BIM技術(shù)在裝配式建筑施工階段的應(yīng)用研究

鄭巖

（山東省臨沂市蘭山區(qū)綜合行政執(zhí)法局）

1 裝配式建筑施工前期BIM 技術(shù)的具體應(yīng)用

1.1 前期準(zhǔn)備階段

現(xiàn)如今，建筑行業(yè)常用的BIM 裝配模式主要包括以下幾種：一是以圖形為主，二是以模型為主，三是由圖形與模型協(xié)同配合。其中模型為主的BIM應(yīng)用模式主要是指在建筑工程設(shè)計(jì)階段，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察、測(cè)量，將得到的各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行建模。以圖形為主的BIM應(yīng)用模式在實(shí)際使用的時(shí)候，首先需要通過(guò)CAD軟件繪制建筑圖紙，這種模式的特點(diǎn)是專業(yè)性、可視化。對(duì)于房屋建筑工程而言，通過(guò)運(yùn)用BIM 技術(shù)能夠提升施工現(xiàn)場(chǎng)的管理水平，實(shí)現(xiàn)集中管理，比如在進(jìn)行材料管理的時(shí)候，利用BIM 技術(shù)來(lái)分析施工現(xiàn)場(chǎng)所需的原材料數(shù)量，可以為采購(gòu)以及原材料管理等工作帶來(lái)很大便利，以免浪費(fèi)裝配式建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)施工材料以及大型機(jī)械設(shè)備。在裝配式建筑工程項(xiàng)目的施工準(zhǔn)備階段內(nèi)，施工管理人員需要在BIM 技術(shù)平臺(tái)中上傳施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)分析數(shù)據(jù)報(bào)告，才能夠逐步提高施工管理效率。在對(duì)裝配式建筑工程項(xiàng)目進(jìn)行場(chǎng)地布置工作的過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)人員需要充分利用建筑信息模型對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行合理規(guī)劃，提前預(yù)留大型機(jī)械設(shè)備以及材料運(yùn)輸車輛的交通道路，還需要對(duì)預(yù)制構(gòu)件的堆放位置進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，避免部分臨時(shí)設(shè)施以及機(jī)械設(shè)備在進(jìn)場(chǎng)之后出現(xiàn)損壞問(wèn)題，施工準(zhǔn)備工作和場(chǎng)地布置工作，都需要將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息上傳到BIM 技術(shù)平臺(tái)之中，才能夠逐步完善建筑信息模型和數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.2 構(gòu)建用于裝配的標(biāo)準(zhǔn)化族庫(kù)

BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式的節(jié)點(diǎn)建筑中的運(yùn)用將能夠更為有效地利用二者的優(yōu)點(diǎn)，并且由于使用了BIM 的建筑單元將能夠形成更加規(guī)范的裝配族庫(kù)，因此其將可以形成更加完整的預(yù)制裝配式節(jié)點(diǎn)建筑模式，所以建模周期也將可以大大縮短。此外，在BIM設(shè)計(jì)中的碰擊檢測(cè)與跟蹤儀還可以精確測(cè)量撞擊結(jié)果，從而有效解決了預(yù)制PC 結(jié)構(gòu)的碰撞現(xiàn)象。在裝配式建筑構(gòu)件的生產(chǎn)階段，也可以科學(xué)應(yīng)用BIM 技術(shù)，傳統(tǒng)的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工藝存在一定的缺陷，一旦采用BIM設(shè)計(jì)，施工單位就能夠通過(guò)可視化的方式向制造商提交模型的信息，比如與鋼筋和混凝土有關(guān)的材質(zhì)、規(guī)格和數(shù)據(jù)，通過(guò)二維碼設(shè)計(jì)能夠?qū)⒓夹g(shù)數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)數(shù)據(jù)，將制造信息直接轉(zhuǎn)化為制造信息，組件的生產(chǎn)精度大大提高，同時(shí)也大大提高了預(yù)制PC組件的機(jī)械化程度。

