劉冰 胡泊

【關(guān)鍵詞】裝配式建筑;綠色施工;BIM綜合應(yīng)用方法

【中圖分類號】TU741 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）07-0077-03

1 BIM技術(shù)簡介

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，為提高建筑工程的建設(shè)效率和建設(shè)質(zhì)量，建筑施工過程中采用的技術(shù)不斷發(fā)展。相比傳統(tǒng)建筑，裝配式建筑更符合當(dāng)前節(jié)能環(huán)保的建筑要求，更符合綠色施工的建筑理念，所以被更廣泛地采用。這種新型的建筑形式與BIM技術(shù)緊密地聯(lián)系，通過BIM技術(shù)優(yōu)化建筑設(shè)計、建筑施工、管理及后期運營維護等建筑環(huán)節(jié)，提高建筑施工效率及建設(shè)工程質(zhì)量[1]。

BIM（Building Information Modeling）技術(shù)指建筑信息模型，它主要依托三維數(shù)字技術(shù)，采集建筑在整個生命周期內(nèi)的信息，進而確定工程的三維設(shè)計模型及參數(shù)，同時采用多種工藝機電分析軟件等對工程進行輔助設(shè)計檢測、造價分析等，最終設(shè)計出符合需求的建筑設(shè)計方案。BIM技術(shù)可以將建筑設(shè)計方案三維可視化，通過貫穿建筑工程的整個生命周期的數(shù)字信息，達到各個設(shè)計環(huán)節(jié)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的作用，實現(xiàn)建筑工程的數(shù)字化，提高建筑工程質(zhì)量，降低建筑過程中的人力溝通成本及物力消費成本，縮短建筑工期，提高建筑工程效率。

在綠色理念下產(chǎn)生的裝配式建筑綠色施工，最大限度地減少對環(huán)境的污染和資源的消耗。采用預(yù)制裝配的方式，其方案設(shè)計和施工過程都有一定的難度[2]。此時，BIM技術(shù)就可以發(fā)揮重要作用，在設(shè)計階段，可以采用設(shè)計方案的可視化數(shù)據(jù)分析、工程三維設(shè)計等技術(shù)優(yōu)化建筑設(shè)計和組織過程;在施工階段，可以采用三維化信息管理、施工工藝三維動態(tài)展示及虛擬建造等技術(shù)有效管理施工過程，為綠色施工做出重要貢獻。

2 裝配式建筑綠色施工中BIM技術(shù)的綜合應(yīng)用

2.1 BIM技術(shù)在裝配式建筑方案設(shè)計中的應(yīng)用

預(yù)制構(gòu)件預(yù)埋和預(yù)留流程是裝配式建筑設(shè)計需要解決的兩大主要問題。在建筑工程設(shè)計的過程中，要解決這兩大問題，需要投入大量的人力，并且對人員之間的配合有著很高的要求。在BIM技術(shù)指引下的裝配式建筑設(shè)計，可以搭建規(guī)范化的設(shè)計平臺，幫助設(shè)計人員進行對接。設(shè)計人員將設(shè)計方案BIM模型信息傳輸?shù)狡脚_上，可以實現(xiàn)設(shè)計方案、參數(shù)信息的同步完善、協(xié)同設(shè)計。設(shè)計人員之間既可以通過平臺進行有效的溝通，還可以通過平臺自身的實驗功能和糾錯功能發(fā)現(xiàn)并消除設(shè)計方案中存在的不足，幫助設(shè)計人員及時對設(shè)計方案進行針對性的調(diào)整，優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件，彌補設(shè)計中的漏洞[3]。

BIM技術(shù)可以優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)流程。采用BIM進行建筑設(shè)計時，設(shè)計方案完成或大部分完成時，BIM模型中會存有預(yù)制構(gòu)件的具體形狀和尺寸信息。預(yù)制構(gòu)件的詳細尺寸信息可以通過BIM搭建的平臺同步傳輸給生產(chǎn)廠家和施工企業(yè)。這樣可以保證預(yù)制構(gòu)件信息的準(zhǔn)確性，減少人員溝通耗費的時間，保證生產(chǎn)和施工的一致性，大大縮短了工期，避免人員信息傳遞失誤導(dǎo)致的損失。同時，生產(chǎn)廠家可以通過BIM技術(shù)將預(yù)制構(gòu)件的尺寸、制作材料、安裝位置等信息通過條形碼進行儲存，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，極大地便利了后期的施工和維護等環(huán)節(jié)。

