BIM技術(shù)在裝配式建筑施工階段的運(yùn)用探析

【摘要】文章介紹了BIM技術(shù)與裝配式建筑之間的關(guān)系，分析了BIM技術(shù)在裝配式建筑施工階段應(yīng)用中的可協(xié)同性、可視化和模擬性等方面的特點(diǎn)，并闡述了BIM技術(shù)在裝配式建筑施工階段的具體運(yùn)用，包括前期準(zhǔn)備、施工方案設(shè)計(jì)、場(chǎng)地布置規(guī)劃、構(gòu)件生產(chǎn)和進(jìn)度管理過(guò)程等方面。研究結(jié)果表明，通過(guò)引入BIM技術(shù)，可以利用三維模型動(dòng)態(tài)展示其全過(guò)程，讓建筑施工管理變得更加便捷。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；裝配式建筑；施工階段運(yùn)用

【中圖分類號(hào)】TU17 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）10-0178-03

0 引言

隨著信息技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和變化，BIM技術(shù)能夠與可持續(xù)設(shè)計(jì)、智慧施工等理念相結(jié)合，這對(duì)建筑項(xiàng)目的生命周期管理具有重要意義。與傳統(tǒng)的建造方式相比，裝配式建筑具有綠色、環(huán)保、節(jié)省勞動(dòng)力、提高建造效率等優(yōu)點(diǎn)，能夠最大程度地滿足工程建設(shè)需求，但也對(duì)施工工藝提出了更高的要求。因此，為提升裝配式建筑施工全過(guò)程的質(zhì)量，通過(guò)引入BIM技術(shù)，可以利用三維模型動(dòng)態(tài)展示其全過(guò)程，讓建筑施工管理變得更加方便，有效提升施工質(zhì)量和效率，進(jìn)而提升建筑行業(yè)的建設(shè)管理水平，推動(dòng)建筑行業(yè)健康發(fā)展。

1 BIM技術(shù)與裝配式建筑間的關(guān)系

裝配式建筑是指將一部分或所有的構(gòu)件部件運(yùn)送到施工場(chǎng)地，經(jīng)過(guò)機(jī)械組裝和裝配過(guò)程，最終成為可供使用的建筑形式。為進(jìn)一步提高建筑模式的質(zhì)量，這種全新的建筑方式需要將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑工程施工準(zhǔn)備、方案設(shè)計(jì)、場(chǎng)地規(guī)劃、質(zhì)量管理、過(guò)程控制等方面，以保證裝配式建筑施工的整體質(zhì)量得到提高。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工階段的運(yùn)用特點(diǎn)

2.1 可協(xié)同性

裝配式建筑施工所涉及的工序和工藝較為復(fù)雜，構(gòu)建類型也較為多樣，因此施工各單位間的工作協(xié)同性變得尤為重要。如果施工單位不加以注意，可能會(huì)導(dǎo)致施工混亂，甚至影響施工質(zhì)量，造成經(jīng)濟(jì)效益的損失。隨著工程的開(kāi)展會(huì)逐步暴露許多問(wèn)題，這就需要通過(guò)合作來(lái)解決。而B(niǎo)IM技術(shù)的有效應(yīng)用可以減少?zèng)_突并避免重復(fù)工作，高效、高質(zhì)量地處理比較復(fù)雜的問(wèn)題，為整個(gè)工程的質(zhì)量提供根本保證[1]。例如，在暖通工程中通常要提高對(duì)管線布局的關(guān)注，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該利用BIM技術(shù)在圖紙上清晰地標(biāo)明路線，避免出現(xiàn)交叉重疊問(wèn)題。

