詹 能，金長宏

(安徽建筑大學(xué)，安徽 合肥 230022)

建筑行業(yè)作為支柱型產(chǎn)業(yè)，已然彰顯出鮮活的發(fā)展動力。然而，結(jié)合我國建筑業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，勞動效率低下、資源消耗率高、管理方式不合理等問題依然非常突出。裝配式建筑理念的實施能夠極大的提高勞動效率以及施工質(zhì)量，并且在一定程度上能夠縮短工期，而BIM技術(shù)的引進(jìn)為我國建筑工程的實施提供了新的選擇，同時也加快了裝配式建筑的普及并為其提供了切實可行的技術(shù)支持，近年來，中央以及各地政府接連出臺相應(yīng)政策明確推動建筑工業(yè)化的發(fā)展，使國內(nèi)裝配式建筑進(jìn)入了快速發(fā)展時期，相關(guān)行業(yè)內(nèi)從業(yè)者也逐漸發(fā)現(xiàn)裝配式建筑中所存在的巨大價值，紛紛投入到該技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展中去，但是仍舊存在一部分從業(yè)者對于BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用方法一知半解。本文旨在結(jié)合現(xiàn)有的信息資料，對BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用及可行性展開系統(tǒng)的討論，為行業(yè)從業(yè)者提供切實可行的參考依據(jù)。

1 BIM技術(shù)與裝配式建筑

1.1 概念

BIM技術(shù)能夠?qū)ㄖこ讨谐霈F(xiàn)的種種信息進(jìn)行系統(tǒng)化處理。詳細(xì)來看，BIM技術(shù)就是運用現(xiàn)代化技術(shù)，在建設(shè)工程項目實際開工之前，收集相關(guān)有效信息，明確該工程項目的用途以及相關(guān)參與的要求，將工程項目運用BIM技術(shù)在電腦中虛擬建立出三維信息化模型，并根據(jù)要求針對信息化模型進(jìn)行相關(guān)的應(yīng)用分析，制定出相對應(yīng)的施工、設(shè)計方案。而所謂裝配式建筑,就是將建筑所需要的的構(gòu)配件在工廠中進(jìn)行預(yù)制加工，提前做好各構(gòu)件之間的連接點，采取合適的連接方式，隨后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行實際拼裝，從而來替代傳統(tǒng)的建筑模式，在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)迅速發(fā)展的環(huán)境下,合理設(shè)計，預(yù)制構(gòu)件連接點安全可靠，可以實現(xiàn)將建筑進(jìn)行成套拼裝，批量化搭建，具有效率高，質(zhì)量好，精度高等優(yōu)點。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用可行性

2.1 BIM技術(shù)有助于加快裝配式建筑模型的試制

裝配式建筑是具有創(chuàng)新性的建筑項目，其在發(fā)展過程中帶來了諸多衍生產(chǎn)品，為建筑行業(yè)的發(fā)展注入了動力。而將BIM技術(shù)運用在裝配式建筑工程之后，能夠有效的加快建筑模型的試制速度。具體體現(xiàn)在三個方面：一是傳統(tǒng)的裝配式模型試制方法下，需要耗費大量的時間進(jìn)行試驗和分析，經(jīng)過繁瑣的流程后才能確定最終的模型。而運用BIM技術(shù)，只需要通過電腦和專業(yè)軟件就可以實現(xiàn)可行性分析，選擇最合適的試制方案，大大降低了成本，提高了效率。二是在模型的試制過程中，通過運用BIM技術(shù)，能夠充分在計算機(jī)虛擬建模的過程發(fā)現(xiàn)很多細(xì)小的誤差與不合理之處，確保最終模型的精準(zhǔn)度和科學(xué)性，這在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域中是尤為重要的。三是與其他諸多的技術(shù)相比，BIM技術(shù)操作簡單，彈性大，能夠?qū)⒅T多設(shè)想落實到實際中，擇優(yōu)選擇最佳的方法。

2.2 BIM技術(shù)有助于節(jié)約變更成本

與傳統(tǒng)建筑工程相比，運用BIM技術(shù)可以在前期設(shè)計階段，將土建與機(jī)電圖紙轉(zhuǎn)換為三維建筑模型，并針對建立的模型進(jìn)行碰撞模擬，對于檢測出來的碰撞點進(jìn)行分析處理，人為合理分析出哪些為硬碰撞和軟碰撞，篩選出合理有效的碰撞點，針對于這些機(jī)電與土建之間的碰撞點對圖紙進(jìn)行相對應(yīng)的修改，提前將碰撞點所在位置預(yù)留出合理大小的洞口，這樣就可以在實際施工工程中節(jié)約出對應(yīng)的變更成本，做到事前控制?，F(xiàn)以某小學(xué)板洞口為例，參考某地產(chǎn)項目板開洞經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，如表1所示，針對于檢測出來的碰撞點進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析。

