魏錕

（開封大學土木建筑工程學院）

1 引言

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，環(huán)境問題日趨嚴重。傳統(tǒng)建筑業(yè)因其能耗高、能源消耗大、環(huán)境污染大等問題而備受社會關注。而裝配式建筑由于資源利用率高，環(huán)境污染少，工期短，能夠有效地體現(xiàn)出系統(tǒng)化的設計、工廠化的制造和構件的安裝等建設方式，在現(xiàn)代社會中得到了廣泛的應用。。

2 BIM技術與裝配式建筑的相關概述

2.1 BIM技術的優(yōu)勢特點

BIM技術是基于建筑信息建立數(shù)字化信息模型的一種先進的信息技術。BIM技術可以將相關的數(shù)據(jù)進行綜合、分析，并根據(jù)分析的結果，生成相應的模型，并將其應用于施工項目。應用BIM技術能夠?qū)⑹┕龅氐木唧w情況、人員配置、施工中容易遇到的問題、施工方法等方面做出科學的展示和調(diào)整。同時，BIM技術還能對施工的各個環(huán)節(jié)進行合理規(guī)劃，并在施工中標注出關鍵的施工節(jié)點，便于施工人員選擇最優(yōu)的施工方案。同時，BIM技術也可以對項目的總體結構進行風險評價和分析，從根本上減少風險的發(fā)生，保證了整個施工過程的安全和穩(wěn)定。

BIM技術具有以下幾方面的優(yōu)越性：①BIM技術的最大優(yōu)勢在于智能化，它對規(guī)劃、設計、招投標、進度、安全、成本、質(zhì)量等進行系統(tǒng)化、標準化、智能化的管理，有效地提高工作效率；②協(xié)同工作，將BIM技術擴展到設計階段，通過對BIM技術的運用，可以將設計的缺點和錯誤最大限度地彌補，并將BIM技術推廣到施工中，形成一個完整、合理的工程方案。

2.2 裝配式建筑

裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑有不同之處，它是利用混凝土澆筑技術將預制好的基礎構件澆注，使構件之間的聯(lián)系更加緊密。裝配式建筑把建筑工地上的一些工作轉移到工廠，比如零件的制造，然后運輸?shù)焦さ厣?，這樣就可以省去很多中間的工作。裝配式建筑適應了工業(yè)化生產(chǎn)的需要，實現(xiàn)了智能化、信息化的管理，這與現(xiàn)代建筑的發(fā)展趨勢相適應，給建筑業(yè)帶來了新的發(fā)展空間和機會。然而，近幾年在工程建設中，由于缺乏可視化管理、直觀管理等原因，往往會產(chǎn)生一些施工上的缺陷。裝配式建筑結構可有效提高施工效率、縮短工期、保證工程總體質(zhì)量。

2.3 BIM技術在裝配式建筑施工中的應用優(yōu)勢

2.3.1 模擬施工，提高效率

BIM技術在裝配式建筑工程中的應用主要優(yōu)點在于動態(tài)仿真，可以有效地提高工程建設的效率。在BIM技術的運用下，建立了三維空間數(shù)據(jù)的信息模型，增強了地基數(shù)據(jù)的完整性和準確性，保證了施工模型試驗的可行性。通過對建筑信息模型進行三維仿真試驗，可以使工程方案的優(yōu)化和工作流程得到進一步的推進。

利用這種技術，可以對各種構件的安裝和澆筑進行可視化的指導，并能對施工中存在的設計變更風險、工程質(zhì)量風險、現(xiàn)場安裝等問題進行預測，并提出相應的預防措施，避免出現(xiàn)這種情況，從而縮短施工周期[1]。

