高俊峰，宋書顯

摘 要：BIM技術作為一種數(shù)據(jù)化管理工具，主要通過信息傳遞、信息共享等作用，將建設數(shù)據(jù)進行透明化、實時化傳遞，目前該管理工具已被充分應用于工程設計、工程建造以及工程管理等方面。基于此，通過文獻研究等方法，從構件內部精準設計定位、制定設計施工計劃、優(yōu)化資源配置保障質量3方面，分析BIM技術在裝配式建筑設計施工中的應用價值，從研發(fā)規(guī)劃階段、勘察設計階段、生產制造階段建造監(jiān)理階段，對裝配式建筑BIM技術應用進行分析。

關鍵詞：裝配式建筑；BIM技術；建筑工程

中圖分類號：TU201? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）10-0038-03

0 引言

與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑等建筑模式相比，裝配式建筑不僅簡化了傳統(tǒng)建筑模式的施工工序，還能保障建筑工程項目的施工進度和施工質量。BIM技術作為立足于現(xiàn)代信息科學技術的數(shù)據(jù)管理工具，被應用于建筑工程領域，可通過信息建模等實現(xiàn)對建筑工程的全過程管理。利用BIM技術，保障裝配式建筑的工程質量已成為建筑工程領域的研究重點。

1BIM技術在裝配式建筑設計施工中的應用價值

1.1 實現(xiàn)構件內部精準設計定位

對裝配式建筑進行精準設計定位是裝配式建筑項目建造的根本與基礎。在裝配式建筑前期施工準備階段，應用BIM技術能夠通過建立模型、數(shù)據(jù)導入、數(shù)據(jù)驗證等工作環(huán)節(jié)實現(xiàn)對裝配式建筑預制構件的精細化設計，通過采樣、定位、放線等方式實現(xiàn)對預制構件內部組件的精準定位[1]。

1.2 合理制定設計施工計劃

裝配式建筑施工計劃制定是開展施工質量管理、施工進度管理、竣工驗收等多個環(huán)節(jié)工作的基礎與保障。在制定施工計劃的環(huán)節(jié)，生產廠家可利用BIM模型提取有關裝配式建筑項目構件的重要信息，例如幾何尺寸、細部構造等，從而為生產制造制定計劃[2]。生產廠家在生產過程中對構件埋入RFID芯片，在芯片中存入BIM模型，能夠實現(xiàn)構件的信息溯源，為后續(xù)的施工、竣工驗收、運營維護提供保障。施工人員和監(jiān)理人員能夠依靠BIM模型，按照施工計劃和監(jiān)理計劃開展施工管理，從而實現(xiàn)裝配式建筑工程的全過程管理。

1.3 合理優(yōu)化資源配置保障質量

施工過程利用BIM技術有助于合理優(yōu)化資源配置，保障裝配式建筑工程的施工質量。在施工過程中，施工方利用BIM系統(tǒng)對施工現(xiàn)場的場地進行布置，規(guī)劃預制構件、設備材料的運輸入場路線以及對場地堆放做出合理規(guī)劃模擬，能夠有效減少二次運輸所產生的人工成本。施工方可通過BIM系統(tǒng)調取構件中的信息，例如生產時間、出入庫信息、運輸路線、運輸批次等，在實現(xiàn)對構件的質量進行檢查的基礎之上，對安裝步驟進行校核，從而提高施工現(xiàn)場的管理質量[3]。

2 裝配式建筑BIM技術應用分析

2.1 研發(fā)規(guī)劃階段

研發(fā)規(guī)劃是裝配式建筑項目建設的關鍵環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)BIM技術應用質量直接關系到整個項目的建設決策。裝配式建筑研發(fā)規(guī)劃階段的目的是要通過數(shù)據(jù)分析評估項目的可行性與市場潛力，從而提供數(shù)據(jù)供后續(xù)勘察、生產、施工等階段使用，防止意外事故發(fā)生。裝配式建筑研發(fā)規(guī)劃階段需要對項目進行規(guī)劃調整，在投資估算、征地拆遷、環(huán)境評估等方面利用BIM技術能夠采集到更精確的數(shù)據(jù)，為編制可行性方案奠定基礎。

裝配式建筑研發(fā)規(guī)劃階段BIM技術應用可分為投資估算、場地分析、總圖規(guī)劃、環(huán)境評估4大板塊，具體如圖1所示。其中投資估算包括對工程量、工程造價、工程風險進行估算；場地分析主要對建筑面積、建筑地形、單體模型進行分析；總圖規(guī)劃主要對交通通行、景觀、管線進行規(guī)劃；環(huán)境評估主要對日照環(huán)境、風環(huán)境、熱環(huán)境、聲環(huán)境等進行評估[3]。

