BIM技术在装配式建筑中的应用

牟向舜 王伟 裴显庆 李俊德 孙大海

摘  要：随着我国社会经济和技术的发展，装配式建筑逐渐成为建筑业的热点工程，然而，在装配式建筑的发展过程中也存在着许多不确定性。本文着重论述了BIM技术与装配式建筑相结合的发展前景。

关键词：BIM技术;装配式建筑;数据信息平台

一、装配式建筑和BIM技术

1.装配式建筑概述

由预制部构件在施工现场装配而成的建筑，称为装配式建筑。随着现代工业技术的发展，房屋的建造可以像工厂生产一样，成批成套地制造。预制好的建筑构件运到工地上组装起来。

2.装配式建筑的优点

（1）施工效率高，过程更安全：装配式建筑相较于传统建筑方法来说最显著的优点是建造速度快，工程效率高。一是大量预制构件由制造车间加工;二是与传统建筑业相比，现浇混凝土量很小;三是设计和信息管理规范化，建筑部件越标准，装配生产效率越高，相应的建筑成本就会降低，再结合工厂生产的数字化管理，整个装配式建筑的性价比会越来越高。

传统的建筑施工过程需要工作人员现场施工，大多是在施工现场露天的环境下，容易受到较多危险源的影响，工作人员的安全性较低。而装配式建筑是由工厂提前生产预制品构件并进行预装配模拟，再运送到施工场地，现场施工只需要专业施工人员根据装配式施工标准进行安装，完成作业后进行施工质量检测，如此一来可以避免工程人员现场施工比如高空作业等存在的安全隐患问题，极大的保障了施工人员的人身安全。

（2）质量保障高，符合绿色建筑理念：构件的质量决定了建筑工程的耐久性和稳定性。装配式建筑所需的各种零部件都可以进行批量的标准化生产和预制，在构件生产过程中，严格控制好生产条件的变化，如温度、湿度等因素，使得环境条件最有利于构件的生产要求，从而使质量有保证。装配式建筑施工和构件生产要求非常细致，从预制构件的规格设计到施工过程必须达到最高的精度，才能更保证裝配式建筑的质量。

装配式建筑符合绿色建筑理念，节能环保。资源利用率得到了很大的提高，同时国家及省市的政策也鼓励装配式建筑的发展。

二、BIM技术在装配式建筑中的优势

1.装配式建筑在应用过程中的局限性

（1）构件尺寸误差较大：装配式建筑是由工厂加工预制品部件然后进行安装，所以正如前文所述，预制品构件在加工过程中对尺寸的精准度要求极高。而现实情况却是构件尺寸虽然是经过标准化生产环节制作预配，但是出错率较高，设计尺寸往往存在很多误差，从而导致实际装配过程中会出现细缝不对应，造成这个问题的原因一是存在一些客观因素比如操作不当或者工作人员专业技术水平不同，还有就是在生产预制品部件时，构件尺寸设定都是系统提前设定的，在各个生产工序之间难免出现一些误差，这些小的误差在最后构件成型后被无限放大，在安装过程中妨碍了工程的高效进行。

（2）工程造价成本高：装配式建筑的工程造价与传统建筑工程造价相比，要高很多。下图为工程师对沈阳某公租房项目3号楼的两种建造方式的造价进行分项对比所得数据。

由上图可知，装配式建筑的造价远远高于传统建筑工程造价，同时，在预制品构件生产过程中由于误差问题较多，更加导致了成本的上升。其他因素包括运输成本，生产厂家自行提价等都是造成这一问题的原因。

（3）模型设计任务量繁复：在设计制造成品零部件时，应事先调整设计阶段零部件之间的空间关系，反复修改模型尺寸使之达成一致匹配的状态。如果尺寸错误，则必须调整所有相关部件的尺寸，这一环节仅通过设计人员人工调整，工作量十分巨大，同时也很难做出完善的错误碰撞检查，不可能高效、准确地完成生产任务。

（4）容易发生大量错漏碰缺：预制构件生产完成后，进入现场装配施工环节。在现场安装时，由于操作系统组件之间空间关系的复杂性，经常出现缺陷和碰撞问题，在模拟规划阶段和对组件尺寸精度的控制成都都存在不足。问题发生后，就需要进一步审查和研究装配计划，这大大拖延了项目的进度，甚至导致因无法安装而产生的废弃部件

2.BIM技术在装配式建筑中的特点

（1）可视化，提高构件尺寸的精准度：可视化即将建筑图纸中各个构件的信息由条条线线转变为三维的立体实物图形展示在人们面前。传统的建筑行业虽然也有许多设计效果图，但是这类效果图只含有构件大小、位置和颜色等信息，缺少不同构件之间的互动性和反馈性。采用BIM技术构建的各构件三维模型的结果不仅可以通过效果图显示，也可以通过报表生成，还可以在工程设计、施工和运营过程中进行沟通、讨论和决策。在视觉状态下进行。

（2）协调性，减少任务量提高工作效率：建筑工程中全方位的协调配合很重要，参与协调的单位包括施工方、监理方、甲方以及设计单位。一旦在项目实施过程中遇到了各种碰撞问题，就要组织各个单位相关人士讨论解决办法，然后作出应对。BIM的协调性就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM建筑信息模型可以协调建筑施工前期专业冲突问题，并提供协调数据。

