BIM技术在装配式建筑绿色施工的应用研究

徐 勤 沈 巍

(武汉工程大学 湖北 武汉 430205)

目前人们对节约资源能源的认识以及保护环境意识的提高，降低建筑活动对资源的消耗及环境的危害也已愈发受到大众的重视，人们对于建筑业的要求也不仅仅只是期望得到绿色建筑，施工作为建筑业中对资源及环境有着重要影响的一环——绿色施工的概念也逐渐形成并且被提上了日程。随着信息技术的发展，BIM 技术俨然已成为促进绿色指标的落实，促进整个行业的进一步资源整合优化的重要手段。

一、BIM技术、装配式建筑与绿色施工的概括

对于传统的建造方式来说，一般都是在施工现场进行，对钢筋混凝土结构在现场进行现浇，那么这种方式必然会有相应的局限性，例如其制作的污染会对环境产生较大影响，同时也需要在施工现场配置大量的劳动力，既不环保也不经济划算。而对于本文所阐述的装配式建筑来说，是对传统建造方式的一种革新。

目前随信息化的推进，BIM 技术已经从传统的三维信息(如建筑的长度、宽度、高度等几何信息)拓展至四维(施工进度模拟)、五维(造价分析)乃至六维(建筑全生命周期运营维护)。利用BIM建筑信息技术，结合装配式建筑依靠预制构件工厂加工现场组织的建造方式，在BIM 中将构件建成“族”库，从而为工程建造阶段的统筹和资源优化提供了可能性，并对工程中的碰撞检测和施工流程影响进行提前的风险预判，从而优化组合绿色施工方案。

绿色节能技术在建筑行业中不断被推广和应用。但是，一些企业仍然不了解新绿色节能技术的使用情况，使其没有在实际运行中取得预期效果，这对建设项目的质量有很大影响。我国在进行建设的过程中，能源消耗问题尤为突出，随着时代的不断进步，绿色节能技术也得到了更加广泛的推广和应用。

二、BIM技术在装配式建筑绿色施工的流程

(一)节水

节水作为绿色施工中的“四节一环保”的重要环节之一，在几年的施工探索和实践中已取得了一定的成效，例如采用地下水、雨水循环使用进行冲洗、养护、合理利用中水进行混凝土的养护、绿化、道路浇洒，采用雨水、污水、废水的分流排放等措施来提高水资源的利用率，对装配式建筑来说，生产用水量的减少主要体现在现场混凝土养护以及湿作业用水的减少上，同时由于建筑管理及施工人员的减少，生活用水量也随之下降，对装配式建筑来说，生产用水量的减少主要体现在现场混凝土养护以及湿作业用水的减少上，同时由于建筑管理及施工人员的减少，生活用水量也随之下降。

利用BIM技术，优化平面布置，现场结合排水点位置进行管线线路和阀门预设位置设计，并采取管网和用水器具防渗漏措施。设计规划雨水等非传统水源收集，循环利用。在项目初期建立BIM临水模型，并将数据导入临水方案设计软件验证，精确计算用水量、水箱容积、合理选择管径、管路走向、水泵型号等，从而从源头有效的减少管网和用水器具的漏损，达到节约用水的目的。

(二)节材

节约资源是预制装配式建筑的总体指导原则，施工总承包单位要对项目所需要的资源有很好的把握，避免在施工中对材料等的浪费。基于 BIM 技术的功能，实现对工程量的精准计算以及动态化控制，能够提高成本控制水平。同时联合BIM报表数据，能够对装配式构件安装作业中极易被遗漏的问题进行排查，以免出现遗漏情况，保证工程量计算的准确性。除此之外，能够优化配置工程施工资源，减少材料资源的浪费，保障工程的经济效益。

运用BIM精确地计算出工程消耗量，使资源消耗得到有效控制。通过BIM统计每一阶段的工程量，制定资源配给计划，优化资源的使用，能够避免材料浪费和积压,Cloud-BIM

技术和RFID技术应用于绿色建筑材料管理中，可以有效提高绿色建筑材料的管理水平，实现其全生命周期的协同化管理。运用GIS技术审核主要材料生产厂家距施工现场的距离，尽量减少材料运距，降低运输能耗和材料运输损耗。

(三)节能

随着城镇化进程的加快，建筑领域的能耗量还在不断上涨。在建设阶段，有关部门的监管和绿色施工的执行程度并不理想，施工单位往往以浪费能源为代价来满足其自身利益，在大量资源不合理消耗的同时还伴随着住宅生产周期长、综合性能差等缺点。发展预制装配式建筑，在工厂统一预制构件并在施工现场快速拼装，有利于节约能源资源，尤其在降低场内的耗油耗电量方面效果明显。

在项目中可以充分利用太阳能，通过 BIM 技术进行太阳光实时模拟，合理地在施工现场临时用房顶架设太阳能集热板，供生产生活使用。BIM + 5D 技术可以实现任意时间段内自动更新并进行工程量动态查询，实现施工资源动态管理。

(四)节地

我国城市化建设不断推进，可用耕地面积呈逐年递减的趋势，人均土地严重不足，节约用地已经成为城市化发展过程中不可回避的问题。装配式建筑由于构件工厂化生产而大大减少了现场占用的堆场面积，同时施工作业人员的减少也降低了现场生活办公区的土地占有率。结合BIM 模型，根据生产规模、员工数量、材料机具 需用计划及现场条件，控制临时设施的用地面积; 所有墙体采用装配式结构，减少建筑垃圾，保护土地。

