孫鵬沖　張健生

【摘要】BIM技術(shù)作為當(dāng)前建筑領(lǐng)域內(nèi)的一項(xiàng)熱門信息技術(shù)，將其應(yīng)用在裝配式建筑施工管理中，能夠讓管理工作更加高效、精準(zhǔn)，提升裝配施工水平?；诖耍撐膹难b配式建筑施工管理中常用的BIM軟件分析展開論述，介紹了施工管理用BIM軟件的應(yīng)用優(yōu)勢，詳細(xì)分析了基于BIM技術(shù)的裝配式建筑場地布置管理、碰撞風(fēng)險管理、進(jìn)度管理、成本管理、工藝管理，深入探討了裝配式建筑施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用，希望能夠?yàn)檠b配式建筑領(lǐng)域的信息化發(fā)展提供助力。

【關(guān)鍵詞】裝配式;建筑;契合性;BIM;應(yīng)用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.10.058

引言：

裝配式建筑是指由工廠加工的構(gòu)件在施工現(xiàn)場通過可靠的連接裝配而成的建筑，其結(jié)構(gòu)形式包括預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)等，本文所提及的裝配式建筑特指預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)形式的建筑。預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的建筑是指一個完整的建筑產(chǎn)品，被拆分為幾種預(yù)制的鋼筋混凝土構(gòu)件，這些構(gòu)件在工廠中的組裝線上制造，然后被運(yùn)送到施工現(xiàn)場組裝，其施工過程類似搭建積木。這種建造方式將建筑從大量的手工生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槊芗臋C(jī)械生產(chǎn)，這是建筑工業(yè)化的重要形式，也是建筑業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的有效途徑。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，還存在工人作業(yè)環(huán)境未得到明顯改善，工程質(zhì)量、造價等未凸顯優(yōu)勢等問題，而BIM技術(shù)可以解決這些難題，本文著重從裝配式建筑設(shè)計、碰撞檢查、施工等方面的BIM技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行討論。

1、BIM技術(shù)與裝配式建筑概述

1.1 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)有效打破了傳統(tǒng)建筑技術(shù)，能夠利用三維技術(shù)模擬建設(shè)的全過程，并實(shí)現(xiàn)了建設(shè)參數(shù)的實(shí)時跟蹤，有效規(guī)避了數(shù)據(jù)錄取及傳輸過程中存在的誤差。關(guān)于BIM技術(shù)的內(nèi)涵，總結(jié)為以下幾點(diǎn)，采用三維技術(shù)方式收集建筑項(xiàng)目建設(shè)中涉及的各方面信息;BIM屬于信息摘要機(jī)構(gòu)，是建設(shè)方參與各項(xiàng)建設(shè)活動的重要平臺，能夠及時提取信息，將信息實(shí)時傳遞給各個建設(shè)方;建設(shè)參與方能夠與參與到數(shù)據(jù)的修改，能夠及時補(bǔ)充、完善各個專業(yè)的參數(shù)，達(dá)到優(yōu)化工作的目的。

1.2裝配式建筑工程

裝配式建筑工程從某種角度來說屬于系統(tǒng)工程，包括設(shè)計、生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝等環(huán)節(jié)。選擇裝配式建筑，從設(shè)計一開始就要注意選擇預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件，并限定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裝配工藝，經(jīng)過生產(chǎn)和運(yùn)輸，最后，在具體的施工階段進(jìn)行構(gòu)件的組裝和裝配。從整個流程來看，在施工作業(yè)之前需要先設(shè)計好高精準(zhǔn)度的預(yù)制構(gòu)件，避免安裝和裝配環(huán)節(jié)由于尺寸不合適造成成本的提高、工期的拖延。由工廠進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)，既能提高資源的合理利用，也能改善因濕作業(yè)導(dǎo)致的施工工地環(huán)保不達(dá)標(biāo)的情況。裝配式工程符合當(dāng)前行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的要求，符合綠色環(huán)保節(jié)能可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。近年來，我國房地產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展給裝配式建筑工程的發(fā)展提供了契機(jī)。傳統(tǒng)的建造施工方式與人們持續(xù)增長的住房需求不匹配，存在較突出矛盾，這就要求建筑工程的建造模式必須革新。隨著科技的發(fā)展，裝配式出現(xiàn)在人們面前，經(jīng)過大量的工程實(shí)踐，裝配式建造水平得到提高，裝配式建筑工程成為建筑行業(yè)發(fā)展的大趨勢。