表1 某地產(chǎn)項目板開洞經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

通過分析某地產(chǎn)項目結(jié)構(gòu)樓板，不同板厚以及不同的洞口面積，單個樓板洞口施工所需要的費用，計算出平均每個洞口開洞所需要的費用，即平均單價為995元，針對于表1得出的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對某小學(xué)進(jìn)行BIM應(yīng)用經(jīng)濟(jì)評價，總碰撞點為563個，在BIM軟件里將土建機(jī)電模型合并之后，機(jī)電管道與土建模型所發(fā)生碰撞之處，將其進(jìn)行扣洞，以便于直觀展示出來，如圖1所示，最終通過上述模擬結(jié)果計算得出節(jié)約成本總價為560,185元。

圖1 某小學(xué)項目revit土建機(jī)電合并模型扣洞前后對比圖

3 BIM在裝配式建筑中的應(yīng)用

3.1 施工準(zhǔn)備階段的應(yīng)用

不同于傳統(tǒng)建筑工程，從技術(shù)的角度來看，裝配式建筑工程對于技術(shù)的要求更高。正因如此，在技術(shù)的層面上可能暴露的問題就更多，例如：構(gòu)件安裝順序錯誤、構(gòu)建位置裝配不合理等。在預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件的安裝中，常常出現(xiàn)套筒位置不對齊等問題，而這些問題也無法通過傳統(tǒng)的方法加以改善，其造成的不利影響也在一定的程度上會產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。運用BIM技術(shù)，通過建立BIM三維模型的方式，使得施工方在正式施工之前，就對裝配式建筑工程中可能出現(xiàn)的種種問題作出預(yù)判，并據(jù)此不斷優(yōu)化設(shè)計圖紙，從根本上降低建筑施工的風(fēng)險。詳細(xì)而言，BIM技術(shù)在裝配式建筑施工準(zhǔn)備階段的應(yīng)用如表2所示。

表2 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工準(zhǔn)備階段的應(yīng)用點

在施工準(zhǔn)備的前期、過程中以及后期，BIM技術(shù)都發(fā)揮著重要的作用，既能夠分解施工計劃，預(yù)測勞動力、材料及資金消耗，也能夠區(qū)分具體的施工環(huán)節(jié)，提高裝配式建筑工程施工的規(guī)范性。此外，在施工準(zhǔn)備的前期，還可能出現(xiàn)“構(gòu)件高度影響消防管道的安裝”的問題，對此，也可以利用BIM技術(shù)對消防管道的孔洞位置、設(shè)計結(jié)構(gòu)展開深入分析，降低此類問題的發(fā)生概率。

3.2 施工進(jìn)度管理的應(yīng)用

裝配式建筑工程的施工效率明顯高于傳統(tǒng)建筑工程項目，在當(dāng)前的建筑行業(yè)中表現(xiàn)出充足的發(fā)展動力。在施工進(jìn)度管理中，采取合適的方法，能夠有效的縮短工期，提高效率從而節(jié)約更多時間成本。為確保裝配式建筑工程能夠在面臨著各種風(fēng)險的前提下依然按時完成，在這一前提基礎(chǔ)下促使諸多施工團(tuán)隊運用BIM技術(shù)對建筑工程的各個作業(yè)面制定詳細(xì)的計劃表，再利用BIM模型以及現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備及時了解施工進(jìn)度，進(jìn)行實時的調(diào)控與管理。以某工程項目為例，其在使用BIM技術(shù)前后的結(jié)構(gòu)性節(jié)點工期延誤次數(shù)對比情況如圖2所示。

圖2 某工程項目BIM技術(shù)應(yīng)用前后的結(jié)構(gòu)性節(jié)點工期延誤次數(shù)對比

根據(jù)圖2的數(shù)據(jù)來看，在使用BIM技術(shù)之前，該項目的結(jié)構(gòu)性節(jié)點工期延誤次數(shù)較高，尤其是“主—次梁”連接的延誤次數(shù)達(dá)到10次。但在運用BIM技術(shù)之后，延誤次數(shù)顯著降低，表明BIM技術(shù)的應(yīng)用，對于施工進(jìn)度的高質(zhì)量管理是大有裨益的。

值得關(guān)注的是，裝配式建筑工程的施工組織及場地安排方面既要充分關(guān)注工程項目的施工要求和場地環(huán)境，根據(jù)實際要求組織施工，根據(jù)場地環(huán)境靈活安排施工工序。同時也要充分考慮裝配式構(gòu)件本身的安裝需求，合理的穿插裝配工序，優(yōu)化技術(shù)間隔，并且對裝配式建筑項目中的一些關(guān)鍵部位、關(guān)鍵節(jié)點運用BIM技術(shù)進(jìn)行4D施工模型，根據(jù)模擬出來的結(jié)果編制詳細(xì)的施工進(jìn)度計劃表。在此過程中，施工方也可以運用BIM技術(shù)，從各個環(huán)節(jié)出發(fā)來分解施工計劃，形成“由面到點”的效果，突出重點環(huán)節(jié)，從整體角度把握施工進(jìn)度。

