装配式建筑结构施工中BIM技术的应用

王善库,李 巍

(1.信阳职业技术学院建筑工程学院，河南 信阳 464000；2.中国化学工程第十一建设有限公司，河南 开封 454000)

0 前 言

近年来我国建筑行业的发展已经日渐成熟，很多施工过程中引进了装配式建筑的理念，响应国家绿色施工的方针，推进可持续发展战略。装配式建筑采用事先制作完成的预制构件，将其运送至施工现场，按照设计图纸和施工组织设计方案进行装配，完成整个建筑工程，具有人工成本少、环境污染小、生产效率高、施工周期短等诸多优势。随着科学技术的不断发展，BIM技术在建筑行业的应用越来越广泛，并且越来越成熟，作为一种数字信息技术，可以应用于建筑工程的各个环节，包括设计阶段、施工阶段等，能够对建筑工程施工过程进行模拟，降低施工过程出错的概率，为建筑工程设计阶段到后期的使用、运营阶段提供技术支撑，为项目参建“五方”建立协同管理平台，提升项目管理的协同合作效率作用巨大[1-4]。因此，将BIM技术应用于装配式建筑结构施工中对于今后建筑工程的施工具有重要的意义。

1 装配式建筑结构和BIM技术的概念

1.1 装配式建筑结构

装配式建筑施工方法是近年来兴起的一种施工方法，改变了传统施工直接浇筑的方式，取得了较为显著的成绩。装配式建筑施工采用新型环保材料制备建筑工程需要的预制件，质量高、环保性好，能够满足国家住宅绿色施工和节能减排的要求，对建筑工程施工空间的要求低。事先制备的预制件通过运输抵达施工现场，按照设计要求进行安装，为了保证建筑工程的整体质量和安全性，要求预制件的浇筑误差满足设计要求，同时加强预制件全过程的监管力度，使建筑工程能够顺利验收。

1.2 BIM技术

BIM技术基于数字信息技术兴起，用于完成建筑信息模型的构建与仿真，可以通过参数化建模获取更多的建筑工程信息资料，用于指导建筑工程施工过程，进而优化完成数字信息模型。通过建筑施工之前的仿真建模，完成建筑工程施工全过程的模拟，及时发现问题及设计不足，优化方案，确保施工过程的顺利开展，同时也可用于建筑工程的规划和管理，图1给出了BIM技术在现代建筑中的价值链。

图1 BIM技术在现代建筑中的价值链

2 BIM技术的先进性

1)信息搜集更全面。装配建筑管理的重中之重就是相关工程建筑信息的收集和分析，采用BIM技术不仅能够提高项目信息收集的时效性，而且能够实现数据信息的有效性和全面性。在项目建造的设计、管控与运送等环节，运用BIM技术能够大幅提高效率，形成最理想的方案。

2)关联性和协调性。BIM技术能够对建筑作业之前留存的诸多问题加以整体剖析、处理，从中找到处理问题的最优方式，更有效地对信息进行剖析。在装配式建筑施工过程中，大量的建筑信息都可以通过BIM技术中的数据信息模型进行分析，更好地降低信息不一致问题发生的可能性。若建筑物信息模型内的某个信息或者数值发生问题亦或被更改，和其有关的信息均会智能进行更改。

3)可视化。BIM技术依托本身具有的效能可依照设计图创建三维模型，让建筑项目能够直观看到，与之前的平面图对照来说，技术工作者可运用BIM技术将建筑构件更有效地连在一起进行虚拟剖析，得到最佳建设施工方案。可以将建筑模型进行立体呈现，形成更加形象的建筑施工流程三维动画效果，便于理解建筑施工各个环节的工作，在此基础上完成建筑工程施工方案的设计。

4)模拟性。BIM技术的运用不但让建筑工程整体建造过程直观展现，而且能够实现特定时间的预设展现，譬如模拟自然灾害发生时人员撤离等情形。在工程招投标和施工过程中采用BIM技术对建筑工程方案进行多维度的仿真模拟工作，可以进一步提高投标方案的直观性和可行性分析，进一步为建筑工程施工方案的确定提供有价值的信息。