2.3.2 碰撞檢測，優(yōu)化設計

在裝配式建筑中，水電工程建設是一個重要環(huán)節(jié)。由于管線的數(shù)量多、覆蓋面大、延伸路徑復雜，因此在設計過程中容易發(fā)生沖突。而且，如果管線發(fā)生了沖突，那么，施工肯定會被暫停，工程停工必然會導致工程進度的延遲和經(jīng)濟的損失。而利用BIM技術進行碰撞檢測，能夠迅速、準確地判斷出管道設計過程中出現(xiàn)的各種問題，并對其進行優(yōu)化，使其操作更加規(guī)范，從而促進后續(xù)工程的順利進行。

2.3.3 可視觀察，減少誤差

在實際應用中，BIM技術的優(yōu)勢在于它的可視化。通過可視化技術，可以對設計過程進行優(yōu)化，使設計內(nèi)容更加完美，減少工程設計錯誤的概率。這樣既能有效地提高工程的設計水準，又能保證預制件的制造與安裝位置的準確性。

2.3.4 精準計算，規(guī)范施工

在一般的建筑工程中，建筑結構的施工大多是在現(xiàn)場直接進行，如果在工地上出了差錯，就必須重新修建，造成工期的延遲和損失。而BIM技術在裝配式建筑中的運用，不僅能保證工程設計的準確性，還能大大縮短預制件的制造周期，從而提高施工效率，加速項目的建設，同時還能節(jié)省工程造價。

2.3.5 施工管理數(shù)字化平臺

通過利用BIM技術搭建施工管理數(shù)字化平臺，可以在云端將工程的所有信息與資源共享到各建設部門，并利用最合適的方法建立預制構件資源庫，并對構件的尺寸和性能進行有效管理，以提高其可視性和有序性。通過施工管理數(shù)字化平臺，可有效溝通、協(xié)調(diào)機電、結構、建筑等專業(yè)之間的沖突，避免后期復雜的管道安裝和再開挖，提高工程的整體效率。

3 BIM技術在裝配式建筑結構施工中的應用

3.1 施工準備階段的應用

裝配式建筑在技術上要比傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土更難實現(xiàn)，而且必須保證其在設計和安裝上的精確性。構件安裝時，必須嚴格遵循一定的程序，以免造成鋼筋和套管的位置不合理，CAD圖紙難以直觀地反映以上的設計，無法對其進行科學、有效的指導。而將BIM技術運用于裝配式建筑項目，可以有效地建立相關的模型，以便對項目中的管道、構件等進行適當檢測，并能及時發(fā)現(xiàn)問題并改進設計方案。

3.1.1 族庫構建

利用BIM技術建立標準化的家族庫，有助于對BIM模型進行改進，使其更好地反映出裝配式建筑的實際狀況，大大縮短了前期的建設周期。利用BIM技術，將所有的數(shù)據(jù)都輸入到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，形成一個三維模型，讓工作人員能夠更好地理解零件的尺寸和彼此之間的關系，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

3.1.2 預拼裝檢測

BIM技術在裝配式建筑準備階段的應用有助于降低構件的檢測難度，在施工之前發(fā)現(xiàn)構件本身和吊裝時可能發(fā)生的問題，并對其進行及時的調(diào)整與優(yōu)化，保持構件尺寸、形狀的合理性，避免返工，節(jié)約了大量的資金。在采用BIM技術進行預制裝配時，首先采用3D打印技術將產(chǎn)品和BIM模型打印出來，并根據(jù)裝配要求進行預組裝，檢查有沒有問題，及時進行記錄并進行調(diào)試，直至所有的參數(shù)和位置都正確后，才能進行預制件的制作。同時，還可以對工程的設計圖紙和工程的可行性進行檢驗，為工程的施工提供依據(jù)[2]。

3.1.3 造價管控

利用BIM技術，可對施工項目的信息進行快速采集和整理，實現(xiàn)動態(tài)管理，確保信息的全面性和及時性。然后利用計算機軟件技術對工程項目進行科學統(tǒng)計、歸類，通過對已有的資料進行精確計算，從而為工程項目成本管理提供依據(jù)。采用BIM技術對數(shù)據(jù)進行精確計算，避免人為誤差。另外，由于BIM技術的作用，可以保證早期評估的精確度和快速性，降低了不必要的損失，降低了預算外變更的發(fā)生。