1.3 檢查預(yù)制組件的預(yù)裝配

在進(jìn)行了預(yù)定的PC產(chǎn)品的預(yù)裝配置之后，就可以利用BIM技術(shù)，在具體項(xiàng)目中是怎樣運(yùn)用的，首先利用3D 打印技術(shù)用BIM 模塊重新印刷出要裝配的模塊，然后再進(jìn)行預(yù)裝配置，在實(shí)際工程中一旦發(fā)現(xiàn)了相應(yīng)的問(wèn)題，就可進(jìn)行改變，如改變形狀，最后，再把修改過(guò)的模塊重新印刷后進(jìn)行預(yù)裝配置，直至預(yù)裝配置的結(jié)果正確為止，然后就開始批量投產(chǎn)PC組件。BIM 技術(shù)在裝配式施工當(dāng)前過(guò)程中的有效運(yùn)用，能夠通過(guò)對(duì)仿真工程的建模裝配及時(shí)發(fā)現(xiàn)大批量生產(chǎn)過(guò)程中可能發(fā)生的情況。

1.4 裝配式建筑成本的合理控制

BIM 技術(shù)的應(yīng)用可以覆蓋大量的建筑信息，BIM軟件主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)快速準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)模型中的所有數(shù)據(jù)信息。在研究相關(guān)信息的過(guò)程中，若是將BIM技術(shù)應(yīng)用運(yùn)用到成本估算當(dāng)中去，與傳統(tǒng)常規(guī)的估計(jì)方式相比，既能大幅度降低預(yù)估費(fèi)用，又能夠明顯提高估計(jì)方法的精確度，將大大減少預(yù)算外的變化情況。還可以將BIM方法應(yīng)用到碰撞檢測(cè)工作中，這樣一來(lái)的話，BIM體系對(duì)不同的工作單位和不同的專業(yè)人員能夠有效地減少矛盾，從而大大增強(qiáng)彼此之間的互換性。

2 裝配式建筑施工中BIM 技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 建立裝配式建筑BIM標(biāo)準(zhǔn)

建立裝配式建筑BIM 標(biāo)準(zhǔn)需要從以下5 個(gè)方面：①制定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范制定符合裝配式建筑施工特點(diǎn)的BIM 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，包括模型精度、模型參數(shù)、模型數(shù)據(jù)格式等。在制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)該考慮模型標(biāo)準(zhǔn)化、可重復(fù)使用、可拓展性、可傳遞性等因素。②明確模型構(gòu)成明確裝配式建筑的模型構(gòu)成，定義其構(gòu)件類型、規(guī)格、材質(zhì)、加工工藝等信息，以便后續(xù)進(jìn)行智能化制造、安裝和維護(hù)管理。③建立模型庫(kù)建立裝配式建筑的模型庫(kù)，包括各種構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)模型和相關(guān)屬性信息，方便后續(xù)的BIM 協(xié)同設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理。④標(biāo)注和注釋對(duì)于裝配式建筑BIM模型中的每一個(gè)構(gòu)件和元素都應(yīng)該進(jìn)行標(biāo)注和注釋，以確保模型的可讀性和可理解性，同時(shí)避免誤解引起的問(wèn)題。⑤數(shù)據(jù)共享建立裝配式建筑BIM標(biāo)準(zhǔn)還需要解決數(shù)據(jù)共享的問(wèn)題，包括數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)交換等方面，可以實(shí)現(xiàn)BIM協(xié)同設(shè)計(jì)和信息共享，建立裝配式建筑BIM標(biāo)準(zhǔn)需要全面考慮裝配式建筑施工管理的特點(diǎn)，制定符合實(shí)際的BIM標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，為后續(xù)的BIM 協(xié)同設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理和維護(hù)管理打下良好的基礎(chǔ)。

