装配式建筑中BIM 技术应用探讨

宋开锋

（民航机场建设工程有限公司，天津 300456）

0 引言

装配式属于一种新型的建筑，其在我国发展起步相比于部分发达国家来说比较晚，还处于装配式运用和处理的初步探索阶段。目前装配式建筑模式拥有广阔的发展空间及应用前景，我国建筑行业应当大力发展装配式，对其含义和施工标准化流程等深入研究[1]。BIM 技术在装配式建筑中拥有突出的应用优势，能够明显减少修改次数，提高工作效率，从而为整体工程质量的提升提供保证。

1 装配式建筑工程、BIM 技术简单介绍

一般情况下，装配式所使用的构件都需要在工厂提前完成制作，然后将这些构件搬运至目标施工现场，之后由专业的施工人员完成构件之间的装配工作。在搭筑构件时既要充分考虑整体的稳定性，还要顾及其本身的抗震性。装配式的施工流程主要包括建筑方案设计、相关构件制造、现场装配，其中建筑方案设计又分为具体的方案设计、施工图纸设计、设计优化等。在发展的最初阶段，装配式设计工作的开展主要利用CAD 软件，随着工程技术的不断提高，BIM 技术逐渐被应用至装配式设计中，为设计方案的优化提供了有力的技术支持[2]。并且，在建筑构件现场装配时使用BIM 技术实现定位安装，这样有利于提高建筑构件装配位置的准确率。

BIM 技术之所以得到广泛应用，主要是因为其自身具有突出的优势，可视化、协调性、模拟性、信息完备性、参数化性、一体化性等都属于BIM 技术独特的优势，在这一系列技术优势的协同作用下，有利促进了建筑施工目标的实现。将BIM 技术应用至设计阶段，既提升了设计效率，又明显降低了工程建设成本。并且，将BIM 技术应用至工程建设中还能够满足用户想要详细了解建筑信息的需求，在提高整体施工效率的基础上缓解施工人员的压力[3]。

2 我国装配式建筑工程现状、存在的主要问题

在劳动力成本急剧上升、社会整体工业化水平迅速提升的背景下，装配式建筑已经成为建筑业发展的必然趋势，从结构材料的角度将装配式建筑分为钢结构、混凝土结构、钢-混凝土结构、木质结构，不同结构的装配式建筑应用范围、发展之间的差异也比较明显，其中木结构的装配式建筑受到森林资源有限的影响，其应用范围较为有限[4]。

我国装配式建筑起步比较晚，发展速度较快，不过在取得诸多发展成果的同时也面临着一系列问题。装配式建筑工程对于技术水平的要求相对较高，吊装工序一般具有明显的复杂性特点，工程整体需要数量众多并且形式多样的部件。现阶段，我国装配式建筑构件模具还未有统一的生产标准，为后期工程建造埋下了风险隐患。且装配式建筑构件供应商的资源处于严重不足的状态，构件生产工艺、生产技术急需提高和完善，制作的许多构件并没有达到可使用级标准，在出厂检查时未进行严格的质量检查。装配式建筑工程需要大量吊装、组装各类零件，但是各工作人员在操作大型机械设备时无法有效配合。

虽然钢结构装配式建筑体系发展相对比较成熟，但在标准化设计和集成化生产方面仍旧存在不足，严重限制了装配式建筑优势的进一步发挥。目前，高层建筑应用装配式建筑的技术研发尚处于初级阶段，未形成系统的研究，这明显限制了装配式建筑的大规模发展。在装配式建筑知识系统培训缺乏的环境下，人才的缺乏同样对其发展造成了限制。除此之外，由于我国装配式建筑还处于初级发展阶段，未形成完善的监督与施工标准，因此缺乏市场监管，最终造成装配式质量无法得到保障，在这一系列限制问题的影响下，我国的装配式建筑发展和进步空间仍旧比较大，在今后应当更加深入地探索。

3 装配式建筑工程施工过程中BIM 技术的应用实践

BIM 技术在装配式建筑中的应用空间巨大，无论是在前期规划阶段、建筑设计阶段、构件生产阶段还是施工阶段、运营阶段都可有效应用BIM 技术，将BIM 技术贯穿整个施工过程，以此提高装配式建筑的施工质量和效率。

3.1 在前期规划阶段的应用

在装配式施工规划制定阶段，将地理信息系统和BIM 技术结合在一起，并且利用地理信息系统全面分析和研究已经搜索到的场地数据。之后，在场地数据信息分析结果的基础上，利用BIM 技术建立相应的信息化模型，其中包含即将建设的装配式空间环境（日照、风速等），为项目规划人员提供更加直观的项目建设场地信息。另外，利用BIM 技术深入和全面分析即将建设装配式建筑与已有工程之间的关系。BIM 技术具有强大的建模功能，利用这一技术功能建立3D 模型，以此提升装配式总体规划的科学性、可行性。譬如，某一装配式建筑工程在项目前期策划阶段依据已有的资料、现状图纸等，将其导入到BIM 技术软件中，有效创造出工程道路、建筑物以及绿化等变化起伏，之后结合规划条件生成本地块的用地红线、道路红线以及面积指标等，并且充分利用BIM 模型进行了总图规划以及综合环境评估。