2.2 可視化

在傳統(tǒng)建造模式下，工程施工所需的操作模型無(wú)法完整地呈現(xiàn)在三維空間中，一般需要設(shè)計(jì)人員將2D和3D融合來(lái)展示模型的整體面貌。在這個(gè)過(guò)程中，2D和3D模型會(huì)不斷變換，最后也僅僅是在頭腦中模擬出3D圖，施工建設(shè)等方面的工作基本是以2D設(shè)計(jì)圖為工作基礎(chǔ)，這不僅會(huì)延長(zhǎng)設(shè)計(jì)時(shí)間，還會(huì)讓整個(gè)過(guò)程變得更加復(fù)雜。BIM技術(shù)的出現(xiàn)為設(shè)計(jì)模式轉(zhuǎn)型提供了契機(jī)，工作人員可以利用這種技術(shù)設(shè)計(jì)工程模型模擬3D圖像，打破2D平面的限制，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，提高工程建設(shè)的效率和質(zhì)量。此外，在過(guò)去的設(shè)計(jì)方案中，實(shí)際效果圖一般都是由專業(yè)的生產(chǎn)公司來(lái)完成，設(shè)計(jì)師對(duì)這個(gè)過(guò)程的干預(yù)并不多，更多的是要等效果圖做好后才能得到反饋，這樣的設(shè)計(jì)方案缺乏一定的互動(dòng)性和反饋性[2]。BIM技術(shù)的運(yùn)用，使得設(shè)計(jì)人員可以在任意一個(gè)階段對(duì)設(shè)計(jì)效果進(jìn)行調(diào)整，借助可視化的優(yōu)點(diǎn)，能夠及時(shí)、有效地對(duì)圖紙進(jìn)行修改，從而將不可預(yù)見(jiàn)的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題降到最低。

2.3 模擬性

一些建筑設(shè)計(jì)師所要傳達(dá)的信息，在傳統(tǒng)方法中通常無(wú)法得到充分展現(xiàn)，比如照明仿真和房屋導(dǎo)熱等，這就會(huì)降低設(shè)計(jì)的效率。而B(niǎo)IM技術(shù)的模擬性特征則能充分地表現(xiàn)出這些內(nèi)容，不僅能模擬試驗(yàn)?zāi)承┰O(shè)計(jì)內(nèi)容，還能使設(shè)計(jì)人員更好地表達(dá)自身的思想，提高設(shè)計(jì)效率和建設(shè)工程的總體質(zhì)量。在實(shí)踐中，利用BIM技術(shù)的模擬功能可以對(duì)現(xiàn)實(shí)中難以實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)景進(jìn)行試驗(yàn)和驗(yàn)證，從而使設(shè)計(jì)人員找到更實(shí)用、更合適的解決方案。同時(shí)，在投標(biāo)的時(shí)候，也可以將各個(gè)階段的工程項(xiàng)目進(jìn)行仿真，以達(dá)到更好的競(jìng)標(biāo)效果。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工階段的運(yùn)用

3.1 前期施工準(zhǔn)備階段的運(yùn)用

目前，建筑業(yè)普遍采用的BIM裝配方式有基于圖紙或模型以及圖紙和模型協(xié)同設(shè)計(jì)三種。其中，以模型為核心的BIM技術(shù)應(yīng)用模式，主要是指在建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)調(diào)查、測(cè)量獲得的各種數(shù)據(jù)，并基于這些數(shù)據(jù)建立模型。在運(yùn)用BIM技術(shù)時(shí)，首先需要利用CAD軟件進(jìn)行施工制圖，其特點(diǎn)是專業(yè)、直觀，能夠更好地協(xié)助BIM技術(shù)進(jìn)行施工管理，達(dá)到集中管理的目的。此外，在材料管理方面，采用BIM技術(shù)能夠?qū)κ┕がF(xiàn)場(chǎng)所需要的材料進(jìn)行分析，這將方便材料的采購(gòu)和管理，避免各種施工材料和大型機(jī)械設(shè)備的浪費(fèi)。