2、BIM技術(shù)在裝配式建筑施工中的應(yīng)用價值

裝配式建筑具有綠色環(huán)保、施工成本低、施工進(jìn)度快、施工安全隱患少等特點(diǎn)，同時也具有施工數(shù)據(jù)管理復(fù)雜的特征。BIM技術(shù)在裝配式建筑施工中的應(yīng)用，不僅能夠更好地發(fā)揮出裝配式建筑所具有的優(yōu)勢，而且也能夠提升裝配式建筑施工管理工作的效率以及精細(xì)化水平。具體而言，通過對BIM技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可以對裝配式建筑施工模型進(jìn)行構(gòu)建，促進(jìn)多方主體數(shù)據(jù)共享與傳輸效率，從而提升工程建模的可視化水平，減少多方主體在工程開展中的信息傳遞障礙與溝通交流障礙。與此同時，BIM技術(shù)在模擬性、協(xié)調(diào)性等方面展現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢，在裝配式建筑施工實(shí)踐中，可以依托BIM技術(shù)對施工過程進(jìn)行模擬，分析施工過程中面臨的重點(diǎn)與難點(diǎn)，從而有針對性地優(yōu)化施工方案，避免施工失誤，確保施工工作得以有序開展，為施工進(jìn)度管理、質(zhì)量管理等奠定良好基礎(chǔ)。與此同時，裝配式建筑施工參與主體可以通過搭建BIM平臺，在施工過程中呈現(xiàn)出更高的協(xié)作水平，有效提升裝配式建筑施工管理工作效率。對于建設(shè)單位而言，通過使用BIM技術(shù)進(jìn)行三維建模，參建單位可以依托具有更高可視化程度的模型開展交流與決策。對于設(shè)計單位而言，設(shè)計單位可以依托BIM技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，當(dāng)模型中的某一數(shù)據(jù)產(chǎn)生改變時，其他的數(shù)據(jù)也會隨之變化，這對于提升設(shè)計效率發(fā)揮著重要作用。對于構(gòu)件制造商而言，BIM技術(shù)不僅能夠提升參建單位、設(shè)計單位與構(gòu)建制造商之間的協(xié)同水平，而且能夠?qū)Ω鱾€構(gòu)件進(jìn)行編碼，從而為施工現(xiàn)場材料管理水平的提升奠定良好基礎(chǔ)。而對于施工單位而言，通過對BIM技術(shù)進(jìn)行使用，可以對施工現(xiàn)場進(jìn)行模擬，有效提升運(yùn)輸路線和物料堆放的科學(xué)化水平，并且管理主體可以通過直觀地對比實(shí)際施工狀況與施工計劃之間的差距，找到各類管理問題產(chǎn)生的原因，有效提升多方主體溝通與協(xié)同效率，從而為現(xiàn)場管理水平的提高提供保障。

3、BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用

3.1優(yōu)化整體設(shè)計

在施工前，裝配式建筑應(yīng)保證施工設(shè)計的完整性，這樣方可為后續(xù)的施工提供指導(dǎo)，可以說，施工設(shè)計的質(zhì)量對后續(xù)裝配式建筑的施工質(zhì)量有重大影響。因此，要盡可能避免施工設(shè)計中存在誤差，即使有誤差，也應(yīng)將其控制在合理范圍內(nèi)。因此，施工單位要對此引起高度重視，對相應(yīng)的裝配式建筑數(shù)據(jù)仔細(xì)分析、把握。通過引入BIM技術(shù)，能有效發(fā)現(xiàn)裝配式建筑施工設(shè)計中存在的問題。通過利用RFID、5D等技術(shù)構(gòu)建仿真模型，利用數(shù)字化手段模擬對裝配式建筑的安裝過程，能有效發(fā)現(xiàn)各類微小錯誤，這對提升裝配式建筑整體設(shè)計水平有極大促進(jìn)意義。