2.2 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工布置中的應(yīng)用

BIM技術(shù)除了在裝配式建筑方案設(shè)計中起到不可代替的重要作用，在施工過程中也能發(fā)揮優(yōu)勢。在裝配式建筑的施工布置過程中，BIM技術(shù)的作用主要體現(xiàn)在建筑施工流程優(yōu)化、施工現(xiàn)場綜合管理及庫存管理3個方面。

（1）對建筑施工流程進行優(yōu)化。BIM技術(shù)可以模擬現(xiàn)場設(shè)施布置，結(jié)合場地合理地安排施工通道，設(shè)置不同工種的施工區(qū)域，完善場地的整體布置，盡可能地解決施工過程中出現(xiàn)的問題。預(yù)制構(gòu)件的堆場設(shè)置是否合理會影響施工效率，通過BIM模型建設(shè)將預(yù)制構(gòu)建的堆場設(shè)置在合適的位置，避免二次搬運帶來的影響，提高工作效率及場地的運用率。模擬預(yù)制構(gòu)件的進場速度及資源消耗，找出設(shè)計方案中的不足進行優(yōu)化設(shè)計，提高工程質(zhì)量。通過BIM模型可以模擬各施工階段不同場地的模型，可以更直觀地選擇最優(yōu)的布置方案，合理布置施工設(shè)備及工作區(qū)域，全面準(zhǔn)確地把握工程進展，及時優(yōu)化設(shè)計方案，合理地調(diào)用資金和資源并合理地分配施工人員，保證方案滿足施工需求，將施工質(zhì)量、施工效率及施工效益盡可能達到最大化[4]。

（2）對施工現(xiàn)場進行綜合管理。BIM技術(shù)可以幫助施工人員更好地掌握施工作業(yè)流程及實際操作技術(shù)要點，通過BIM技術(shù)對施工現(xiàn)場的路線進行規(guī)劃，讓施工人員熟悉工作路線，提高運輸和工作效率。對于一些重要、復(fù)雜、精細的預(yù)制構(gòu)件的安裝，可以通過BIM的模擬系統(tǒng)對施工人員進行培訓(xùn)，工人們通過BIM模擬平臺進行反復(fù)的練習(xí)，可以提高施工人員的工作效率，保證工程質(zhì)量。

（3）對庫存進行管理。通過BIM技術(shù)管理庫存，可以實現(xiàn)大批量、快速、自動化驗收，提高預(yù)制構(gòu)件的驗收效率，避免人工驗收的誤差。同時，通過條形碼了解預(yù)制構(gòu)件的尺寸及安裝位置，幫助施工人員進行分類安置和實際安裝，使整個庫存管理具有準(zhǔn)確性和條理性。

2.3 BIM技術(shù)在裝配式建筑線路碰撞檢查中的應(yīng)用

建筑工程設(shè)計涉及給排水系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、燃氣系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)等各種管線，管線多，線路存在交叉現(xiàn)象，如果在施工過程中沒有合理布置線路，可能導(dǎo)致施工過程中管線交叉，需要重新返工，增加建筑工程成本。建筑工程實體相交，實體間距小于設(shè)定公差，影響施工或者影響建筑特定要求情況稱之為碰撞。在碰撞檢查過程中，需要查看建筑結(jié)構(gòu)梁、空調(diào)管道、給排水管道是否存在碰撞，或者為了施工安全和施工便利，需要在不同專業(yè)施工預(yù)留一定的施工空間，避免相互影響。碰撞檢查是消除裝配式建筑設(shè)計變更的一項主要工作，工作流程如下：第一階段，需要提交土建工程、安裝工程等各個專業(yè)模板;第二階段，將提交的模板進行審核和修改;第三階段，系統(tǒng)自動將各個專業(yè)模板進行碰撞檢查，并輸出碰撞檢查報告;第四階段，技術(shù)人員根據(jù)系統(tǒng)出示的碰撞報告優(yōu)化各個模型。將BIM技術(shù)應(yīng)用在裝配式建筑線路碰撞檢查中，可以及時發(fā)現(xiàn)構(gòu)件制作和施工過程中可能出現(xiàn)的問題，從而及時返回到BIM模型進行優(yōu)化，最終確保整個方案沒有碰撞。BIM軟件可以導(dǎo)入供暖管道、燃氣管道、給排水管道等工程的數(shù)據(jù)信息，并綜合各個子工程的數(shù)據(jù)信息，再將其導(dǎo)入Navisworks軟件，軟件組建各類模型，并創(chuàng)建圖員集合，對不同的集合進行碰撞集合[5]。裝配式建筑可以按照構(gòu)件類別進行分類，將同類構(gòu)件統(tǒng)一到一個集體進行碰撞檢查。如果碰撞點比較少，可以直接對其進行優(yōu)化分組，如果碰撞點多，則需要按照樓層進行細化分類再進行碰撞檢查。在碰撞檢查過程中，還可以設(shè)定預(yù)制構(gòu)件吊裝的軌跡，分析吊裝過程中可能存在的碰撞，從而優(yōu)化吊裝線。機電安裝是裝配式建筑施工的重點和難點，如果土建施工預(yù)留的機電設(shè)備孔洞不符合施工要求，就可能影響機電設(shè)備的安裝。利用BIM技術(shù)的可視化，在土建施工階段直接將需要預(yù)留的孔洞位置和大小顯示出來，并將其標(biāo)注在相應(yīng)坐標(biāo)位置，確保整個建筑施工的順利進行。