2.2 勘察設計階段

勘察設計是裝配式建筑項目監(jiān)造的關鍵環(huán)節(jié)，也是裝配式建筑建造的基礎。裝配式建筑勘察設計階段會涉及多個上下游產業(yè)，而利用BIM技術建立一套適用于裝配式建筑模數(shù)原則的工作模式尤為重要。裝配式建筑BIM技術應用需要從功能、專業(yè)等多方面進行考量。裝配式建筑BIM模型設計可在全專業(yè)選取組合，經過協(xié)同更新、碰撞檢測后形成含有項目設計信息、施工信息的專業(yè)設計模型，以便下游產業(yè)進行生產制造，具體模型如圖2所示[4]。

裝配式建筑勘察設計階段BIM模型包含裝配區(qū)域確定、構件拆解、構件設計、整體拼裝設計4大板塊。其中分體構件設計需要保障建筑、結構、設備的準確性。現(xiàn)階段裝配式建筑由多個單元組裝而成，該環(huán)節(jié)利用BIM技術以數(shù)據(jù)協(xié)調統(tǒng)一的組件為搭建基礎，從而實現(xiàn)布局多樣性和模塊相容性。分體構件設計主要根據(jù)不同區(qū)域特征進行設計，從而建造出具有構件聯(lián)系的單體構件，該階段使用BIM技術主要是解決不同類別的接口問題。裝配式建筑標準層比重最大且包含了裝配式建筑絕大部分的附屬構件和設備，該環(huán)節(jié)使用BIM技術主要對附屬構件、設備進行設計，以解決分體構件連接及內部問題。整體拼裝設計則是在分體構件的基礎上對不同功能需求的建筑層進行設計規(guī)劃，通過連接各層和輔助構件的方式完成整體拼裝設計[5]。

2.3 生產制造階段

裝配式建筑與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑有著本質的不同，其最大的區(qū)分點就在生產制造階段。裝配式建筑生產制造階段需要做好“構件拆分”“構件生產”兩大工作。在實際工作中，生產制造階段需要對各生產技術進行分析，例如預留孔洞、管線預開槽、預埋灌漿套筒等，同時立足于裝配式建筑特征，對加工生產、運輸、堆場等提出特定要求。

加工生產與運輸交付階段，裝配式建筑預制構件生產前需要做好準備工作，以便于現(xiàn)場安裝。在此階段，需要充分考慮產品加工的通用性、復用性、可替代性和擴展性，而生產完畢的構件需要將構件信息（出入庫信息、訂單信息、運輸物流等）進行錄入，從而便于排產、運輸和交付。該環(huán)節(jié)依托BIM技術的高精度、高時效等特征，將設計模型直接交付工廠，從而規(guī)避傳統(tǒng)作業(yè)模式中信息流失、信息不對稱等問題。同時，還可將模型與企業(yè)ERP系統(tǒng)聯(lián)系，根據(jù)軟件信息下料生產，避免出現(xiàn)資源滯費問題。

而從堆放工作而言，該環(huán)節(jié)使用BIM技術能夠與溯源物聯(lián)設備相結合，考慮到堆場、運輸、現(xiàn)場實際情況合理規(guī)劃路線，做好防護措施，從而保障構件順利交付。在交付過程中，生產方與施工方可利用BIM技術系統(tǒng)核對構件身份信息，例如對構件的裝車路線、吊裝條件等因素做出確認，從而為后續(xù)工作奠定基礎。

2.4 建造監(jiān)理階段

裝配式建筑監(jiān)造要對監(jiān)造監(jiān)理工作原則與生產制造等環(huán)節(jié)熟知，利用BIM技術對施工現(xiàn)場實行動態(tài)管理，從而達到減少人工作業(yè)成本、改進施工方案、對施工對象和進度實現(xiàn)全過程跟蹤的目的。裝配式建筑監(jiān)造監(jiān)理階段需要對施工階段進行事前控制、事中控制和事后控制。其中事前控制主要對施工準備、開工報告進行審核控制；事中控制主要對施工過程圖紙設計及審查、施工安裝過程、產品質量進行控制；事后控制則是主要開展施工質量監(jiān)測、工程質量鑒定等工作。

2.4.1 施工進度管理

基于BIM技術的裝配式建筑施工進度管理是在施工前建立模擬系統(tǒng)，并將各元素加入模擬系統(tǒng)，開展預施工分析，以便于對施工要素進行優(yōu)化?；贐IM模型建立的4D模型可直觀反映監(jiān)造過程，并為施工人員反饋施工管理問題，從而提前制定解決預案。裝配式施工進度管理需要對項目特點、施工進度做出分析，以設計模型為基礎，關聯(lián)施工組織模型，所有直接影響進度管理的信息可在模型內做出調整和更新。根據(jù)施工過程所收集的信息分析比對BIM模型，實現(xiàn)動態(tài)化管理施工進度。

