基于BIM技术的装配式建筑施工的发展

刘焱茹

（中铁房地产集团设计咨询有限公司，北京 102300）

鉴于装配式建筑的应用在我国发展时间较短，导致装配式建筑技术成熟度略低；在建筑施工过程中，装配式建筑的应用仍然处于问题多发的状态，这就不仅对建筑工程施工产生较严重的负面影响，并且可能导致住户居住体验舒适度的大幅降低。此外，装配式建筑对于模块化和标准化的构件及材料有着较高的要求，也就意味着，如若对于该项技术的掌握不全面、不渗透，就很容易产生构件尺寸与工程图纸要求的偏差，从而可能致使装配式建筑的稳定性不足。再者，关于图纸形象体现，二维CAD图纸所显示的图纸形象效果是偏差的，并且也不利于各专业条线的交底沟通；也即，传统的图纸在施工过程规范及精细化管理方面略显不足。BIM技术的深度应用弥补了传统CAD图纸的不足，4D虚拟建造技术的利用，能够在施工阶段对于可能出现的问题进行提前预警，再逐一针对制定对应方案。综上，对于BIM 技术应用于装配式建筑施工过程的研究，是必要性的，也会很大程度上促进装配式的发展。

1 装配式建筑概述

就装配式建筑而言，摒弃以往传统生产方式，以体系化和集成化为核心，贯穿建筑施工周期；从设计到生产，从施工到装修，直至最后的管理，五项一体，贯穿始终。实现了从“建筑工业化”到“装配式施工”的进化发展。

上文提到，装配式建筑是以集成化和体系化为核心的，而BIM 技术则是该核心的主要干道。BIM技术这条主干道将建筑施工周期：设计、生产、施工、装修及管理贯穿串联起来，进行虚拟数字化直观管理。虚拟数字利用信息化直观描述各个关键节点的要素，实现各板块协同，真正做到前期可视化。BIM技术应用于装配式建筑，在前期阶段进行模拟、检验等操作，确保可实施性，规避风险；在此过程中，对各项工程的穿插节点、交互模式进行可视化模拟，对建筑施工各条线产业链进行系统整合。综上，BIM技术作为主干道，可谓是实现了对施工过程全周期、全系统信息化集成。

2 BIM建筑信息化技术的应用

2.1 标准化BIM构件库的建立

在建筑施工过程中，追求进度快和施工精准，那么，标准化和预制是必须的，装配式建筑由此应运而生；采用标准化的部品部件、预制构件是装配式建筑的最主要的特征。在装配式建筑设计过程中，要适应该主要特征，通过应用BIM建筑信息化技术，进行标准化部品部件及构件库的建立，同时不断增加输入标准库中各个部品部件及构件的数量、品类和规格尺寸，逐渐形成标准化预制构件体系库，为装配式建筑发展提供有效的资源储备及保障。

2.2 BIM与工厂化生产

从标准化构件库的建立到工程化地生产，成本成为主要影响因素；文章将从以下两个方面分别进行阐述。首先则是模板的采买方式，要通过测算数字比对，来确定租赁和购买的成本差异，从而选取更为合理的采买方式。其次是选取模板的材质，现市面上主要有铝质、木质及大钢等材料的模板，在实际施工中，要根据具体施工情况，在保证施工质量及进度的前提下，选取更为经济的材质模板。

2.3 构件加工图设计

BIM标准库的建立提供了一定的基础，在此基础上进行构件加工图的设计。BIM模型虚拟数字信息化的直观表述，可使得构件加工设计在BIM 模型上直观生成，补足了传统图纸无法表达各部件二维关系的缺点，同时还可以清晰表现出繁杂的空间剖面维度关系。更深层次地协同了与预制工厂化生产的关系。

2.4 施工模拟碰撞检测

BIM 技术的应用，可以在设计过程中进行各项检测，比如碰撞检测，继而得出数据分析；这样就可以在设计阶段避免错漏、缺失，保证合理性，这往往是传统模式无法企及的。细化到预制构件中，对构件中的各部分组成进行碰撞检测，见图1、图2。

图1 斜支撑碰撞

图2 钢梁与空调板碰撞

2.5 复杂节点的施工模拟

BIM 技术的应用，还可以进行各项模拟实验，比如可以对复杂部位和关键节点进行提前施工演习，通过演习，提高操作员对于施工技术和施工环境的熟练度，以此来提高施工质量及进度。

3 装配式建筑发展存在的问题

装配式建筑在我国的发展虽然较晚，但在稳定中一直保持前进。2015年，《工业化建筑评价标准》（GB/T51129-2015）中明确指出，在2016年在全国范围内全面推广装配式建筑。随后《建筑产业现代化发展纲要》《关于大力发展装配式建筑的指导意见》（国办发（2016）71）、《“十三五”装配式建筑行动方案》《装配式建筑产业基地管理办法》等政策的相应出台，预示着装配式建筑在我国的发展开始加速起来。

装配式建筑的发展一定程度上会产生很明显的社会效益、经济效益及环保效益，纵观其在国际上的发展水平，装配式建筑在我国的发展仍然是处于相对落后缓慢的阶段。造成该发展局面的原因无外乎主要是这几点，一是前期发展成本高、二是相关技术人才的缺乏、最后是技术标准体系尚不完善。大规模推进装配式建筑在我国的发展，首当其冲应先攻克以上三个难关。

3.1 成本高

装配式建筑在我国的发展，迄今为止，市场虽初具规模，但并不是很大，主要影响因素便是成本因素。配套技术不完善、操作人员对于技术的掌握不渗透、各职能专业条线沟通交底的不协调、不顺畅等多方面的原因导致装配式建筑发展的初期成本偏高。