3.2在構(gòu)件制造中的應(yīng)用

在大數(shù)據(jù)時代，很多行業(yè)的發(fā)展都離不開大數(shù)據(jù)的支持，建筑行業(yè)也是如此。在實(shí)施裝配式建筑施工時，工作人員要善于利用BIM技術(shù)對數(shù)據(jù)信息嚴(yán)格管理，這樣方可提升建筑工程的施工質(zhì)量。在裝配式建筑配件的制造中，施工人員可以利用BIM技術(shù)對每個配件進(jìn)行編碼，這樣可以獲得任意一個配件的生命周期，這對控制施工進(jìn)程、建筑質(zhì)量意義重大。在對裝配式建筑配件進(jìn)行管理時，工作人員可以結(jié)合相應(yīng)的編碼在配件內(nèi)安裝芯片，以此實(shí)現(xiàn)對配件的實(shí)時跟蹤，有效避免配件丟失等問題出現(xiàn)。

3.3在場地布置方面的應(yīng)用

在裝配式建筑施工中，配件堆放問題是十分關(guān)鍵的一部分。實(shí)際上，很多裝配式建筑施工現(xiàn)場的空間非常有限，只有合理堆放配件，安排配件進(jìn)入施工現(xiàn)場的順序，方可提升施工效率。為此，工作人員可以利用BIM技術(shù)搭建1個施工現(xiàn)場的模型，結(jié)合各個配件的數(shù)量、尺寸等數(shù)據(jù)信息，合理安排各配件在施工現(xiàn)場的擺放位置和進(jìn)入施工現(xiàn)場的順序，以此實(shí)現(xiàn)較為高效的施工安排。另外，結(jié)合BIM技術(shù)構(gòu)建施工現(xiàn)場模型，能對配件入場的運(yùn)輸線路進(jìn)行合理規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)施工順利進(jìn)行。

3.4在節(jié)點(diǎn)連接中的應(yīng)用

為保證裝配式建筑的質(zhì)量，要重視對節(jié)點(diǎn)連接水平的提升。在裝配式建筑施工中，若是配件連接存在問題，將產(chǎn)生一系列連鎖反應(yīng)，對整個建筑的安全性產(chǎn)生巨大影響。因此，工作人員可利用BIM技術(shù)，對配件建立數(shù)據(jù)模型，而后對各個配件的連接點(diǎn)實(shí)施可視化放大處理，以此發(fā)現(xiàn)潛在的問題，提升施工中各個節(jié)點(diǎn)連接的質(zhì)量。

3.5在材料管理中的應(yīng)用

（1）施工前期。為控制好裝配式建筑配件的采購數(shù)量，工作人員可以利用BIM技術(shù)在配件進(jìn)入施工現(xiàn)場前，結(jié)合施工情況開展分析，尤其是施工場地狹小、施工時間較短的項(xiàng)目，這一點(diǎn)非常重要。結(jié)合施工現(xiàn)場對配件的需求，工作人員可借助BIM技術(shù)開展更合理的預(yù)算，合理規(guī)劃配件采購數(shù)量，做好施工前的各項(xiàng)準(zhǔn)備，避免配件多次入場、搬運(yùn)帶來的問題。（2）施工中期。結(jié)合施工中期出現(xiàn)的各類特殊問題，工作人員可借助BIM技術(shù)對施工進(jìn)度開展調(diào)整，并結(jié)合施工實(shí)際情況，與之前規(guī)劃的施工流程進(jìn)行比對，以此優(yōu)化施工材料的入場順序，提升施工整體效率。（3）施工后期。結(jié)合BIM技術(shù)，能夠?qū)ρb配式建筑施工消耗的材料以及預(yù)先計劃數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，找出實(shí)際用量和計劃用量的差異，明確材料消耗發(fā)生的部分，這樣可為后續(xù)的配件采購工作提供一定依據(jù)。通過分析BIM管理數(shù)據(jù)，能大幅提升后續(xù)裝配式建筑施工合理性、針對性。

3.6在施工階段的仿真模擬

在正式施工前，工作人員要利用BIM技術(shù)對場地模型、施工項(xiàng)目等進(jìn)行深入探究，并利用施工模擬動畫對施工中的細(xì)節(jié)、工序進(jìn)行詳細(xì)了解。工作人員借助BIM技術(shù)展開模擬施工，能夠?qū)Ω鱾€配件的數(shù)據(jù)、性質(zhì)、形狀等元素展開更深入理解，明確在實(shí)際施工中各個環(huán)節(jié)的流程，對施工中可能出現(xiàn)的各類問題提前預(yù)防，這樣能大幅降低裝配式建筑施工中出現(xiàn)的各類問題，提升施工進(jìn)度和建筑物質(zhì)量。

