工設備等，以確保施工活動有序開展，防止施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)過多問題，影響施工進度和質量。同時，針對拼裝過程開展有效的模擬實驗，最大限度還原實際施工環(huán)境和流程，一方面，有利于發(fā)揮人員和各項施工設備最大價值；另一方面，能規(guī)避重復施工或返工等情況發(fā)生，節(jié)省不必要的成本支出，還能減少施工環(huán)節(jié)產(chǎn)生的噪聲和環(huán)境污染，滿足綠色施工的基本要求。

4.3 制造階段

構件制造是裝配式建筑工程建設施工的核心，其與傳統(tǒng)建筑工程建設存在較大差異。施工單位需要在組織施工人員落實現(xiàn)場施工操作之前檢查構件的制造情況，所以，需要在其生產(chǎn)制造階段合理利用BIM技術，提高構件質量。很多廠家在制造構件時，對于裝配式建筑生產(chǎn)過程的了解程度不足，導致構件的尺寸、大小和規(guī)格等達不到設計要求，從而出現(xiàn)質量問題，不利于工程項目建設施工作業(yè)的開展。利用BIM技術可以將技術與構件生產(chǎn)相互結合，廠家可以根據(jù)信息平臺掌握構件生產(chǎn)要素，通過分析具體的數(shù)據(jù)信息了解構件生產(chǎn)的要求，還可以把握構件生產(chǎn)進度。在完成構件生產(chǎn)制造工作之后，將有關信息上傳到信息平臺，并且能夠予以展示，讓設計人員根據(jù)構件生產(chǎn)情況制定適當?shù)氖┕し桨福瑢τ谔岣吖こ探ㄔO施工質量管理效果有很大的幫助。在制造構件的過程中，還需要注意構件運輸問題。廠家在完成構件生產(chǎn)制造任務之后，需要對構件在運輸當中可能產(chǎn)生的問題進行分析，制定合理的運輸路線，確保有關工作順利開展。在運輸構件時，可以在車輛當中安裝芯片，結合BIM技術對運輸車輛進行定位，收集相關的信息，幫助廠家選擇更加合理的路線和運輸工具，確保裝配式建筑工程的預制構件在運輸過程中的平穩(wěn)性和安全性。

4.4 施工階段

施工階段是建筑工程項目建設施工的重點階段。在實施裝配式建筑工程建設施工作業(yè)時，施工人員需要加大重視程度，提高建設施工效率，為裝配式建筑施工的安全控制和質量管理打好基礎。在施工階段，利用BIM技術完善裝配式建筑工程建設施工效用，需要做好以下幾項工作。

4.4.1 做好預制構件管理工作

裝配式建筑工程建設施工中涉及的預制構件種類較多，近幾年，我國建筑工程建設規(guī)模逐漸增大，工程項目中預制構件數(shù)量非常龐大。所以，很多施工單位在實踐操作中容易產(chǎn)生預制構件丟失或構件運用出錯等問題。在這個階段可以利用BIM技術跟蹤了解預制構件的使用情況，結合裝配式建筑工程建設施工要求管控施工目標。在預制構件進入到施工現(xiàn)場時，還可以利用BIM技術檢查構件的數(shù)量和質量，按照要求將其運輸?shù)骄唧w位置，提高項目建設施工管理效率。

4.4.2 利用BIM模擬技術

BIM技術的一個主要特征就是模擬性。部分施工人員在施工階段雖然可以體現(xiàn)自身的職能，但是，在具體建設施工當中還是容易產(chǎn)生差錯，尤其是在安裝構件時會存在錯漏。利用BIM技術，可以在施工之前利用模型模擬現(xiàn)場施工情況，施工人員可以根據(jù)設計方案中具體內容對施工工藝和流程進行模擬，達到嚴格的工藝、質量等方面的要求。BIM模擬技術的應用還可以讓施工人員找到設計方案中的不足，尤其是可以對施工材料、設備等應用形式進行準確分析，避免產(chǎn)生材料浪費等問題。

4.4.3 處理潛在問題

裝配式建筑工程施工形式在我國應用時間不長，很多區(qū)域的工程建設施工工藝尚未成熟，容易產(chǎn)生潛在的施工問題。利用BIM技術可以對施工中的潛在問題進行模擬處理，在數(shù)據(jù)庫中導入構件參數(shù)建立相應的模型，便于施工人員查找工程建設施工安全和質量隱患。在處理潛在問題時，施工人員可以及時發(fā)現(xiàn)設計方案中不符合實際建設施工情況的內容，與設計人員協(xié)商對其進行調整、優(yōu)化，促進施工作業(yè)順利實施。