（3）模拟性，避免重工返工控制施工成本：BIM技术不仅可以模拟建筑模型的设计，还可以模拟现实世界中无法操作的事物。BIM技术可以灵活运用3d和4d技术，在施工前期进行各种模拟试验，然后在施工项目组织设计后对实际施工进行模拟，确定合理的施工方案指导施工。同时，可以模拟建设项目建成后可能发生的几种突发事件，以避免发生。

（4）优化性，解决大量错漏碰缺问题：建设项目的全过程是一个不断优化的过程。从项目计划的决策到施工过程再到项目的完成，项目的优化受到三个因素的制约：信息、复杂性和时间。利用BIM技术建立的基于数据的信息模型可以为项目技术人员提供可依赖的信息，各种类型的信息为复杂项目的优化提供了多种方案和可能性。

三、BIM技术如何应用于装配式建筑

1.在建筑设计阶段的应用

BIM技术可以有效地解决装配式建筑项目组件组装过程中容易出现的各种碰撞错误，装配式建筑中的子项目通常属于不同的项目部门，复杂的建筑、结构、水力学、环境控制、消防等设施的空间配置往往会发生界面冲突，如果采用传统的设计方法，任务量将是巨大的，同时还要兼顾出现的问题并予以调整，直到问题消失，这大大拖慢了设计任务进展速度。而BIM技术可以充分发挥其在装配式建筑中的优势，运用3D、4D建模技术为设计人员提供准确的信息平台。利用BIM技术，设计人员可以在立体模型中检查不同部门所设计的内容，还可以以同样的方式协同工作，改善传统的沟通环境，显著提高所有项目参与者的工作效率，从而创造出科学的建筑设计。BIM技术与GIS技术的结合可以为建筑工程模型的建立打下坚实的基础，可以为建筑工程模型的建立提供可靠的依据。

2.在构件生产阶段的应用

BIM技术在构件制造阶段的应用，可以更精确地控制构件的尺寸，装配式建筑的施工效率与预制构件的生产有着密不可分的关系，装配式建筑构件数量规模很大。生产过程中的一个数据的变化就需要修改所有关联的组件数据。在利用BIM技术建立的大型精确的建设项目数据库中，完全可以实现软件的自动更新和智能化出图功能，无需人工修改，只需要最后的核查确认，当某个构件的模型数据发生变化时，自动更新所有关联的模型数据。同时，对各种构件数据的统计在装配式建筑中也尤为重要，大到统计预制率，小到统计每一个构件的钢筋用量。传统的工作方式统计这些用量非常繁复，容易出现各种错误，而BIM技术中统计功能的应用，只需要前期将要统计的数据埋入各个构件中，之后需要的任何数据都可以通过明细表来实现实时联动的统计，更加方便对工程构件的用量进行管理。

3.在施工吊装阶段的应用

预制构件生产完成后就是施工现场的装配环节，施工前的碰撞检查是BIM技术应用的重要部分。通过对BIM技术的演示和优化，避免了在施工过程中出现的各种安全冲突、破坏冲突、瓶颈冲突等问题，通过对施工过程的模拟，可以发现可能出现的各种冲突问题。装配式建筑的施工核心是吊装阶段，具有工艺复杂、机械化程度高的特点，正确的施工顺序对提高装配式建筑的施工效率尤为重要。整个装配过程BIM技术可以在项目信息平台中，利用3D和4D两种方式，提前模拟设计过程，改进设计方案，优化施工工艺，消除潜在的安全风险，从而方便管理人员对整个过程的掌握。

四、结束语

综上所述，BIM技术在装配式建筑中的应用是建筑技术领域向前迈出的一大步。同时，整个预制装配式建筑可以在更精确的人工控制区域内完成，这样就可以避免许多客观因素的干扰：如果建筑企业想要更好地掌握这项技术，应该将更多的精力投入到专业人员的学习培养当中，使其尽快的能够为技术的发展和建筑模式的变化创造条件。

注释

①印宝权，吴勇.装配式预制构件粗糙面施工技术研究与应用[J].新型工业化，2018.

②郭志伟.谈装配式建筑的优缺点[J].经济管理综述，2018（10）：178.

③王有官.浅析装配式建筑的优缺点[J].山西建筑，2018，44（16）：234-235.

④朱维香.BIM技术在装配式建筑中的应用研究[J].山西建筑，2016，42（14）：227-228.

⑤姜丽梅.浅析BIM技术在装配式建筑中的应用[J].材料工程，2019，20（02）：25-26.

⑥潘婧.BIM技术在装配式建筑中的应用探讨[J].住宅与房地产，2018（09）：132

⑦裴瀛政，邵磊，施益民.浅析预制装配式建筑施工中BIM技术使用方法[J].居舍，2019（03）：55.

⑧张建国，于奇，张超.沈阳某装配式住宅项目预制构件生产组织设计[J].混凝土世界，2016.

⑨郭志勇，游成林.BIM技术在预制装配式建筑项目平面布置中的应用[J].绿色建筑，2017.

⑩范玉，徐華，黄新.新型装配式建筑构件生产及其施工技术的研究与应用[J].混凝土与水泥制品，2015.