BIM 技术助力装配式建筑的新发展

文｜靳五一

利用PC 构件数字化信息管理平台，基于IOT 技术的软硬件结合可以对构件的生产全过程进行信息化管控，确保构件生产、存储、运输等工作的高效性和正确度。

随着我国建筑行业的飞速发展，现阶段较为粗放式管理的传统建筑业给环境带来诸多问题，主要表现在资源浪费过高、整体环境污染严重、施工效率低、机械化程度落后、现场施工人员技能和素养参差不齐等方面。因此，要符合国内建筑业绿色、环保、安全、经济可持续发展的要求和特点，传统建筑行业的变革亟待开展。

装配式建筑具有设计系统化、构件生产工厂化、安装专业化等优点，相比传统现浇方式可节约资源、提高建筑质量，符合建筑行业持续发展的理念。对于建筑业，云计算、大数据、物联网、移动通讯、人工智能、BIM 等新兴信息技术的应用，可以在建筑施工中发挥多项作用，能够协助设计人员进行深化设计、构件生产加工、实现施工过程的管理，还能发挥保护资源和环境的功能，进而提高工作质量和效率，为项目总体实施提供良好的保障。

装配式建筑在快速发展中也暴露出较多的问题，包括深化设计的不合理性和图纸质量问题较多、构件生产质量频发以及构件现场施工不规范等问题。具体表现在，PC 构件深化设计深化程度不够、多专业协同化设计差、深化效率低，导致深化设计质量问题较多，给后续的构件生产与现场装配埋下质量和进度隐患；PC 构件在生产阶段，图纸信息传递不及时、设计意图表述不清晰直观、沟通成本高，造成构件加工效率和质量低、错误代价大；现场施工阶段，场地存放不合理且占用面积大，吊装顺序与项目需求不匹配，导致现场施工管理混乱、装配进度滞后。上述问题直接影响 PC 构件生产效率、施工现场安装效率、项目实施成本。

BIM 技术作为建筑工程项目的设计、生产、建造管理数字化的工具，通过模型整合项目各类参数化的相关信息，从项目策划开始，直至生产加工、施工的全过程中进行数据及信息传递和共享，提高项目建设中人员对建筑信息的认识、理解及应对的实效性，为参与方提供协同工作的基础和平台，可以提高生产效率、优化工期和节约成本。

一、BIM 技术在构件深化设计中的应用

1、建立BIM 模型及图纸绘制

BIM 技术通过参数化的设计方式，建立整个模型的信息数据库，利用标准化模型库构建建筑三维模型，使各专业数据产生关联。BIM 模型中每一个图元都由参数控制，这就实现了模型之间的关联性，若BIM 构件模型中某一参数发生变化时，与之相关的所有构件都会随之变化更新，可以有效解决图纸之间的错误、遗漏导致的信息不一致性。构件生产方在收到设计内容后，接受或建立BIM综合模型信息，深化设计中预留预埋、构件配置信息应满足精装修需要、满足施工需要、满足生产需要，然后根据需要方便快捷的导出所需的图纸、工程构件信息统计表等信息。BIM 技术具有的可视化特征，可与建设方、设计方、施工方、构件生产方进行交流沟通，及时对设计信息沟通和完善，为后续各阶段的协同工作打下良好基础。

2、协同工作及碰撞检查

装配式建筑深化设计中，需要对预制构件中预留预埋等内容进行深化设计，因此更加需要各专业的设计人员密切配合。BIM 技术最大价值在于信息化和协同管理，使各专业深化设计人员能够快速地传递各自专业的设计信息，对设计方案进行协同设计和修改，然后设计人员可以将包含有各自专业设计信息的BIM 模型导入碰撞软件，对设计文件、施工流程进行模拟，开展施工碰撞检查，然后对碰撞点认真分析、排除、讨论，解决因信息不畅通造成的各专业设计冲突，在项目构件加工前、施工前预先解决问题，减少不必要的设计变更与返工，从而优化工程设计文件。