3.3 材料供應(yīng)方面的應(yīng)用

裝配式建筑工程的材料消耗量巨大，對材料供應(yīng)也提出了相當(dāng)高的要求。結(jié)合以往的實踐經(jīng)驗來看，由于多種因素導(dǎo)致的交叉施工現(xiàn)象屢見不鮮，往往會出現(xiàn)所需要得材料供應(yīng)不足，甚至是供應(yīng)源頭直接斷貨的問題，對裝配式建筑工程的實施造成了負(fù)面的影響。運用BIM技術(shù)，能夠?qū)ρb配式建筑工程的各個施工階段、施工作業(yè)面的材料需求展開定量的分析，測算出具體的材料消耗量，并根據(jù)這一消耗量來整合施工進(jìn)度管理及材料庫存清點，準(zhǔn)確的計算出各類材料的消耗實況。在此基礎(chǔ)上，對材料作出動態(tài)的管理和控制，對于材料不足的作業(yè)面進(jìn)行及時的材料補充，對于材料充足的作業(yè)面則進(jìn)行靈活的調(diào)度，確保整個裝配式建筑工程材料的合理供應(yīng)。以北京市某安置房項目為例，其前期的施工中未使用BIM技術(shù)，但施工后期開始運用BIM技術(shù)進(jìn)行材料管理。

表3 北京市某安置房項目BIM技術(shù)運用前后的材料供應(yīng)情況對比

如表3所示，在運用BIM技術(shù)進(jìn)行材料供應(yīng)管理之后，北京市某安置房項目施工過程中，材料供應(yīng)不足的次數(shù)明顯減少，材料消耗量及材料供應(yīng)成本也明顯下降。這充分表明，BIM技術(shù)的應(yīng)用，有效改善了材料供應(yīng)問題，降低了裝配式建筑中的材料成本，從而增加了該工程項目上在材料價格層面的競爭力，減少了建設(shè)成本。

除此以外，施工方也可以利用BIM技術(shù)來判斷施工過程中各類材料的消耗量是否與實際相符合，以此來評價整個施工項目的科學(xué)性。BIM技術(shù)在材料供應(yīng)中的運用，一方面能夠提高裝配式建筑工程中材料調(diào)度的效率，確保材料的充足供應(yīng)，進(jìn)一步保障施工項目如期完成。從長遠(yuǎn)角度來看，隨著BIM技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，其在材料供應(yīng)中的應(yīng)用將更為深入，對于材料消耗量的測算準(zhǔn)確度也將不斷提高。

3.4 構(gòu)件管控方面的應(yīng)用

對于裝配式建筑而言，混凝土構(gòu)件的預(yù)制質(zhì)量在很大程度上決定了整個建筑工程的質(zhì)量，與施工安全性存在密切關(guān)聯(lián)。通常情況下，裝配式工程可以利用BIM技術(shù)和RFID技術(shù)。RFID技術(shù)是無線電頻率識別技術(shù)。運用這一技術(shù)，可以對構(gòu)件的生產(chǎn)信息進(jìn)行高效率的傳遞，并且將相關(guān)信息整合在BIM技術(shù)平臺上，進(jìn)一步提高對裝配式工程的管控水平，增強工程的抗風(fēng)險能力。有了強有力的技術(shù)支撐之后，裝配式建筑工程的施工全過程，都能夠在施工技術(shù)人員的全面監(jiān)管下進(jìn)行。期間，各個構(gòu)件的名稱、型號、安裝位置等信息都可以寫入RFID標(biāo)簽，再用BIM技術(shù)和現(xiàn)場圖紙來判斷構(gòu)件安裝位置是否正確，及時辨識出其中的問題，采取針對性的應(yīng)對舉措。此外，在裝配式建筑當(dāng)中，預(yù)制構(gòu)件的堆放也是提高勞動力效率的關(guān)鍵。運用RFID技術(shù)和BIM技術(shù)，構(gòu)件生產(chǎn)完成之后，施工人員可以根據(jù)實際情況來安排堆放的位置，最大程度的縮小混凝土預(yù)制構(gòu)件的運送距離。

4 結(jié)論

本文從多個方面論述了BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用現(xiàn)狀及可行性的分析，通過實例研究發(fā)現(xiàn)BIM技術(shù)相比于其他的技術(shù)，能夠有效的整合預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)流程，加快裝配式建筑模型的試制并且強化建筑工程的現(xiàn)場管理，并能夠在合理的范圍內(nèi)做到事前控制，解決建造成本。在裝配式建筑工程數(shù)量持續(xù)增加，BIM技術(shù)日漸成熟的環(huán)境中，越來越多的裝配式建筑工程項目意識到BIM技術(shù)的重要性，將其運用到施工前期的準(zhǔn)備、施工進(jìn)度管理、材料供應(yīng)以及構(gòu)件管控方面，取得了可觀的成效。在進(jìn)一步的研究中，仍需探究BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用方式方法，使其更好地運用于各項建設(shè)項目中，從而發(fā)揮出BIM技術(shù)的最大效用，全面提高裝配式建筑工程的實施效率、降低其實施成本。