3 装配式建筑结构施工中BIM技术的应用

3.1 设计阶段

建筑装配工程设计阶段对BIM技术的运用主要体现在运用BIM技术中信息化模块构建建筑工程的三维建筑模型(图2给出了运用BIM技术绘制的某工程三维模型)。根据设计方案和图纸进行模型的信息化参数设置，通过仿真模拟建筑工程的安全性、可靠性、稳定性等设计要求，用于验证设计方案的准确性。对于装配型建筑有关工作者可依托BIM技术对设计方案进行优化与健全，例如通过仿真可发现建筑工程中出现的信息与实际建筑施工过程不相符、设计方案的安全系数较低等，利用BIM 系统就能够优化完善相关工作，进一步设计相关内容，进一步使建筑工程流程更加规范可靠。

图2 BIM三维模型

3.2 生产阶段

装配式建筑生产过程重点围绕着施工过程使用的预制件开展，通过BIM技术建模仿真整个建筑的装配过程，通过仿真分析确定最优的装配流程。同时，通过仿真能发现建筑施工过程中可能发生的安全事故，通过制定相关安全措施降低施工安全生产事故发生的概率。利用BIM技术可以对构件进行虚拟标注，收集建筑预制件的相关数据，为未来信息数据的交换整理打下基础。通常，在建筑预制件的装配过程中，采用BIM技术中存储的构件信息数据，找出已经标注的预制件进行相关分析工作。通过智能系统对每个预制件进行参数处理，输出对应的数据库，生成对应的二维码，达到设计、施工过程中信息的实时共享。装配式建筑所用的预制件的相关信息均存在于BIM模型系统中，存在对应预制件的生产过程及仿真分析得到的模拟信息，实现建筑所需预制件的智能制造和智能装配，大大提高了生产效率。随着科学技术的飞速发展，3D打印技术也是热门的先进制造工艺，在建筑预制件的制备过程中具有重要的应用价值，通过3D打印技术可以完成装配式建筑使用的BIM模型，实现预制件制备流程的简单化。

3.3 施工阶段

装配式建筑预制件的制造和存储涉及多个部门，需要配备大量的技术人员进行预制件的管理，实际工程应用中预制件的管理是最容易出现问题的环节。在装配式建筑工程实际与BIM技术的应用相结合的过程中，技术人员可以运用BIM技术实现预制件相关数据的处理、存储等，通过比较预制件的安装位置及相关检测效果，自动生成二维码，大大提升了预制件装配过程的智能化水平，装配效率得到了提高，降低了施工人员的成本和施工危险系数。预制件在装配施工过程中的吊装工作极其复杂，对相关的吊装机械要求较高，需要针对性地提出预制件吊装环节的预防措施，做好安全保障工作。这一过程可以通过BIM技术进行实际施工和装配过程的模拟，节约吊装时间，简化吊装现场的布置流程，吊装安全性得到了大大提高。同时，BIM技术还能针对施工车辆进行车辆路线的优化设计，节约工程成本，得出最优方案用于装配施工，充分发挥机械性能，提高工作效率。

3.4 运行和维护阶段

建筑工程的运行和维护对于工作人员的要求较高，需要有丰富的运维工作经验才能及时发现建筑出现的问题，及时排除。但是BIM技术可以存储装配式建筑的各种信息数据，能够自动生成相关的工程记录表，进行相关数据的存储，以便于建筑后期运行和维护工作的开展，在不损害业主利益的前提下完成相关运维工作，节约成本，提高工作效率。

4 结 语

BIM技术在现代建筑装配过程中具有明显的技术先进性，能够完成装配式建筑工程的合理布置，提升现代建筑的施工水平，降低施工现场安全事故发生的概率，简化施工流程，提高施工效率，完成建筑工程向信息化、智能化的发展，因此，BIM技术对于装配式建筑是十分重要的。

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