3.2 在施工方案設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

為保證裝配式建筑施工能夠快速進(jìn)行，需要對(duì)其進(jìn)行科學(xué)、合理的方案設(shè)計(jì)，尤其是在部分預(yù)制件的尺寸規(guī)范、外形構(gòu)造等方面，以防止在實(shí)際施工過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)位，導(dǎo)致建筑企業(yè)遭受經(jīng)濟(jì)損失。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行裝配式建筑施工設(shè)計(jì)前，要對(duì)用戶的基本需要及場(chǎng)地條件進(jìn)行全面了解。而B(niǎo)IM技術(shù)可以構(gòu)建3D模型，便于設(shè)計(jì)人員、用戶清晰認(rèn)識(shí)到工程需求及功能[3]。例如，在裝配式建筑工程建設(shè)過(guò)程中，因?yàn)楣艿雷呦蚓o密且復(fù)雜，如果在施工過(guò)程中出現(xiàn)碰撞，不僅要拆卸和返工，還要重新設(shè)計(jì)，造成材料浪費(fèi)，延誤工期。而在建筑工程開(kāi)始前，以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的管道布局設(shè)計(jì)，主要是利用計(jì)算機(jī)輔助繪圖方法，對(duì)施工前的管道布局進(jìn)行模擬，找出存在的設(shè)備管道位置沖突、高程重疊等問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合原設(shè)計(jì)圖中的規(guī)范與方向，在綜合考量后對(duì)施工圖進(jìn)行改進(jìn)，既能有效控制各個(gè)專業(yè)及分包的施工過(guò)程，又能有效降低返工率，控制項(xiàng)目質(zhì)量及費(fèi)用。通過(guò)BIM管線綜合技術(shù)可以讓現(xiàn)場(chǎng)的安裝工程師快速地對(duì)圖紙進(jìn)行熟悉，明確設(shè)計(jì)目的，對(duì)管道中的輸送介質(zhì)和特性有大致把握，了解管道材料、直徑或截面尺寸以及弱電系統(tǒng)的敷設(shè)要求等，從而提高裝配式建筑的施工總體效果。同時(shí)，在運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行施工方案設(shè)計(jì)和施工時(shí)，能夠?qū)κ┕み^(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真，檢查相關(guān)技術(shù)與要求是否符合實(shí)際需要，并對(duì)某些環(huán)節(jié)進(jìn)行反復(fù)檢驗(yàn)，保證裝配式建筑施工能夠安全有序進(jìn)行。此外，在裝配式建筑施工方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，某些細(xì)節(jié)的規(guī)劃以及預(yù)制件拼接要經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，以保證設(shè)計(jì)的合理性。因此，設(shè)計(jì)人員要充分考慮工程施工的實(shí)際情況，對(duì)精細(xì)的構(gòu)件應(yīng)選用較高的加工精度，以便為工程的實(shí)施做好前期準(zhǔn)備工作。

3.3 在施工場(chǎng)地布置規(guī)劃中的運(yùn)用

BIM技術(shù)能夠?qū)ρb配式建筑施工場(chǎng)平面布局進(jìn)行優(yōu)化。在裝配式建筑施工前期，需要將地質(zhì)分析數(shù)據(jù)報(bào)告上傳到BIM技術(shù)平臺(tái)，通過(guò)BIM技術(shù)構(gòu)建出工地的3D布局模型，工作人員可以依據(jù)模型來(lái)進(jìn)一步研究施工場(chǎng)地的布局是否合理和科學(xué)，從而為工地布局計(jì)劃實(shí)施提供有力的保證。同時(shí)也可以讓工作人員發(fā)現(xiàn)其中的不合理之處，從而主動(dòng)采取有效的措施，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，提高施工場(chǎng)地布置計(jì)劃工作的整體水平。例如，利用BIM技術(shù)能夠?qū)Υ笮蜋C(jī)械設(shè)備、物料運(yùn)輸車輛交通路徑進(jìn)行仿真模擬，并對(duì)預(yù)制構(gòu)件的堆放位置進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，確定臨時(shí)便道，規(guī)劃路面寬度，防止一些臨時(shí)設(shè)施、機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)后造成損傷。在仿真過(guò)程中，能夠?qū)F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)上傳至相關(guān)技術(shù)平臺(tái)，從而使建筑信息模型和數(shù)據(jù)庫(kù)不斷得到完善[4]。