2.4 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工管理中的應(yīng)用

與傳統(tǒng)建筑施工作業(yè)不同，裝配式建筑的管理方式也存在一定的差異。裝配式建筑的構(gòu)件大多是預(yù)制的，運輸?shù)浆F(xiàn)場后需要直接吊裝安裝。因此，裝配式建筑施工管理主要集中在預(yù)制構(gòu)件制作、運輸、入場、存儲和吊裝，確保整個工程項目如期完工[6]。裝配式建筑施工管理的關(guān)鍵在于施工單位是否可以第一時間了解整個裝配式建筑施工過程中的構(gòu)件制造、運輸、入場信息，以免影響整個建筑施工進度。傳統(tǒng)的建筑工程物料管理方式存在一定的滯后性，無法滿足裝配式建筑施工要求。因此，將BIM技術(shù)與預(yù)制構(gòu)件RFID技術(shù)結(jié)合，建立現(xiàn)代化施工信息管理平臺，便于施工管理人員及運行操作人員都能及時掌握預(yù)制構(gòu)件的運行狀態(tài)及具體數(shù)據(jù)。在構(gòu)件生產(chǎn)制造階段，裝配式建筑預(yù)制場工作人員將構(gòu)件的尺寸、型號、材質(zhì)等信息寫入RFID芯片中，并按照業(yè)主單位的要求或者合同清單的編碼規(guī)則對構(gòu)件進行編碼，生產(chǎn)人員將含有構(gòu)件信息的芯片植入構(gòu)件中，有助于后期采購、施工人員讀取和查詢預(yù)制構(gòu)件的信息。將RFID芯片采集的構(gòu)件信息導(dǎo)入BIM模型數(shù)據(jù)庫，并按照定義的位置和進度信息與模型進行配對。預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)完成后，廠家將生產(chǎn)的構(gòu)件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，通過RFID芯片可以第一時間了解構(gòu)件運輸位置，并根據(jù)車輛的實際情況，合理規(guī)劃線路。構(gòu)件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后，施工現(xiàn)場的門禁系統(tǒng)讀卡機讀取運輸車輛的信息后，第一時間通知采購人員和物控人員進行現(xiàn)場驗收，驗收合格后將材料堆放在指定位置，然后將構(gòu)件的現(xiàn)場信息錄入RFID芯片，并傳輸?shù)紹IM模型數(shù)據(jù)庫，將構(gòu)件的位置和進度與BIM模型進行匹配，避免信息錯誤。根據(jù)構(gòu)件的RFID芯片數(shù)據(jù)信息，BIM模型可以顯示構(gòu)件在倉庫的位置，從而實現(xiàn)構(gòu)件點對點堆放和使用。在構(gòu)件吊裝階段，施工人員通過閱讀器和顯示器，可以及時了解構(gòu)件的信息，操作人員根據(jù)讀取器讀取的信息，按照構(gòu)件吊裝軌跡土進行吊裝，提高吊裝的準(zhǔn)確性，提高整個裝配式建筑的施工效率，縮短建筑工程的施工周期。如果現(xiàn)場發(fā)生重大災(zāi)難及設(shè)備運行出現(xiàn)故障時，管理人員可以準(zhǔn)確定位故障位置，根據(jù)BIM模型中顯示的預(yù)制構(gòu)件的尺寸及材料確定補救或維修措施，及時聯(lián)系廠家生產(chǎn)或調(diào)用庫存，可以最大限度地避免損失。同時，預(yù)制構(gòu)件存在質(zhì)量問題也可以通過BIM技術(shù)快速掌握構(gòu)件信息，找到生產(chǎn)廠家精準(zhǔn)追責(zé)。