3.7在運(yùn)營維護(hù)方面的應(yīng)用

借助BIM技術(shù)搭建一個裝配式建筑服務(wù)體系，能大幅推升對建筑的維護(hù)水平。比如，當(dāng)建筑發(fā)生火災(zāi)時，服務(wù)系統(tǒng)能夠結(jié)合BIM技術(shù)，對起火點(diǎn)準(zhǔn)確定位，并在模型上給予展示，而后結(jié)合起火點(diǎn)附近的配件材質(zhì)、屬性等數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，有利于消防人員在短時間內(nèi)到達(dá)著火點(diǎn)開展滅火工作，提升滅火的效率，減少經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。此外，在日常維護(hù)中，通過對裝配式建筑模型分析，能大幅提升維護(hù)效率。

3.8在拆除階段的應(yīng)用

在對裝配式建筑拆除時，也可借助BIM技術(shù)提高工作效率。借助BIM技術(shù)支持的建筑模型，能夠讓拆除人員更為直觀地了解建筑物的構(gòu)造、各個配件間的結(jié)構(gòu)，從而提升拆除工作效率。另外，在拆除一些有難度的配件時，工作人員可以利用BIM模型實(shí)施模擬拆除，以此發(fā)現(xiàn)拆除過程中可能出現(xiàn)的各類問題。通過這種仿真的拆除演示，能在很大程度上優(yōu)化裝配式建筑的拆除流程，提升建筑物拆除效率。

4、BIM技術(shù)的裝配式建筑施工管理中的作用

4.1施工進(jìn)度管理

高效是裝配式建筑在施工方面的主要優(yōu)勢，而此項(xiàng)優(yōu)勢是否能夠正常地凸顯，主要取決于施工進(jìn)度管理工作的效果?；诖?，為了充分發(fā)揮裝配式建筑的施工優(yōu)勢，需要在裝配施工中，重點(diǎn)關(guān)注施工進(jìn)度管理工作，以更好地凸顯裝配施工的高效優(yōu)勢，保證裝配式建筑的施工效果。而在BIM技術(shù)下，人們可以運(yùn)用配套軟件，對裝配施工進(jìn)行模擬，提前了解施工全過程中的進(jìn)展情況，由此預(yù)測施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)施過程中的場地情況、機(jī)械作業(yè)情況，以及相關(guān)措施實(shí)施情況，也能夠提前了解每周、每月的人、材、機(jī)需求情況，方便管理者及時識別、優(yōu)化進(jìn)度方案中的不合理問題，并加強(qiáng)對當(dāng)前進(jìn)度情況的控制，達(dá)到施工進(jìn)度管理的效果。首先，需將建筑三維模型導(dǎo)入軟件中，同時編寫進(jìn)度方案。其次，運(yùn)用BIM軟件將模型與進(jìn)度方案相銜接，構(gòu)建出4D模型，然后運(yùn)用該4D模型創(chuàng)建模擬動畫。最后，通過觀看模擬動畫，識別、優(yōu)化進(jìn)度方案中存在的問題，直至進(jìn)度計劃通過審核，由此實(shí)現(xiàn)進(jìn)度管理。在開工后的進(jìn)度管理中，BIM軟件針對進(jìn)度管理方面，還具有進(jìn)度核正功能。借助該功能，管理者可直接通過手機(jī)、平板電腦等移動端，為施工關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的完成情況進(jìn)行拍照，上傳到軟件中，軟件即可將該照片上顯示的節(jié)點(diǎn)圖像信息，與進(jìn)度模擬中的節(jié)點(diǎn)模型加以對比分析，由此得出進(jìn)度偏差，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度核正，為管理者的進(jìn)度控制工作提供精準(zhǔn)依據(jù)，提高管理工作效果。