4.5 運行維護階段

工程運行維護是當前裝配式建筑工程建設施工管理的要點，在開展這項工作時，要根據(jù)工程項目建設施工的后期運行進行合理分析，給業(yè)主營造安全、舒適的居住環(huán)境，達到我國現(xiàn)代化建筑工程建設管理的根本要求。裝配式建筑工程與傳統(tǒng)的建筑工程存在較大的結構差異，如果施工單位在完成工程建設施工任務后，對工程的后期運行置之不理，很可能會產(chǎn)生工程質量和安全隱患。就裝配式建筑工程的后期運行維護來說，工作人員需要將火災預防作為核心，防止火災因素對工程項目結構產(chǎn)生影響。在利用BIM技術開展這項維護工作時，技術人員可以精準定位發(fā)生火災的區(qū)域，對建筑物中的人員進行疏散，確保人員安全，提高火災處理效率。在維護裝配式工程項目時，需要了解工程結構，結合BIM技術查閱構件信息，分析各類構件的規(guī)格和參數(shù)，找出構件存在的質量問題，從而制定可靠的解決方案提高維護效果。維護人員要結合具體裝配式建筑工程項目建設施工情況對其中產(chǎn)生的質量問題進行細節(jié)分析，尤其要處理好各個環(huán)節(jié)中的信息，利用BIM技術找到問題所在。在這個階段，維護人員和業(yè)主方都需要明確自身的責任，在找到問題之后深入分析，利用合理的方法予以解決，確保裝配式建筑構件的使用壽命達到預期，全面提高建筑施工質量管理效用。

4.6 核算工程總量與調配人力資源

建筑工程施工最終的目的是實現(xiàn)利益最大化?？墒?，根據(jù)建筑施工行業(yè)目前的發(fā)展情況來看，在EPC工程總承包模式的影響下，工程施工所能獲得的利潤空間正在被急劇壓縮，想要提高利潤空間，必須對施工進度進行精細化測算。以單一工程而言，在工程項目所需建設規(guī)模非常大、工程量非常多的情況下，項目施工周期必然會非常長?；诖耍挥欣脺蚀_的核算方式明晰工程總量、合理調配各項資源，才能規(guī)避項目施工受到的不利影響，提升項目總體的經(jīng)濟效益。將裝配式建筑設計和BIM技術兩者相融合，不僅能準確計算出項目工程具體的總量，而且能為項目施工提供強有力的數(shù)據(jù)支撐，幫助項目工程減少施工環(huán)節(jié)遇到的各類型風險。項目規(guī)模比較大的情況下，項目所需管理的人力和物力等資源量也會非常多，因此，將有效的調配模式運用到整個項目的管理中，可以提高項目管理能力，發(fā)揮出各項資源的最大利用價值，縮短項目整體的建設周期。BIM技術的運用能準確獲取施工項目中各項數(shù)據(jù)信息，結合對這些數(shù)據(jù)信息的分析，制定出精細化的管理模式，提升項目規(guī)劃合理性，保障項目施工環(huán)節(jié)質量。

4.7 安全管理實踐中BIM技術的具體應用

安全管理人員通過應用BIM技術，能對裝配式建筑工程遇到的各類風險因素和安全隱患制定出預防措施和應對方案，提高危險化解與處理能力。與此同時，還能夠對完整的施工過程進行模擬和還原，這個過程會對安全事故類型進行明確，有效守護施工人員的人身安全，減少工程建設中的成本支出，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與社會效益的有機統(tǒng)一。此外，還可以應用BIM技術直觀呈現(xiàn)各類外部因素對于施工活動的影響，對危險性進行深入分析研究，借助BIM模型對安全管理方案進行優(yōu)化完善，進一步增強其可行性與實效性。借助BIM技術中所包含的VR，模擬裝配式建筑的預制結構構件安裝過程，將發(fā)現(xiàn)的問題反饋給裝配人員，減少安裝過程出現(xiàn)失誤與事故的可能性，確保裝配活動的安全性。

5 結語

總之，將BIM技術應用于裝配式建筑工程施工過程中，對于提高整體施工效率、節(jié)省工程經(jīng)濟成本支出、改善施工質量以及確保工程按照計劃進度完成，具有十分重要的作用，有助于推動我國裝配式建筑工程的創(chuàng)新優(yōu)化，促進裝配式建筑和BIM技術在我國建筑行業(yè)的健康發(fā)展。