2.5 BIM技術(shù)在裝配式建筑后期運營管理中的應(yīng)用

BIM技術(shù)構(gòu)建裝配式建筑模型，實現(xiàn)裝配式建筑設(shè)計、生產(chǎn)、建設(shè)、竣工驗收及后期運營管理等各個階段的信息共享，實現(xiàn)裝配式建筑全生命周期信息化管理。在裝配式建筑運營管理階段，管理人員通過預(yù)制構(gòu)件RFID芯片，了解構(gòu)件的生產(chǎn)時間、生產(chǎn)廠家、運輸人員和安裝人員等大量信息，一旦預(yù)制構(gòu)件出現(xiàn)質(zhì)量問題，運營管理人員可以第一時間找到責(zé)任人，避免人員相互推諉。如果建筑突發(fā)火災(zāi)，消防人員可以根據(jù)BIM信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，精準(zhǔn)定位火災(zāi)發(fā)生位置，了解起火位置使用材料的特點，并采用針對性的滅火的措施，提高消防救援的效力。如果裝配式建筑和設(shè)備出現(xiàn)問題時，維修人員通過BIM信息模型，找到預(yù)制構(gòu)件或者設(shè)備的生產(chǎn)廠家、型號和參數(shù)等信息，提高維修效率。在建筑拆除的過程，可以根據(jù)BIM中的預(yù)制構(gòu)件信息選取合適的拆除手段，方便拆除后進行資源分類。

3 結(jié)語

本文從綠色理念出發(fā)，探尋裝配式建筑綠色施工中BIM技術(shù)的綜合應(yīng)用方法。通過BIM技術(shù)搭建規(guī)范化的設(shè)計平臺幫助設(shè)計人員進行對接實現(xiàn)設(shè)計方案、參數(shù)信息的同步完善、協(xié)同設(shè)計，優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)流程，保證預(yù)制構(gòu)件信息的準(zhǔn)確性，同時可以實現(xiàn)對建筑施工流程的優(yōu)化、施工現(xiàn)場綜合管理及高效的庫存管理。通過BIM技術(shù)與預(yù)制構(gòu)件RFID技術(shù)的結(jié)合，及時掌握預(yù)制構(gòu)件的運行狀態(tài)及具體數(shù)據(jù)，方便設(shè)備運行維護及管理。從BIM技術(shù)所具有的三維可視化展現(xiàn)、數(shù)字化表達、可多方協(xié)同作業(yè)、可數(shù)據(jù)信息共享及儲存等特點出發(fā)，逐步挖掘出其在裝配式建筑方案設(shè)計、施工布置、施工管理及后期運營維護等多個階段都能發(fā)揮重要作用，對降低成本、提高建筑工程質(zhì)量、推動建筑行業(yè)發(fā)展具有積極意義。

參 考 文 獻

[1]劉建軍.裝配式建筑綠色施工中BIM綜合應(yīng)用研究[J].門窗，2020（5）：42，44.

[2]梁雪波.裝配式建筑綠色施工中BIM綜合應(yīng)用研究[J].建筑與裝飾，2020（11）：175.

[3]張立，張海明，王斌成.裝配式建筑綠色施工中BIM綜合應(yīng)用研究[J].裝飾裝修天地，2020（21）：72.

[4]黃時鋒.裝配式建筑綠色施工中BIM綜合應(yīng)用研究[J].項目管理技術(shù)，2020，18（2）：82-85.

[5]金康.裝配式建筑綠色施工中BIM綜合應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2020（20）：1278.

[6]聶杰瓊.裝配式建筑綠色施工中BIM綜合應(yīng)用分析[J].建筑與裝飾，2020（2）：160，163.