2.4.2 施工質量管理

影響裝配式建筑施工質量的因素主要是“人”“機”“料”“法”“環(huán)”5大方面，所以施工質量管理需要從以上五大方面入手，而從宏觀施工質量管理角度而言，以上5大方面工作直接貫穿施工質量前期準備、施工裝配等環(huán)節(jié)[6]。

從施工質量前期準備階段而言，施工人員需要在前期工作完成后開始質量管理工作。在構件入場后需要通過掃識別碼的方式獲取構件配置、安裝方法、質量要求、質檢信息等，并且結合BIM模型中所標注的關鍵點形成質量管理信息。在施工裝配過程，現(xiàn)場質量管理員則需要根據(jù)實際過程內容、驗收標準、環(huán)境因素實行動態(tài)管理。對于現(xiàn)場所發(fā)生的質量問題，需要輔助質管員采集信息，對質量問題做出描述，并制定分析及處理方案，并統(tǒng)一上傳至BIM模型中，從而實現(xiàn)裝配式建筑項目質量無縫動態(tài)管理。

2.4.3 施工監(jiān)理

在常見的建筑工程項目建設過程中，監(jiān)理單位作為建設方的咨詢服務單位，需要對裝配式建筑工程項目質量、進度等多方面做出嚴格的監(jiān)督與管理工作。監(jiān)理單位作為施工單位和建設單位溝通的“橋梁”，應當以維護雙方經濟利益、經濟效益為目標開展工作。在施工監(jiān)理環(huán)節(jié)，應用BIM技術可基于施工模型創(chuàng)建BIM施工監(jiān)理管理模型，應用會審和技術交底，將記錄同步更新至模型。監(jiān)理人員可利用BIM施工監(jiān)理模型對裝配式建筑質量管理、進度管理等工作進行策劃、組織、實施。

2.4.4 竣工驗收

竣工驗收作為裝配式建筑項目交付使用的最終總檢查階段工作，需要對建筑物整體質量、材料信息、設備信息、檢測數(shù)據(jù)等進行最終審查和信息把控，從而保證項目質量。傳統(tǒng)的建筑竣工驗收工作忽略了建筑功能，過程中對項目把控力度較小，容易出現(xiàn)施工圖紙與現(xiàn)場實際情況不匹配的情況，導致竣工驗收后出現(xiàn)管理的不可預見性問題。例如構件位置偏差、截面或開間大小范圍與施工圖紙不匹配、管線預埋問題等，為后續(xù)的運營管理提高難度系數(shù)。

而在驗收環(huán)節(jié)使用BIM技術，利用BIM系統(tǒng)可對建筑物構件信息、空間信息、設備參數(shù)進行了解，為客戶提供完整的建筑物全局信息，從而為后續(xù)的運營維護、改造拆除提供溯源信息，達到降低時間成本、經濟成本的目的。

3 結束語

裝配式建筑在現(xiàn)代建筑工程領域中是一項集標準化設計、工程化生產、裝配化施工、信息化管理等特征為一體的建筑模式，這些特征決定了裝配式建筑在建筑領域中的地位和適用范圍。BIM技術作為現(xiàn)代數(shù)據(jù)化管理工具，將其與裝配式建筑工程項目相結合有助于保證項目建設進度、項目建設質量，所以裝配式建筑工程人員應站在工程建設角度，從研發(fā)規(guī)劃階段、勘察設計階段、生產制造階段、建造監(jiān)理階段等階段對BIM技術做出合理應用。

參考文獻

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[2] 鐘敏.BIM技術在裝配式建筑項目管理中的探索與應用[J].中國建設信息化，2023（6）：54-57.

[3] 張亞東，劉月君，季凡杰，等.BIM技術在裝配式建筑成本控制中的應用研究[J].河北建筑工程學院學報，2023，41（1）：192-195+231.

[4] 李錁，章智博.深析BIM技術在裝配式建筑設計中的實踐與運用[C]//上海筱虞文化傳播有限公司.Proceedings of 2022 Academic Forum on Engineering Technology Application and Construction Management（ETACM 2022）（VOL.2）.Proceedings of 2022 Academic Forum on Engineering Technology Application and Construction Management （ETACM 2022）（VOL.2），2022：128-130.

[5] 楊壯.裝配式建筑鋁模爬架一體化施工技術[C]//中冶建筑研究總院有限公司.2022年工業(yè)建筑學術交流會論文集（下冊）.2022年工業(yè)建筑學術交流會論文集（下冊），2022： 1375-1378+1346.

[6] 靳立磊.裝配式建筑安全管理中BIM技術的應用研究[J].大眾標準化，2022（17）：52-54.