3.4 在構(gòu)件生產(chǎn)中的應(yīng)用

裝配式建筑的核心是以預(yù)制件為基礎(chǔ)。使用BIM技術(shù)可以提升構(gòu)件設(shè)計(jì)和生產(chǎn)企業(yè)間的數(shù)據(jù)精確度，有助于提高機(jī)械加工效率和縮短生產(chǎn)周期。首先，通過(guò)BIM技術(shù)建模和射頻識(shí)別等方法獲取準(zhǔn)確的構(gòu)件信息，然后制造企業(yè)根據(jù)這些精確信息判斷構(gòu)件的結(jié)構(gòu)并制定原料采購(gòu)計(jì)劃。在制造完成并養(yǎng)護(hù)后，將其運(yùn)往施工現(xiàn)場(chǎng)。在此過(guò)程中需要考慮時(shí)間與空間問(wèn)題，因此需要根據(jù)項(xiàng)目的具體情況，確定最佳的運(yùn)輸路徑及道路條件，并根據(jù)施工進(jìn)度做好運(yùn)輸時(shí)間的安排。同時(shí)，如果預(yù)制構(gòu)件在運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)變形或損壞，會(huì)對(duì)工程進(jìn)度和施工成本產(chǎn)生影響。因此，在運(yùn)送構(gòu)件前，需要利用BIM技術(shù)的信息管控體系和組件管理體系之間的信息共享來(lái)制定詳細(xì)的運(yùn)輸方案，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件零積壓。組件管理系統(tǒng)利用射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)時(shí)反饋工程進(jìn)展情況給工作人員，使管理人員可以隨時(shí)掌握工程進(jìn)展情況以及預(yù)制件的生產(chǎn)情況。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)各工序的施工狀態(tài)進(jìn)行仿真建模，并將各工序的工期參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)施工流程的可視化。通過(guò)向施工工人提供詳細(xì)的仿真說(shuō)明，可以有效提高現(xiàn)場(chǎng)的施工效率，防止出現(xiàn)差錯(cuò)，并且能夠?qū)⒄麄€(gè)施工過(guò)程實(shí)時(shí)上傳到BIM技術(shù)信息平臺(tái)。

3.5 在質(zhì)量管理當(dāng)中的具體應(yīng)用

在裝配式建筑工程中應(yīng)用BIM技術(shù)，可以幫助管理人員更清晰地認(rèn)識(shí)到質(zhì)量管理過(guò)程中需要重點(diǎn)注意的問(wèn)題。通過(guò)其可視化手段，對(duì)工程施工過(guò)程中較為復(fù)雜的工作面進(jìn)行仿真建模，使管理人員能夠更好地理解項(xiàng)目建設(shè)的關(guān)鍵點(diǎn)。例如，在相對(duì)復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)建設(shè)階段，通過(guò)BIM技術(shù)，不僅可以展示項(xiàng)目的具體施工流程，還可以通過(guò)手機(jī)終端與BIM技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在裝配式建筑建設(shè)過(guò)程中，如果施工人員對(duì)施工圖紙有疑問(wèn)，或者設(shè)計(jì)內(nèi)容與實(shí)際情況有出入，可以通過(guò)BIM技術(shù)平臺(tái)提出問(wèn)題，這樣設(shè)計(jì)人員就可以根據(jù)施工人員的問(wèn)題，制定出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，確保在裝配式建筑工程建設(shè)過(guò)程中所面臨的各種困難能夠得到有效解決[5]。此外，在質(zhì)量管理過(guò)程中面臨的一些問(wèn)題，管理人員可以通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)，對(duì)存在問(wèn)題的地方進(jìn)行可視化建模，找出問(wèn)題的根本原因，并且可以結(jié)合項(xiàng)目變更信息對(duì)可視化模式進(jìn)行調(diào)整，確保項(xiàng)目建設(shè)中各種因素的平衡與協(xié)調(diào)。同時(shí)，從裝配式建筑施工管理工作的進(jìn)展來(lái)看，因?yàn)楦鞣N預(yù)制構(gòu)件都是廠家統(tǒng)一生產(chǎn)，所以管理人員可以利用BIM技術(shù)，將RFID標(biāo)簽放置于預(yù)制構(gòu)件上，隨后在模型中輸入該標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)狀態(tài)的監(jiān)控，從而提升整個(gè)工程的精細(xì)化管理。