国家大力支持发展装配式建筑形式，但受制于多方面的原因，初期发展成本偏高、建设方及购房者对装配式建筑的了解程度不够、宣发力度欠缺等多方面的原因导致装配式建筑的发展滞后。而随着大量试点项目的落成，装配式建筑的优点逐渐体现；比如大大缩短了施工周期，并且有效提高了得房率和使用率，提升了建筑综合经济效益。因此，需增大装配式建筑的宣传力度，增加社会对其的认知，才可以顺利发展。

3.2 相关技术人才缺乏

装配式建筑在我国的发展受阻还有一大原因就是相关技术人才的缺乏。比如装配式建筑与钢结构结合的技术应用，仍然处于初级阶段。装配式建筑的应运而生，同时也预示着大量新技术的应用。传统建筑的作业模式已经固化了建筑施工人员的操作习惯，这就导致了对于装配式建筑作业的陌生度以及相关专业技术人员的缺乏。相关技术人才的缺乏，使得装配式建筑的发展一直处于缓慢的状态。

就技术层面而言，发展至今，装配式建筑的技术要求标准已经是比较完善的，但要对其进行合理的系统性梳理才能更加有效地应用。但是，适应于产业化生产方式的装配式结构体系与建筑体系仍然是相对空白的，这就迫使需要对产业化生产的各板块模式进行创新和更新，以便更好地服务于装配式建筑的发展。

3.3 技术标准体系不完善，产业链不成熟

装配式建筑的发展，除了要以人才为本，更离不开其配套技术的相辅相成。目前，装配式建筑的发展，相较于传统作业建筑，虽然在节能减排、抗震设计、承重能力等方面已初具优势；但在某些分项体系的设计上，仍存在一定的劣势；比如维护设计中钢结构，装配式建筑技术与钢结构主体相匹配的体系仍是不完整的。这种不完整性直接可能导致建筑物使用过程存在诸多隐患问题，比如墙体隔音效果偏差、产生裂缝等等。

装配式建筑的施工作业主要是将预制的构件或部件在现场进行拼接、安装等工序；但是在传统项目进行中，设计阶段是无法综合考虑到预制构件的施工要求，而且各专业条线的设计也是相对独立分散的，难以统筹兼顾，所以经常出现预制构件或部件的生产尺寸与现场不相符的情况。装配式建筑技术发展兴起，但是工程项目管理仍然是沿用传统作业管理模式，内在的矛盾冲突严重滞后了装配式建筑设计标准化体系的建立。

4 装配式建筑发展对策

4.1 政策宣传和政策支持

上文中提到，要促进装配式建筑的顺利发展，就要增大其的影响度，对此，我国政府已出台一系列相关激励政策。在此基础上，地方也应该根据当地的实际情况出台更适应当地情况的激励政策，双管齐下推动装配式建筑的发展。

4.2 积极培育建筑市场

除了相关政策的支持，市场基础也需要提供更为有力的保障。为了更好地促进装配式建筑的发展，市场基础的培育是势在必行的。宏观层面上，相关政府机关应积极加强市场基础的培育，做好装配式建筑产能布局的指导工作；相关企业应致力于装配式建筑的发展，提升构件或部件产能，扩大生产规模，形成一定优势。

4.3 提高技术人员专业水平

以人才为准是保障装配式建筑顺利发展的基础，相关企业应培养大量的专业性人才，保障供应需求，才能为装配式建筑的健康发展保驾护航；积极开展相关培训工作，确保专业人才对于技术的高度掌握，从而进一步提高装配式建筑周期各的节点的技术水准。资金投入方面，相关政府机关单位应列支专项资金用于技术研发投入，保证研发能力一直处于上升的水平，不断提升装配式建筑标准化及安装质量等技术体系。

4.4 创新技术管理，提高综合效益

提高建筑综合效益是装配式建筑发展的重中之重，以建筑全产业链发展为目标，合理铺排发展计划、建设专业的精良技术团队；逐步引导建立构件及部件等产品分布布局，提高产业的聚集度，继而促使标准化、专业化、规模聚集化互相融合，提高综合效益。另外，将BIM技术特有的创新管理理念融入装配式建筑，使得作业过程前期可视化、模拟精细化，既能够充分保障预制构件及部件在实际施工中的质量安全问题，并在很大程度上提高施工精确度和准确性。在此基础上，各职能条线的协同性越来越顺畅，作业效率得到了大幅度提高，装配式建筑的综合效益得到充分发挥，加快适应市场化需求，具备充足的市场竞争力。

4.5 完善配套体系，统筹推进装配式建筑产业链发展

推动装配式建筑的发展，其相关配套的发展也是非常必要的。对于人才培养方面，可以与高校强强联合进行高素质高技术人才储备培养。人才的储备，以便更深层次的研究相关体系标准，通过全产业链发展、深度研究、协同机制三位一体共同攻关，研发出更匹配装配式发展的标准体系，如新型维护结构体系、构件及部品标准化体系等，解决更多匹配不协调性问题。通用化产品和标准成套技术的广泛推广，可以促进装配式建筑全周期节点条线的一体化趋势；很大程度上推进了装配式建筑产业链发展。

5 结语

九层之台，起于垒土。装配式建筑的发展，人才需补齐，先锋要做好，加以配套法律法规、财政税收等相关政策支持及科研技术专项支持，才能真正使其快速发展起来，充分发挥其优势。

纵观全球建筑产业经济发展，绿色化、工业化、信息化成为建筑产业发展的三大主流，装配式建筑正是顺应了该主流，应运而生。我国国土广袤，拥有全球规模最大的建筑产业市场，为装配式建筑的发展提供了强有力的支持，相信不日，装配式建筑在我国的发展定能媲美全球一流水平。