2.2 BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑項(xiàng)目的材料管理

在預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)通常會(huì)看到大量堆放的構(gòu)件和生產(chǎn)材料。這種堆放方式增加了物資管理分類存放的難度，不僅浪費(fèi)了資源、財(cái)力等方面，還導(dǎo)致了混放、錯(cuò)放等問(wèn)題。利用建筑信息模型（BIM）技術(shù)，可以將各類材料分類擺放，根據(jù)預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)階段和數(shù)量進(jìn)行材料分配，統(tǒng)計(jì)庫(kù)存原材料數(shù)據(jù)，保證材料的可持續(xù)供應(yīng)。在預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量驗(yàn)收過(guò)程中，可以直接利用建筑信息模型（BIM）技術(shù)采集相關(guān)數(shù)據(jù)，提高了質(zhì)量驗(yàn)收的效率。在施工現(xiàn)場(chǎng)，由于各種原因，計(jì)劃的施工進(jìn)度往往與實(shí)際情況不符。

2.3 BIM技術(shù)在進(jìn)度管理過(guò)程中的應(yīng)用

傳統(tǒng)建筑工程當(dāng)中施工進(jìn)度的管理主要依靠網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度管理的形式，此種進(jìn)度控制方式往往是由管理階層向施工執(zhí)行階層進(jìn)行層層傳達(dá)，基層施工人員往往無(wú)法及時(shí)獲取到進(jìn)度信息，且過(guò)于依賴管理層決策的進(jìn)度協(xié)調(diào)方式效率往往比較低下，但是通過(guò)BIM技術(shù)能夠在工程流水施工過(guò)程中實(shí)時(shí)顯示工程施工進(jìn)度，能夠極大地提升各個(gè)工種和工序的配合效率，且通過(guò)BIM 云技術(shù)管理平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)信息的高效共享，并使得管理人員更加及時(shí)、高效地理解工程信息，并減少階層以及部門之間在信息傳遞過(guò)程中的干擾，針對(duì)局部進(jìn)度和整體進(jìn)度反復(fù)開展施工模擬，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)，不斷地調(diào)整施工順序，最終形成更加科學(xué)合理的施工進(jìn)度計(jì)劃[2]。將模擬情況反饋到施工進(jìn)度模型中，通過(guò)實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)行對(duì)比，找出偏差之處，并迅速對(duì)施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行認(rèn)真修改。

2.4 利用BIM技術(shù)對(duì)裝配式建筑進(jìn)行碰撞檢測(cè)

碰撞檢測(cè)特指施工環(huán)境中各個(gè)子施工項(xiàng)目之間的碰撞，一個(gè)完整的裝配式建筑的設(shè)計(jì)需要不同行業(yè)、不同專業(yè)的設(shè)計(jì)師參與設(shè)計(jì)。由于設(shè)計(jì)師之間缺乏深入、全面、有效的溝通，設(shè)計(jì)偏差經(jīng)常發(fā)生，會(huì)影響最終的項(xiàng)目建設(shè)，在工程設(shè)計(jì)前，建立建筑信息模型（BIM）平臺(tái)，設(shè)計(jì)人員在平臺(tái)上進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)，通過(guò)多種方式和角度對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行綜合分析，使管線的位置以及管線與土建、管線之間可能發(fā)生的碰撞在整個(gè)論證環(huán)節(jié)中一目了然，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)具體問(wèn)題進(jìn)行有針對(duì)性地改進(jìn)，既促進(jìn)了設(shè)計(jì)方案的合理性和實(shí)用性，又避免了施工期間的資源浪費(fèi)。借助建筑信息模型（BIM）技術(shù)對(duì)設(shè)備管線設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整，其調(diào)整速度、全面性、合理性都遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)調(diào)整方式，有效降低了設(shè)計(jì)誤差表現(xiàn)，進(jìn)而大大提高了施工方案的設(shè)計(jì)、實(shí)施和管理。