在项目中，BIM 结合地理信息系统(GIS)，对现场及拟建的建筑物空间数据进行建模分析，结合现场环境，做出合理规划，在绿色施工的过程中，注意材料堆场内构件的合理摆放以及材料的有序进场，充分利用原有建筑物、构筑物、道路、管线为施工服务。

(五)环境保护

建筑施工难以避免的会给城市环境带来污染，其中包括大气污染、噪声、水污染、固体垃圾等，绿色施工要求尽量降低施工过程对环境的负面影响，对装配式建筑来说，通过BIM 优化设计，构件工厂化生产，减少现场手工湿作业带来的建筑垃圾、污水排放、固体废弃物弃置，基于 Cloud-BIM 平台，加强监管，在施工现场根据污染源的分布情况，设置多个监控点，实时对各因素进行动态监测，对于不利情况，应及时采取措施。

通过BIM优化设计，通过构件工厂化生产，减少现场手工湿作业带来的建筑垃圾、污水排放、固体废弃物弃置。基于 Cloud-BIM 平台，加强监管，在施工现场根据污染源的分布情况，设置多个监控点，实时对各因素进行动态监测，对于不利情况，应及时采取措施。

三、BIM技术在装配式建筑绿色施工的应用

BIM、预制装配式建筑、绿色施工三者是形成一个闭环的，预制装配式建筑作为最终载体作为最终的成果展示，在预制装配式建筑设计中要运用 BIM 技术，所产生的成果交付用来指导绿色施工，绿色施工的最终形成了预制装配式建筑。所以预制装配式建筑是载体，BIM 是设计的具体手段和方法，绿色施工可以实现最终的成果内容。

(一)施工进度优

利用BIM(BIM5D，Navisworks 等软件)建立与进度结合的4D施工模型，不断优化施工组织设计; 同时实时跟踪计划施工与实际施工的进度偏差、资源计划偏差，经过对比分析策划最优施工方案，不断优化调整，在保证质量情况下进一步提升工厂、现场的施工进度，通过 BIM 技术将装配式建筑进度优势发挥到淋漓尽致。不仅仅对整个项目的进度进行模拟分析，对于一些复杂节点的支撑措施、吊装埋件等模拟施工可辅助施工人员现场安装，提升施工作业水平。

通过BIM 统计每一阶段的工程量，制定资源配给计划，优化资源的使用，能够避免材料浪费和积压。BIM 可以给出更优的施工方案，减少设计上的失误，实现“零碰撞，零冲突、零返工”，减少因返工增加的成本。5D 模拟即以 BIM 三维建筑模型为基础，利

用进度时间轴，实现进度管理从传统的网络计划、横道图等平面静态分析管理转变为更加直观形象的、虚拟建造的可视化与动态控制，使得工程进度管理精细化、信息化，通过 BIM5D 平台分析计算出各分区所需的各种人机料，实现了对木方、模板、脚手架等周转材料的合理调配，让管理者对此进度时的资源配置一目了然。这样可帮助管理人员不断优化方案最终做更可行的决策，既降低了材料成本又保障了项目效益。BIM 技术的应用实现了对整个施工过程的空间、时间、资源的动态统一管理，提高施工生产效率，降低能耗，促进绿色施工。

(二)施工现场平面布置

施工现场平面布置随着城市的发展可临时布置的场地越来越紧张，前期场地规划的难度提高，施工所需的各种材料加工场地、成品堆场、施工道路、临建等场地必然随着工程进度需要不断的变换调整，属于动态调整的过程。利用BIM技术在项目初期，结合工程周边的环境建立三维现场平面，可直观地显示出各个临时建筑之间的关系，对潜在的问题提前进行排查，合理布置施工场地，做好设备人员调度，确保足够的施工安全措施。通过施工模拟可以提前规划起重机、脚手架、大型设备等施工器材的进出场时间，并模拟各阶段现场施工时各种材料堆场的布置，材料进出场线路，以及场区内材料周转和人员流动的路线，进行方案比选，使得现场平面布置更加趋于合理。

(三)建立Cloud-BIM绿色施工管理平台

Cloud-BIM 是指将云计算技术及 BIM 技术有机结合在一起，运用Cloud-BIM技术，将 BIM 所需的软件、运算能力、存储能力分布于云端，这有利于克服传统模式下 BIM 技术应用存在的问题，充分发挥 BIM 技术优势。

绿色施工是一个庞大的系统工程，涉及政府、业主、施工方等诸多主体，建立统一的信息化集成平台，有利于各参与方的高效协作。设计方本着绿色设计的理念，在设计过程中对设计方案的可实施性、主要材料和楼宇设备的绿色性能等进行全面把握，进行施工图绿色施工设计。业主雇佣 BIM 咨询服务单位与设计方进行有效的信息沟通，建立 BIM模型，进行碰撞检测，并与施工参与各方实时共享数据。工程各参与方建立自己的私有云端，通过网络和相应权限从公有云端获得相应数据，进行绿色施工相关规划，实施有效管理。

四、结语

可以预见的是，在不久的将来，有了 BIM 技术大力支持与帮助下，工程结构设计人员将能够非常清晰明了比较出不同设计方案的耗能情况及其优缺点等，进而可快速地做出最优方案的选择，从而给低碳环保的绿色施工提供了一定的技术支持。

绿色施工现场装配式化立足现在，放眼未来，秉持着绿色建造的理念，为建筑行业节约资源减少污染改善作业环境条件、减轻劳动力压力强度做出了积极的努力贡献，解决大环境保护问题，减少废物排放，最大限度保护资源和环境，生产绿色建筑产品，也不会给工程周边地区环境带来污染且建筑质量更有保障，在一定程度上可以提升施工企业的经济效益，贯彻了可持续发展原则。