基于BIM的装配式建筑信息管理的研究

任志刚 张洪青

(华北电力大学,北京 102206)

0 引言

装配式建筑本身具有施工周期短、节能、节约人力等特点，在我国政府倡导的经济稳健的社会发展背景下，具有独特的发展优势。十八大以来国家高度重视生态文明建设，大力发展绿色经济。2017年住建部印发《十三五装配式建筑行动方案》，为实现我国建筑业绿色和谐稳步发展奠定基础；2018年3月发布的《工作要点》中指出，积极推进BIM在装配式建筑中全过程的应用，推进创新建筑工程管理制度。在信息化日新月异发展的今天，基于BIM的装配式建筑项目信息管理表现出巨大的发展潜力。

1 装配式建筑的优点

装配式建筑是将建筑的部分在工厂预制完成，然后运送到施工现场并将通过可靠的连接拼装而建成的房屋。装配式建筑具有施工周期短、节约材料、降噪节能、不受气候条件制约等优点。

1.1 施工周期短

装配式建筑是在构件生产过程中，机械化代替了传统的手工制作，加快了构件的制作生产效率。同时，预制完的构配件直接运输配送，现场吊装是将构件组装起来，节省了混凝土施工、抹灰等工序，节省了许多传统建设工程施工工序所必须耗用的时间，大大缩短了施工周期。

1.2 可持续发展

在装配式构件的生产过程中，基于BIM技术对构件的深化设计及标准化生产，可以节约制作模具的费用，提高模板等周转材料的回收周转。

1.3 不受气候制约

传统的施工方式受气候因素的影响大，在一定程度上影响施工进度。装配式建筑施工就解决了这个问题。由于大部分预制构件都可以在工厂内进行，由构件成型之后运到现场直接进行吊装，受气候因素制约影响少。

2 基于BIM技术的信息管理

基于BIM技术的装配式建筑项目信息管理的研究是以工程项目中的信息数据为基础，通过软件对建筑物的实际信息进行虚拟仿真，建立数据信息模型。在对装配式建筑进行信息管理时，通过汇总整理项目从初步设计、优化、构件的生产制造、运输安装及施工的全生命周期的各种信息，建立可视化的信息模型，为项目管理人员在过程中及时发现问题并处理解决提供了便利，同时也提升项目管理人员对项目工程信息的全面认识、理解，实现设计过程的可视化、构件生产的标准化、施工装配的高效化。

3 BIM在建设工程信息管理中应用

BIM技术在装配式建筑中的信息管理的应用主要表现在通过BIM技术对构件的深化设计、构件的生产、运输、吊装施工等各个阶段，基于BIM的信息管理形式各异。

3.1 在设计阶段的应用

基于BIM技术的装配式建筑项目的信息管理在设计阶段通常是通过设计的相关参数，建立构件的数字模型并逐步完成对项目工程进行整体的可视化设计。建立BIM模型过程可分三个部分:方案的初步设计、模型深化设计及方案优化。

3.1.1初步设计

在传统模式下，设计单位在设计绘制施工图过程中，经常存在构件信息的错、漏，以及各个专业如土建、安装等施工图纸相同构件在不同专业的施工图上数据信息存在差异，从而可能导致在后续的构件制作、吊装过程中一系列的问题。BIM技术就很直观的解决了这个问题。

基于BIM构成构件的族中涵盖了工程项目中所包含的各个构件的信息，诸如：构件的类型、材质、尺寸等参数信息。若构件模型的族中某一个参数信息改变，则在通过由族构建的BIM模型中与之对应的所有位置的该构件信息都会随之更新，使其在模型中的信息参数始终保持一致性。这就直接解决了图纸信息不一致等错误。基于BIM的信息管理使构件设计信息得到及时更新和传递，大大提高建筑设计的质量和效率，也为进一步实现项目设计阶段的整体性、协同性奠定了基础。