3.1.4 重要節(jié)點的展示

在具體的施工中，常會出現(xiàn)一些較為復雜的關鍵節(jié)點，利用BIM技術可對節(jié)點進行有效顯示，從而制定科學、合理的施工計劃，以保證節(jié)點的精確度。

3.2 施工階段的應用

3.2.1 施工過程模擬

通過BIM技術，可以對裝配式建筑結構進行全過程仿真，使工作人員能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，并參考工程的具體要求進行科學的調(diào)整，從而降低施工中的危險事故，合理調(diào)配資源和資金。在構件吊裝仿真過程中，要充分考慮到各個節(jié)點之間的相互關系，并進行相應的調(diào)整和銜接，以保證仿真過程的流暢。在施工現(xiàn)場，遇到結構復雜、施工要求高的節(jié)點時，利用BIM技術實現(xiàn)節(jié)點的可視化顯示，便于施工人員根據(jù)三維模型進行節(jié)點的銜接，提高施工的精確度。

3.2.2 材料管理

在實際應用BIM技術時，必須對整個施工過程進行全面計算、分析，并以此為依據(jù)，科學、合理地安排施工材料、施工進度，以保證施工的質(zhì)量，保證材料的供給不會受到影響。另外，為了科學、高效地判定材料的損失，還需要運用BIM技術，及時發(fā)現(xiàn)材料損失的異常情況，以便對施工過程和方案進行改進和優(yōu)化，確保工程的科學性和經(jīng)濟性。此外，運用BIM技術，可以對物料的進場時間進行規(guī)劃、計算，并能靈活地對物料進行加工，避免物料長期積壓。

3.2.3 碰撞檢測

通過BIM技術，可以在深化設計階段就進行碰撞檢測，檢驗圖紙的設計內(nèi)容，確定結構位置是否合理，管線布置是否合理，并能做到水平和垂直方向的檢驗，降低矛盾的發(fā)生，增強結構的連貫性。通過碰撞檢測，可以科學地評估圖紙的設計內(nèi)容，避免在實際操作中出現(xiàn)的碰撞問題，實現(xiàn)多個專業(yè)的協(xié)作，減少返工費用，大大提高了工作效率。

3.2.4 動態(tài)化管理

BIM由于其可視化、模擬性、協(xié)調(diào)性等多種功能特點，在裝配式建筑中運用，一方面可以推動工程平面圖向三維模型過渡，從而為管理者提供更為精確的決策支撐；另一方面，它還可以實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的可視化，增強施工過程的實時監(jiān)控與控制，方便工作人員及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，保證現(xiàn)場施工的進度和安全。同時，隨著BIM技術的不斷發(fā)展和功能的不斷完善，5D模擬技術也逐步在工程建設中得到了運用，實現(xiàn)了動態(tài)控制，及時調(diào)整工程內(nèi)容，充分發(fā)揮資源的最大利用價值，提高了施工質(zhì)量[3]。

3.2.5 構件管控

目前，構件管控應用最多的就是BIM技術和RFID技術，這兩種技術在控制預制件時都能起到很好的作用。通過RFID技術將預制件的制造信息進行傳輸，這是一種射頻識別技術，利用BIM技術可以有效地將生產(chǎn)信息集成到一起，從而實現(xiàn)對預制件整個生產(chǎn)過程的管理。在此基礎上，施工技術人員可以充分、有效地掌握和監(jiān)測預制件的各項生產(chǎn)工藝參數(shù)，并能根據(jù)軟件的實際應用，找出問題所在，制定出科學、高效的解決方法。

4 結語

總之，BIM技術在裝配式建筑施工中的應用是必然趨勢，兩者相結合，既可以減少工期，又可以提高設計精度，防止出現(xiàn)質(zhì)量問題，簡化現(xiàn)場管理，確保工程的整體效果，減少施工的難度和復雜性，減少施工中的問題，提高施工的整體效率。