2.5 施工場(chǎng)地布置規(guī)劃

在裝配式建筑施工中利用BIM 技術(shù)，可以對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行平面布置，通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的各種機(jī)械設(shè)備以及預(yù)制構(gòu)件堆場(chǎng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)構(gòu)建運(yùn)輸路線進(jìn)行模擬，明確臨時(shí)用道并規(guī)劃道路寬度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工場(chǎng)地的平面布置。采用BIM 技術(shù)為施工場(chǎng)地布置規(guī)劃工作提供指導(dǎo)，采用二維CAD 畫施工圖的方式更加直觀清晰（見(jiàn)圖1），在利用BIM 技術(shù)建立三維場(chǎng)地布置模型后，工作人員可以根據(jù)模型對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的平面布置合理性與科學(xué)性進(jìn)行深入研究，這樣可以為施工場(chǎng)地布置規(guī)劃提供有效保障，還能夠使工作人員找到布置不合理的地方，進(jìn)而積極采取有效措施及時(shí)調(diào)整，提升施工場(chǎng)地布置規(guī)劃工作開展的全面性。最后，技術(shù)人員就可以按照建設(shè)模型落實(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)布置工作，從而有效避免由于施工場(chǎng)地布置不合理導(dǎo)致的二次搬運(yùn)、二次吊裝等情況的出現(xiàn)，進(jìn)一步提升裝配式建筑施工效率。

3 裝配式建筑施工后期BIM 技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 管理組裝建筑的信息

通過(guò)BIM 技術(shù)，工程運(yùn)維管理信息系統(tǒng)其實(shí)也就提供了裝配施工的企業(yè)從初始階段到最后施工完成階段產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，而軟件系統(tǒng)也會(huì)先對(duì)數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行分類和管理，然后再把其和在工程項(xiàng)目實(shí)施階段中產(chǎn)生的所有組件相關(guān)聯(lián)。同時(shí)在工程項(xiàng)目施工進(jìn)行后的運(yùn)維中，利用BIM 技術(shù)也能夠把所有資料和數(shù)據(jù)保存在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，在發(fā)生困難時(shí)，工作人員僅需要在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)手動(dòng)查詢即可，這種資料將不致流失，還能有效地避免了以前需要手動(dòng)搜索數(shù)據(jù)和信息的問(wèn)題。

3.2 組裝建筑設(shè)備故障的檢查和維修

在組裝建筑的后期操作階段，借助BIM 技術(shù)的可視化效果非常好。相關(guān)單位在維修裝配式建筑時(shí)，利用三維BIM 模式能夠直接地看到所有隱蔽部位的情況，從而使得設(shè)備如果在工作情況下發(fā)生問(wèn)題，維修部門也可以迅速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題位置的具體位置并實(shí)施迅速修復(fù)，進(jìn)而降低維修成本與耗時(shí)。

3.3 為裝配式建筑制定應(yīng)急計(jì)劃

使用BIM 方法在組裝施工的后期階段，也能夠正確地判斷出施工運(yùn)營(yíng)與維修流程中可能存在的安全隱患，加之BIM技術(shù)自身兼具良好的仿真特點(diǎn)，這樣能夠快速實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)相應(yīng)模塊的實(shí)際建模。因此，在組裝房屋的過(guò)程中，可利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)避難的仿真，并提出了應(yīng)急撤離的路線與方案，當(dāng)災(zāi)害來(lái)臨之時(shí)，由于提出了合理的應(yīng)急方案，可以將損失降至最低。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，加強(qiáng)對(duì)BIM 技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用研究，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，尤其是對(duì)我國(guó)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有極大的推動(dòng)作用。因此，相關(guān)研究人員務(wù)必要提高重視，充分意識(shí)到BIM 技術(shù)在裝配式建筑中的重要性，使其發(fā)揮最大化價(jià)值，有效彌補(bǔ)裝配式建筑中的一些不足之處，使該建筑模式可以獲得更好的發(fā)展前景，從而推動(dòng)建筑業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。