4.2施工碰撞風(fēng)險管理

現(xiàn)階段，相較于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑，裝配式建筑對碰撞檢測的運(yùn)用更加廣泛。在裝配式建筑施工中，不僅要檢查各個專業(yè)之間的碰撞，而且也要檢查構(gòu)件之間、構(gòu)件內(nèi)部鋼筋之間、鋼筋與預(yù)留物，如孔洞、預(yù)埋件之間的碰撞，尤其是構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)的鋼筋碰撞。而BIM軟件的碰撞檢測功能較為成熟，可以準(zhǔn)確、全面地檢測出施工碰撞風(fēng)險，以便于施工方及時將碰撞問題上報給設(shè)計單位，防止施工期間變更的頻繁出現(xiàn)，干擾施工的正常開展，由此實(shí)現(xiàn)碰撞風(fēng)險管理。在BIM技術(shù)的應(yīng)用中，管理者需要先按照設(shè)計方案，制作出三維模型，然后運(yùn)用BIM軟件的碰撞檢查功能，即可得到碰撞檢查報告。該報告的內(nèi)容包括碰撞類型、名稱、距離、碰撞點(diǎn)等信息，之后，管理者就可以直接向設(shè)計方提交該報告，設(shè)計方再按照該報告，對設(shè)計方案加以優(yōu)化，達(dá)到消除碰撞風(fēng)險的問題，實(shí)現(xiàn)碰撞風(fēng)險管理。通常來說，BIM軟件中的碰撞檢測功能，屬于一鍵操作的軟件功能，啟動后最短僅需要數(shù)秒中，即可完成碰撞報告的生成，相較于人工檢查而言，極為高效，因此，將其應(yīng)用到施工碰撞風(fēng)險管理中，可以讓管理工作更加準(zhǔn)確和高效，提升管理工作水平。

4.3施工成本管理

除了高效以外，低成本也是裝配式建筑的主要優(yōu)勢。而為了發(fā)揮此項(xiàng)優(yōu)勢，施工方必須做好施工成本管理，以減少施工中的浪費(fèi)，保證裝配式施工效果。在BIM技術(shù)的應(yīng)用下，由于BIM軟件具有三算對比功能，可以將建筑工程的收入、成本、實(shí)際成本進(jìn)行對比分析，以幫助管理者識別工程施工支出中存在的問題，為施工成本管控提供依據(jù)。但在此項(xiàng)管理工作中，應(yīng)當(dāng)注意，由于工程施工成本計算比較復(fù)雜，所以BIM軟件的運(yùn)作過程中需要進(jìn)行大規(guī)模的數(shù)據(jù)吞吐，這就要求配套硬件設(shè)施能夠有效支持軟件的運(yùn)作，使BIM技術(shù)的應(yīng)用效果能夠順利達(dá)到預(yù)期。

4.4施工工藝管理

目前，雖然裝配式施工技術(shù)已經(jīng)得到了推廣，但其依然屬于新興的施工技術(shù)。相較于傳統(tǒng)的澆筑施工技術(shù)，大部分施工人員并未熟練地掌握裝配式施工技術(shù)，這在很大程度上提高了施工操作錯誤、操作不當(dāng)?shù)惹闆r的發(fā)生概率，影響了裝配式建筑施工質(zhì)量。而在BIM技術(shù)下，管理者可以在施工之前，運(yùn)用BIM技術(shù)的施工模擬功能，對當(dāng)前的施工工藝方案進(jìn)行模擬，由此識別和優(yōu)化施工方案中存在的問題，保證施工工藝操作的合理性，達(dá)到施工工藝管理的效果。此后，待施工工藝方案檢查無問題，正式開工之前，施工方還可以將施工方的模擬動畫作為培訓(xùn)資料，對施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，讓培訓(xùn)內(nèi)容更加直觀，幫助其迅速理解施工方案內(nèi)容，減少工藝操作失誤、錯誤問題的出現(xiàn)，提高工藝操作的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)施工工藝管理。在此過程中，針對復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)，BIM的三維模擬功能也可以直觀地向施工人員展現(xiàn)設(shè)計要求、施工方案，讓施工交底更加充分，深入優(yōu)化各項(xiàng)裝配式施工工藝的實(shí)施效果。

結(jié)語：

綜上所述，從當(dāng)前裝配式建筑施工的角度入手，分析BIM技術(shù)引入裝配式建筑施工的方式和方法以及提升建筑施工的質(zhì)量。針對當(dāng)前BIM技術(shù)在裝配式建筑施工中的應(yīng)用，從施工準(zhǔn)備階段、施工階段和施工后期階段三個方面，探討具體的應(yīng)用情況，分析實(shí)際裝配式施工中變技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，促進(jìn)我國裝配式建筑工程的可持續(xù)發(fā)展。

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