3.6 在進(jìn)度管理過(guò)程中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的建筑項(xiàng)目中，施工進(jìn)度管理主要依賴于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度管理手段，這種方法通常通過(guò)管理層傳遞給施工執(zhí)行層，基層施工人員難以得到及時(shí)的進(jìn)展信息，并且過(guò)分依賴管理層決定的進(jìn)度協(xié)調(diào)方法，其效率通常并不高。而B(niǎo)IM技術(shù)能在整個(gè)工程施工的全過(guò)程中實(shí)時(shí)展現(xiàn)工程進(jìn)展情況，從而提高各工種和工序的協(xié)作效率。此外，BIM技術(shù)云技術(shù)管理平臺(tái)還可以有效地進(jìn)行信息共享，使管理人員能及時(shí)、有效地理解工程信息，減少不同層級(jí)和部門在信息傳輸中的相互影響，對(duì)局部和總體進(jìn)度進(jìn)行多次施工仿真建模，及時(shí)識(shí)別出可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)施工順序持續(xù)進(jìn)行調(diào)整，最終制定出一套科學(xué)、合理的施工進(jìn)度計(jì)劃。

3.7 在安全管理當(dāng)中的具體應(yīng)用

工程的安全管理工作作為施工管理中的首要任務(wù)，在該階段，靈活運(yùn)用BIM技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)并及時(shí)預(yù)防施工過(guò)程中的安全隱患。對(duì)存在安全問(wèn)題的施工節(jié)點(diǎn)，及時(shí)利用BIM技術(shù)進(jìn)行識(shí)別，并強(qiáng)化施工過(guò)程中的安全監(jiān)控，保障施工的安全進(jìn)行。在施工前，管理人員需要深入了解工程安全管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并對(duì)具體的施工工序做出相應(yīng)的調(diào)整，既能提升裝配式建筑施工的安全管理水平，又能最大限度地減少外部環(huán)境對(duì)工程正常建設(shè)造成的不良影響。在此基礎(chǔ)上，施工和管理人員還需要通過(guò)3D投影技術(shù)，對(duì)整個(gè)工程的具體施工過(guò)程進(jìn)行仿真模擬，提前識(shí)別在施工過(guò)程中可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)[6]。對(duì)于施工管理人員而言，利用BIM技術(shù)對(duì)各施工安全設(shè)施的安全參數(shù)進(jìn)行分析，同時(shí)強(qiáng)化施工安全保護(hù)措施，降低施工安全事故。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，在建筑業(yè)中，裝配式建筑施工也越來(lái)越成熟和完善，以更好地適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的飛速發(fā)展。在實(shí)踐中，對(duì)施工設(shè)計(jì)、優(yōu)化、生產(chǎn)和運(yùn)維等階段的工作提出了更高要求。BIM技術(shù)的合理運(yùn)用不僅能幫助裝配式建筑施工更有效地開(kāi)展工作，還能提升施工管理質(zhì)量，使整個(gè)工程質(zhì)量得到有效提高。因此，建筑企業(yè)應(yīng)不斷拓展BIM技術(shù)在施工全過(guò)程中的應(yīng)用途徑，從而確保建筑業(yè)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[作者簡(jiǎn)介]吳東玉（1982—），男，遼寧蓋州人，本科，工程師，研究方向：建筑工程管理。