3、工程量统计与造价管理

在传统的深化设计中，设计人员需花费大量的时间和精力统计PC 构件的工程量，且造价工作的精确度不是很高。由于BIM 模型是一个含有大量建筑信息的数据库，工程量可以由BIM 软件快速地根据模型中的数据进行统计与计算，造价管理可以基于BIM 模型中要素构成、成本等信息进行造价计算和管控，避免了人工操作，减少计算误差，并提高工作效率。

二、PC 构件数字化信息管理平台应用

1、构件生产制作

深化设计完成后，接下来就是非常重要的构件生产制作环节，此环节是连接设计与项目施工的桥梁与纽带。预制构件生产厂可直接从PC 构件数字化信息管理平台调取预制构件的规格尺寸、工程量、材质、预留预埋信息等内容，便于制定构件生产计划，并有计划地开展生产制造，同时将生产信息反馈至PC 构件数字化信息管理平台，及时让施工方了解构件生产情况，以便施工方做好施工准备及计划，有助于在整个预制装配过程实现零库存、零缺陷的精细化管控目标。

2、构件储存及运输管理

在运输预制构件时通常可采用IOT 技术，在运输车辆上植入RFID（兼带二维码信息）芯片的方法，这样可准确地跟踪并收集到运输车辆的信息数据。在构件运输规划前，要根据构件大小合理选择运输工具（重点注意重大类型的构件），并依据构件存储位置、施工顺序合理安排运输路线和运输顺序，寻求路程及时间最短的运输线路，做到降本增效。

三、BIM 技术在建筑施工中的应用

1、构件现场管理

在实际的施工现场PC 构件找不到、找错或丢失等情况时有发生，所以必须严格对施工现场进行管理才可以预防此类问题。现场管理阶段可以利用IOT 与BIM 技术相结合，快速获得准确信息。由于信息传递速度快，这就可以实时地跟踪和控制构件状态，能够减少人工引起的误差。构件进入现场，通过施工现场配备的RFID 接收器与车辆信号相互交换时，物资验收人员即可对构件进行入场检验，核对无误后将构件引导存放在指定区域范围，并按构件存放要求归置。构件在吊装时，作业人员依据手持的RFID 识别器和显示器，按照显示器提示的信息进行依次装配和吊运，可以提升装配效率、确保构件正确安装。

2、施工虚拟建造

基于BIM 技术对装配式建筑进行施工模拟，主要包括施工进度计划模拟、施工方案模拟，通过模拟可以保证各参与方在装配式建筑施工过程中的协调和配合，进一步优化施工进度计划及施工方案，确保构件准确定位，从而实现高质量、高效的安装。在模拟施工过程时，可以借助施工模拟类的软件结合建筑结构模型、场地模型和施工计划，获得具有时间属性的施工模拟动画，使相关人员能够对施工工艺、流程有更加直观的了解。

3、施工质量进度成本控制

在装配式建筑施工过程中，将施工主体、施工进度计划与BIM 模型进行关联，实现施工进度的实时监控与跟踪；在质量管理方面，将BIM 模型中易出现质量通病的地方或质量问题标记在BIM模型中，方便质量管理人员进行质量管理。增加资源信息后形成多维度的BIM 综合模型，施工方即可通过综合模型模拟施工装配及资源投入情况，建立装配式建筑的动态施工计划安排，实现对质量、进度的动态管控。

综上，BIM 技术的应用可有效地提高装配式建筑的综合管理水平，在深化设计中通过模型的建立和各专业模型碰撞，有效地解决图纸之间的错误、遗漏导致的信息不一致性，解决因信息不畅通造成的各专业设计冲突，优化并提高工程深化设计信息。利用PC 构件数字化信息管理平台，基于IOT 技术的软硬件结合可以对构件的生产全过程进行信息化管控，确保构件生产、存储、运输等工作的高效性和正确度。在建筑施工阶段，通过BIM 技术对项目模型进行虚拟建造，事先优化进度计划、各类资源按需投入，确保项目进度按期完成；同时基于BIM 模型在施工质量、成本等方面得到有效管控。

当前我国建筑行业正在处于转型期，朝着节能减排和减少污染的方向发展，应用数字化技术开展装配式建筑，可以有效实现这一目标，从而促进建筑行业又好又快的发展，提高资源利用效率，实现可持续发展的目标。