3.1.2协同工作进行深化设计

基于BIM技术建立可视化模型，使设计方各专业高度协同化工作成为了可能。在设计深化阶段，通过各个设计专业建立的BIM模型整合，对建筑结构碰撞检查、管线进行优化排布，及时消除设计中存在的问题等。降低了装配式建筑在施工过程中可能出现的碰撞问题、预埋件错位等传统的设计问题，从而从根本上减少了不必要的设计变更与返工，为后续预制构件的生产及安装施工提供有力保障。

3.1.3设计方案的优化

设计方案优化应从项目规模与建筑形式方面分析：项目的规模越大、结构形式越复杂、设计时通常会造成构件的规格杂乱。因此，在预制构件数量一定时，因构件种类的增多，降低构件厂商模具的周转率，影响模板充分的利用；另一方面增加了设计的工作量及复杂性。设计方案的优化，应尽可能使构件模数化、标准化，减少模具种类。基于BIM技术装配式建筑的信息管理，在设计阶段设计方案优化时发挥着巨大作用。

3.2 在预制构件生产阶段的应用

3.2.1构件生产制作

预制构件生产单位可直接从BIM模型中调取预制构件的尺寸、材质、需求数量等信息，及时制定构件生产计划排期，进行标准化的生产活动。在构件生产的同时，及时让施工方了解预制构件生产情况以便施工单位组织施工，及时调整施工顺序与施工方案；也可以在生产时将设计不合理不经济的方案、预制构件中存在的问题及时反馈给设计单位，以便及时调整构件的模数信息，从而使构件在生产过程中实时、高效，保证构件的生产制作的顺利进行。

基于BIM信息平台的构件生产过程，在一定程度上实现整个预制装配过程实现零库存、零缺陷的目标。

3.2.2构件运输管理

在运输预制构件时，依据构件的发货地与目标地，利用BIM模拟合理布置运输路线，并结合施工顺序安排构件运输顺序。通过运输路线模拟选择运输最短路径，在保证施工进度的同时，对于降低工程运输的费用有着积极的意义。

3.3 在施工阶段的应用

3.3.1场内构件的堆放

利用BIM技术的可视化与模拟仿真，在预制构件进场前对其运输车辆的场内行车路线及堆放场地进行模拟仿真，确保在构件进场时，有序堆放，合理施工。

3.3.2预制构件精细化管理

装配式建筑由于其装配的特性，较传统混凝土施工需要的施工机械化程度更高，施工过程中需要各专业协调配合。为此在施工前，施工单位可利用BIM技术对预装配吊装工程进行施工模拟、仿真，以进一步优化技术方案及施工流程，确保构件准确定位，从而实现建筑工程的高标准、高质量。

在利用BIM技术进行施工模拟、仿真的同时，利用数字模型，形成动态施工动画，对施工场地进行优化布置，其中包括：垂直机械的选用及覆盖范围、临时设施的搭建、构配件等位置合理堆放与布置，优化临时道路、车辆运输路线等。在避免二次搬运的浪费等施工成本的同时，确定垂直机械调运范围，提升施工机械吊装及使用效率，降低了由周转材料导致的工期滞后，加快了构件的装配进度。

3.3.3施工的准备工作与吊装

在构件吊装阶段，施工管理人员可利用BIM的可视化与施工仿真进行技术安全交底培训，让施工人员更加直观的了解施工工艺、技术要点的同时，及时明确施工过程中可能存在的意外伤害。在构件吊装方面，按照构件上的信息按照BIM模拟施工次序，依次进行吊运和装配，做到规范科学一步到位，提升吊装施工的效率。

4 结语

基于BIM技术对装配式建筑的项目工程全生命周期的信息管理，实现了建设工程过程协同化，必将有效的提升装配式建筑工程工程项目中的管理水平及施工质量。

目前，我国装配式建筑工业化的生产及BIM技术应用还都不够成熟，具有一定的局限性。基于BIM技术的装配式建筑工程项目的信息管理还处于初级发展阶段，正在由试点示范向规模化大力推进。若要达到装配式建筑与基于BIM技术的信息化管理完美融合，还需我们在实践中进一步不断的探索与改进。