3.2 在设计阶段的应用

装配式建筑设计阶段包含多方面的设计内容，不仅要对整体构件设计，还应当在设计工作中预留好管线和钢筋等与洞口之间的距离。装配式建筑设计工作还牵扯到机电专业、构件拆分等方面的内容，因此属于一项综合性较强的工作。在传统的装配式建设设计工作中，不同专业单独设计，严重降低了装配式建筑整体设计的连贯性和合理性。而BIM 技术在装配式设计工作的应用为不同专业的工程师提供了一个信息共享平台，有利于不同专业设计信息之间的融合协调，以便及时发现整体设计工作中所存在的问题，及时采取调整措施改善，避免装配式建筑施工阶段频繁出现设计方案变更，严重影响施工进度和施工质量[5]。

3.3 在构件生产阶段的应用

构件生产属于装配式重要的组成部分，所有施工工作的开展都以建筑构件为基础。设计人员应当加强与构件生产人员之间的联系，在生产之前做好设计交底工作。传统的设计交底基本上以二维设计图纸为主，生产人员面对种类繁多的构件很容易出现信息错漏的情况，从而影响生产质量和进度。在BIM 信息平台的支持下，构件生产人员与设计人员之间的交流将会变得更加有效和准确，生产人员在理解需要生产的构件信息时也变得更加简单。并且，将BIM 技术和RFID 技术结合到一起，有利于施工单位更加及时和准确地了解构件的生产进度。BIM 技术可以模拟和分析数控机床构件生产，经过科学的计算挑选出最佳的构件生产方案，还可以直接将最优生产方案传输至数控机床当中。

3.4 在施工阶段的应用

装配式施工最核心的环节是吊装施工，其复杂性比较突出，并且机械化程度较高，所以在施工过程中容易出现较多问题。将BIM 技术应用至施工阶段之后，先模拟吊装施工过程，进一步完善施工方案，及时排除吊装施工潜在的安全隐患[6]。另外，在BIM 技术的支持下，还能够优化布置施工现场运载车辆的行进路线，确保施工现场场地得到充分利用，避免建筑构件或者其他施工材料二次搬运。有许多装配式施工中利用BIM 等技术，在施工现场张贴施工工艺标准、施工图二维码，这样有利于施工人员和管理人员更加直观地了解工艺流程。利用BIM 技术可以模拟构件安装的整个过程，尽早发现和排除安装过程中存在的疏漏之处，减少和避免安装失误以及安全事故的发生。BIM 技术可以动态模拟工程施工，识别和分析危险因素之后将其影响范围反映至模型中，可以为施工人员明确安全事故数量、区域提供可靠依据[7]。

譬如，某一装配式建筑工程在施工前期阶段利用BIM 模型检查专业管道之间以及管道与结构之间的碰撞情况，之后及时调整有碰撞的部分，有效减少和避免了后续施工过程管道碰撞等问题，利用BIM 技术对施工方案进行分析模拟以及科学管理，为装配式建筑施工带来了全新的面貌。

3.5 在运营阶段的应用

装配式建筑运营阶段主要是项目维护、修缮、整治，这一过程仍旧需要与建设单位、设计单位、施工单位充分交流沟通，如果忽略了这一阶段的沟通工作会导致运营工作存在明显的盲目性等问题[8]。在装配式运营阶段应用BIM 技术，能够提高运营管理工作的精细化程度，运营管理人员借助BIM 模型查询相关构建属性，最终提升运营管理工作水平。在装配式建筑设备维护、建筑拆除改建时，同样利用BIM 模型提供的信息改善整体工作[9]。当装配式建筑发生火灾之后，利用BIM 技术可以实现火警警报自动化接触，并且准确定位火灾确切位置，有助于及时疏散人群以及处理灾情。结合RFID 标签可以在BIM 模型内部准确定位高能耗部位，动态监控和处理建筑高能耗问题，还可以追溯预制构件施工质量信息，有助于明确施工问题责任归属。以某装配式建筑工程为例，在竣工后利用BIM 模型对建筑进行必要测试及调整，之后提交给业主，充分利用BIM 技术的空间定位以及数据记录优势，极大提高了业主的满意度，为企业形象以及竞争力的提升提供了巨大的促进作用[10]。

4 结束语

综上所述，装配式建筑虽然属于一种新型的建筑，但是其应用前景十分广阔。目前，我国装配式建筑施工仍旧处于摸索阶段，在施工过程中存在一系列问题。BIM 技术在装配式建筑工程中的应用能够为施工人员带来更加便利的施工条件。BIM 技术在装配式前期规划阶段、建筑设计阶段、构件生产阶段、施工阶段、运营阶段的有效应用，从整体上改善了不同施工环节存在的问题，促进工程整体施工质量的提升，为装配式创造更加有利的发展空间。